CN109417213A - 用于将信号供应给发射器的电路板组件 - Google Patents

用于将信号供应给发射器的电路板组件 Download PDF

Info

Publication number
CN109417213A
CN109417213A CN201780035110.3A CN201780035110A CN109417213A CN 109417213 A CN109417213 A CN 109417213A CN 201780035110 A CN201780035110 A CN 201780035110A CN 109417213 A CN109417213 A CN 109417213A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit board
field
coplanar
plane
radiator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780035110.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109417213B (zh
Inventor
A·沃尔默
D·弗兰库
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Ericsson AB
Original Assignee
Catherine Europe AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Catherine Europe AG filed Critical Catherine Europe AG
Publication of CN109417213A publication Critical patent/CN109417213A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109417213B publication Critical patent/CN109417213B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/106—Microstrip slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/085—Coaxial-line/strip-line transitions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/108—Combination of a dipole with a plane reflecting surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/062—Two dimensional planar arrays using dipole aerials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/06—Details
    • H01Q9/065—Microstrip dipole antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices
    • H04W88/04—Terminal devices adapted for relaying to or from another terminal or user
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0216—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
    • H05K1/0218—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference by printed shielding conductors, ground planes or power plane
    • H05K1/0219—Printed shielding conductors for shielding around or between signal conductors, e.g. coplanar or coaxial printed shielding conductors
    • H05K1/0221—Coaxially shielded signal lines comprising a continuous shielding layer partially or wholly surrounding the signal lines
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237—High frequency adaptations
    • H05K1/025—Impedance arrangements, e.g. impedance matching, reduction of parasitic impedance
    • H05K1/0251—Impedance arrangements, e.g. impedance matching, reduction of parasitic impedance related to vias or transitions between vias and transmission lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0075—Stripline fed arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237—High frequency adaptations
    • H05K1/0245—Lay-out of balanced signal pairs, e.g. differential lines or twisted lines
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/11—Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/115—Via connections; Lands around holes or via connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

本发明涉及包括电路板的电路板组件，该电路板的金属化包括用于将信号供应给发射器、尤其移动无线电发射器的至少一个共面带状线。该电路板具有场转换器，该场转换器电连接到共面带状线以及馈送同轴场穿过该电路板的至少一层并将所述同轴场转换为共面带状线的共面带状线场。

Description

用于将信号供应给发射器的电路板组件
技术领域
本发明涉及包括电路板的电路板装置，该电路板的金属化包括用于将信号供应给辐射器的至少一个共面带状线。另外，本发明涉及包括电路板的电路板装置，该电路板的金属化在至少第一金属化平面上包括辐射器。相应的辐射器尤其为移动通信辐射器。
根据可能的使用情况，本发明尤其涉及一种电路板装置，其中，辐射器由该电路板装置的电路板的金属化来限定，从而辐射器为电路板辐射器。在移动通信的领域中，已知使用电路板辐射器。在这类电路板辐射器的情况下，向辐射器供应移动无线电信号的信号线以及辐射器本身通常由电路板的金属化的部分来限定。所使用的信号线在大多数情况下为微型带状线。
背景技术
Mario Leib等人在期刊“IEEE antennas and wireless propagation letters”(第9卷，2010年，455页)发表的文章“In-phase and anti-phase power dividers for UWBdifferentially fed antenna arrays”描述了用在雷达技术领域中的电路板装置。在此，使用共面带状线为两个电路板辐射器供应信号。另外，电路板装置包括功率分配器，该功率分配器由微型带状线和共面带状线之间的转换来限定以及向两个平行的电路板天线供应该微型带状线的信号。
发明内容
本发明的目的是提供改进的电路板装置。
根据本发明，该目的通过根据权利要求1和权利要求11的电路板装置来实现。本发明的优选实施方式为从属权利要求的主题。
根据第一方面，本发明包括一种包括电路板的电路板装置，所述电路板的金属化包括用于将信号供应给辐射器的至少一个共面带状线。根据本发明，所述电路板包括场转换器，所述场转换器电连接到所述共面带状线以及将同轴场传导通过所述电路板的至少一层并将所述同轴场转换为所述共面带状线的共面带状线场。根据本发明的场转换器允许电路板装置的极其紧凑的结构设计且提高该电路板装置的使用能力。
尤其在移动通信领域中可使用这类电路板装置，从而由电路板装置的共面带状线供应的辐射器为移动通信辐射器。在本发明的可能使用情况下，可以使用辐射器作为基站的天线。可替选地，然而，也可想像的是使用辐射器作为中继器的天线或作为移动无线电终端的天线，尤其作为移动手机的天线。
优选地，场转换器将同轴场传导至少通过电路板的介电层。根据可能的实施方式，可替选地或附加地，场转换器可以将同轴场传导通过电路板的金属化平面。特别优选地，场转换器将同轴场传导至少通过电路板的金属化平面和两个邻接的介电层。
优选地，场转换器将同轴场传导通过电路板的垂直于该电路板延伸的方向的至少一层。
根据本发明使用的共面带状线优选地由电路板装置的两个导体路径来限定，这两个导体路径形成在金属化平面上且通过狭槽而彼此分离。共面带状线场在此优选地为由这两个导体路径传输的微分线场。
根据第一实施方式，电路板在其它平面上的导体路径的区域中没有金属化。根据第二实施方式，然而，可以在限定共面带状线的导体路径之下提供接地平面，该接地平面例如由电路板装置的另一金属化平面形成。这类实施方式有时也被称为准共面带状线，且在本发明的意义内也表示共面带状线。
在第一实施方式中，根据本发明的场转换器可以用于向单一辐射器供应信号。在这类使用情况下，单一共面带状线从场转换器延伸到辐射器。
在第二实施方式中，根据本发明的场转换器限定用于将两个辐射器电连接到信号线的功率分配器。因此，场转换器不仅具有将同轴场传导通过电路板并将该同轴场转换为共面带状线场的能力、而且还具有并行连接两个辐射器的功能。并行连接的这两个辐射器有时也被称为“双块”。
出于该目的，电路板优选地具有用于电连接辐射器中的相应的一者的至少两个共面带状线，该场转换器电连接到两个共面带状线以及将同轴场传导通过电路板的至少一层并将该同轴场转换且划分为这两个共面带状线的共面带状线场。这两个共面带状线优选地形成在电路板的同一金属化平面上。
如果使用场转换器作为功率分配器，则两个辐射器将优选地并行布置且连接到场转换器，从而所述辐射器同相地辐射。这允许这两个辐射器的并行操作和这两个辐射器的天线图的构造叠加。
根据本发明的第一变型，场转换器可以将同轴场转换且划分为两个反相共面带状线场。在该情况下，这两个共面带状线优选地在辐射器处通过不同的方向变化生成同相场。特别地，这将允许两个辐射器同相地辐射。
根据第二变型，场转换器可以将同轴场转换且划分为两个同相共面带状线场。在该情况下，这两个共面带状线优选地在辐射器处通过没有方向变化或相同的方向变化生成同相场。而且，这将允许两个辐射器同相地辐射。
根据本发明的可能实施方式，一个或多个辐射器可以形成相对于电路板分离的元件且可以例如附接到电路板。在该情况下，电路板可以提供去往辐射器的信号传导。
根据本发明的优选实施方式，一个或多个辐射器由电路板的金属化形成。这允许电路板装置的特别紧凑的结构设计，其中，共面带状线以及辐射器由电路板的金属化形成。
根据可能实施方式，共面带状线和一个或多个辐射器可以在电路板的不同平面上延伸且尤其可以由不同金属化平面形成。
根据本发明的优选实施方式，一个或多个辐射器布置在电路板的与共面带状线相同的平面上，和/或形成在电路板的同一金属化平面上。
根据本发明的优选实施方式，场转换器包括电路板的通孔和/或金属化部分。特别地，通孔允许将同轴场传导通过电路板的至少一层。电路板的金属化部分优选提供场转换和/或与共面带状线的连接。
根据本发明的可能实施方式，场转换器由电路板的通孔和/或金属化部分形成。在这种实施方式中，场转换器尤其可以完成集成在电路板中和/或由电路板的部件形成。
根据替选实施方式，然而，场转换器可以不仅包括电路板的金属化部分、而且还包含同轴电缆的端部。除了通孔或代替通孔，可以使用同轴电缆的端部。
根据本发明的可能实施方式，场转换器包括同轴线部分和共面转换部分，该同轴线部分将同轴场传导通过电路板的至少一层。同轴线部分优选地路由到场转换器的共面转换部分的平面上和/或与同轴线部分电接触。通过同轴线部分和共面转换部分的组合效应，将被传导通过电路板的至少一层的同轴场转换为共面线场。可以电流性地和/或电容性地产生这两个部分之间的电接触。
优选地，场转换器的共面转换部分由电路板的金属化部分限定。特别地，共面转换部分可以合并到至少一个共面带状线，且优选地，该共面转换部分形成在电路板的与一个或多个共面带状线相同的金属化平面上。
根据可能实施方式，可设置多个通孔，所述通孔限定场转换器的同轴线部分的外导体。所述通孔优选地与共面转换部分电接触。可以电流性地和/或电容性地产生该电连接。
可替选地或附加地，同轴线部分的内导体可以由同轴电缆的内导体和/或通孔来限定。如果场转换器完成集成在电路板中，则将优选地使用通孔。如果场转换器也用于连接同轴电缆，则同轴线部分的内导体将优选地由同轴电缆的内导体或由同轴电缆的内导体和通孔的组合来形成，例如通过将同轴电缆的内导体插入通孔的孔中和/或通过使该内导体穿过通孔。
根据本发明的优选实施方式，场转换器的共面转换部分包括两个外导体路径，当相对于内导体观看时，这两个外导体路径在彼此相对定位的区域中连接到场转换器的同轴线部分的外导体。这两个外导体路径中的每一者优选地合并到共面带状线的至少一个相应路径。
如果电路板具有两个共面带状线，则这两个共面带状线优选地在相对两侧连接到场转换器的共面转换部分。此外，相应的共面带状线的至少一个导体路径可以合并到场转换器的外导体路径。
根据第一实施方式，场转换器的共面转换部分可以包括对角路径，该对角路径对角地连接这两个共面带状线的相对导体路径。优选地，该对角路径连接到场转换器的同轴线部分的内导体。因此该对角路径保证将同轴场划分为两个反相共面带状线场。
优选地，外导体路径在相对两侧电容性地或电流性地耦合到对角路径部分。该耦合导致场分离，通过该场分离，将同轴场传递到相应的共面带状线。
根据第二实施方式，两个外导体路径均在其任一侧合并到各自的共面带状线的导体路径。特别地，两个共面带状线的导体路径在该情况下可以通过在场转换器的区域中的两个外导体路径而彼此连接。
外导体路径在此可以形成围绕同轴线部分的内导体的区域导向的共面带状线的扩张。优选地，在场转换器的同轴线部分的内导体与共面带状线的金属化部分之间不具有连接。在本实施方式中，产生将同轴场同相地划分为两个共面带状线场。
在电路板包括仅一个共面带状线的情况下，也可以使用本发明，该共面带状线在其一侧连接到场转换器的共面转换部分。当场转换器未被用作功率分配器而仅用于供给单一辐射器时，将尤其如此。
在该情况下，两个外导体路径优选地合并到共面带状线的相应路径且在相对侧彼此连接。两个外导体路径因此形成共面带状线的两个路径的短路。优选地，场转换器的共面转换部分附加地包括端面，该端面将外导体部分之一连接到内导体。采用该方式，在该区域中阻断同轴场，并将同轴场传递到共面带状线作为共面带状线场。
不管具体的结构设计，在共面带状线的两个导体路径之间提供的狭槽优选地向上延伸且进入共面转换部分的区域。特别地，该狭槽延伸进入共面转换部分的区域中，该区域在投影中位于场转换器的同轴线部分的内导体与外导体之间。优选地，该狭槽在特定距离上围绕内导体延伸。优选地，该狭槽在共面转换部分的区域中的弯曲路线上的路线部分地围绕内导体。该狭槽在共面转换部分的区域中比在共面带状线的区域中具有更大宽度。
在本发明的第一实施方式中，场转换器也用作用于同轴电缆的连接。特别地，该同轴电缆可以横向于电路板的平面且尤其垂直于电路板的平面而连接到电路板。优选地，通过同轴电缆将同轴场传导至场转换器。
优选地，在这类实施方式中，同轴电缆的内导体限定场转换器的同轴线部分的内导体或与该内导体电接触。特别地，该内导体可以被路由到场转换器的共面转换部分的平面和/或可以与该平面电接触。
优选地，同轴电缆的外导体可以限定场转换器的同轴线部分的外导体或可以与该外导体电接触。
根据可能实施方式，同轴电缆的内导体可以通过电路板的至少一层而被路由到场转换器的共面转换部分的平面上和/或可以与该平面电接触。
可替选地或附加地，同轴电缆的外导体可以与一个或多个通孔电接触，该一个或多个通孔限定场转换器的同轴线部分的外导体。可替选地，也可以免除通孔的使用，以及同轴电缆的外导体可以通过电路板的至少一层而被路由到场转换器的共面转换部分的平面上和/或可以与该平面电接触。可以电流性地或电容性地产生该电接触。
在根据本发明的电路板装置的替选实施方式中，该电路板为多层电路板，场转换器可以用于建立电路板的两个平面之间的信号连接。
此外，共面带状线可以布置在电路板的第一金属化平面上，该电路板在第二或第三金属化平面上包括带状线，该带状线借助场转换器通过电路板的至少一层而电连接到共面带状线。
多层电路板可以包括至少两个金属化平面，例如，一个在上表面上且一个在其下表面上。然而，多个实施方式也是可想象的，在该情况下，多层电路板包括多于两个金属化平面。
根据可能实施方式，在电路板的第二或第三金属化平面上布置的带状线可以为微型带状线。可替选地，然而，共面带状线的使用在该情况下也是可想象的。
根据本发明的可能实施方式，场转换器可以包括在电路板的第一金属化平面上的共面转换部分以及在电路板的第二或第三金属化平面上的带状线部分，该场转换器附加地包括通过电路板的至少一层将共面转换部分连接到带状线部分的同轴线部分。该带状线部分也用作用于将带状线场转换为同轴线部分的同轴场的转换部分。在可能实施方式中，带状线部分可以配置成共面转换部分。可替选地，带状线部分可以配置成微型带转换部分。
在本发明的可能实施方式中，可以在共面转换部分的第一金属化平面与带状线部分的第三金属化平面之间提供电路板的第二金属化平面，该第二金属化平面优选地被用作接地平面。尤其当带状线部分为微型带状线部分时，接地平面可以用作微型带状线的接地平面。在该情况下，场转换器的同轴线部分优选地将同轴场传导通过第二金属化平面。
优选地，提供通孔，所述通孔将第二和/或第三金属化平面连接到其中布置有辐射器的第一金属化平面且限定场转换器的同轴线部分的外导体。第二金属化平面在此可以用作接地平面且可以在场转换器的区域中具有圆形切口。优选地，通孔布置在第二金属化平面的这类圆形切口的圆周上。通孔优选地借助第二金属化平面从第一金属化平面延伸到第三金属化平面。
如上所述，如果根据本发明的场转换器用于在内部连接根据本发明的电路板装置的两个金属化平面，则这在可以路由线部分而不依赖辐射器在电路板上的布置的范围内是有利的。特别地，因此也将可能的是使线部分穿过在某个其它平面上提供辐射器的区域。
通常，将现有技术的电路板辐射器与外部反射器一起使用，布置在电路板上的辐射器通常布置在距外部反射器大约λ/2或λ/4的距离处。采用该方式，由辐射器发射的场的方向性受影响。在将辐射器集成在电路板中的情况下以及在辐射器限定与电路板分离的部件的情况下，将外部反射器用于根据本发明的辐射器的这类结构设计也可想象的是与本发明一起使用。
根据本发明的特别优选的实施方式，辐射器的反射器然而由电路板的第二金属化平面来限定。该方面也为本发明的主题的、独立于上述第一方面之外的部分，尤其在将辐射器集成在电路板中的情况下。
因此，根据第二方面，本发明包括电路板装置，该电路板装置包括电路板，该电路板的金属化在至少第一金属化平面上包括辐射器。根据本发明，辐射器的反射器在此由电路板的第二金属化平面来限定。优选地，辐射器在此再次为移动通信辐射器。
结论是，通过在不同平面上的金属化，根据本发明的电路板因此形成辐射器以及用于该辐射器的反射器。采用该方式，获得非常紧凑的结构设计。
在根据本发明的第二方面的由本发明公开的电路板装置的情况下，第一金属化平面与第二金属化平面之间的距离优选地在0.1λ和0.7λ之间、特别地在0.15λ和0.35λ之间或在0.4λ和0.6λ之间。λ在此为根据本发明的天线的最低谐振频率范围的中心频率的波长、和/或天线用于的频段的中心频率的波长。在电路板的电介质中的波长在此应当被视为基础。
电路板优选地在形成辐射器的第一金属化平面与形成反射器的第二金属化平面之间包括至少一个介电层。在可能实施方式中，然而也可以提供多个介电层。优选地，第一金属化平面、第二金属化平面和中间介电层被层压在一起。电路板因此形成集成多层布置。
然而，也可想象的是使用两个单独电路板层构造这类电路板，每个电路板层包括金属化平面和至少一个介电层，两个介电层一个置于另一个的顶部且可选地彼此连接。
根据第二方面的限定由本发明公开的辐射器的反射器的金属化平面可以配置成接地平面。
第一金属化平面和第二金属化平面可以为多层电路板的任意金属化平面，其可以以任意方式布置在电路板的层结构内。根据可能实施方式，第一金属化平面和/或第二金属化平面可以为电路板的外部金属化平面、尤其上部或下部金属化平面。在其它实施方式中，第一金属化平面和/或第二金属化平面可以为电路板的内部金属化平面。此外，可以在第一金属化平面和/或第二金属化平面之下和/或之上提供一个或多个附加金属化平面。
另外，根据第二方面，辐射器可以由在电路板的第三金属化平面上延伸的带状线供应。特别地，限定反射器的第二金属化平面可以在限定带状线的第三金属化平面与辐射器的第一金属化平面之间延伸。这转而允许将供应信号给辐射器的带状线放在电路板上而独立于辐射器的布置之外。在该情况下，带状线可能也在布置辐射器的区域中延伸。所使用的带状线在此可以为例如微型带状线。在该情况下，限定反射器的第二金属化平面优选地被用作用于微型带状线的接地平面。可替选地，然而该带状线也可以配置成共面带状线。
此外，根据本发明的第二方面，辐射器和带状线可以借助场转换器通过电路板的层而被电连接。优选地，场转换器将同轴场传导通过电路板的至少一层。可替选地或附加地，电路板的金属化可以包括用于将信号供应给辐射器的至少一个共面带状线。优选地，该共面带状线布置在包括辐射器的第一金属化平面上。
如上文已描述，可以独立于本发明的第一方面之外使用第二方面。然而优选地，将本发明的第二方面与本发明的第一方面组合。
特别地，在前文中更详细描述的该类型的场转换器用于将信号供应给根据第二方面的辐射器。在该情况下，特别地，在前文中所描述的该类型的根据本发明的场转换器可以将同轴场传导通过第二金属化平面。
在该情况下，优选地提供通孔，所述通孔将反射器的第二金属化平面连接到其中布置有辐射器的第一金属化平面且形成场转换器的同轴线部分的外导体的部分。第二金属化平面在此可以用作接地平面且在场转换器的区域中包括圆形切口。优选地，通孔在此布置在接地平面的这类圆形切口的圆周上。
如果场转换器也用于连接同轴电缆，则外导体将优选地连接(尤其电流性地连接)到接地平面。
然而如果场转换器用于在内部将信号从电路板的一个平面传导到另一个平面，则将优选地在电路板的两个平面之间提供通孔，将在这两个平面之间传导信号。特别地，通孔可以从其中布置有辐射器的第一金属化平面延伸到电路板的限定反射器的第二金属化平面，以及从该第二金属化平面延伸到电路板的第三金属化平面，该第三金属化平面优选地在其中提供有供给辐射器的带状线。
将在下文中更详细地描述适合用于本发明的第一方面和第二方面以及用于这两个方面的组合的优选实施方式。
优选地，由根据本发明的电路板的金属化平面限定的一个或多个辐射器被框架包围，该框架由通孔限定。可替选地或附加地，该框架可以包括金属化部分。优选地，该框架包括框架形金属化部分，该框架形金属化部分进一步优选地电耦合(尤其电流性地耦合)到通孔。该框架形金属化部分可以在第一金属化平面上和/或在第一金属化平面之上或之下的金属化平面上延伸。
集成在电路板中的框架的使用特别有利于根据本发明的第二方面的电路板装置，这是因为辐射器以及反射器平面以及反射器框架因此被集成在电路板中。
优选地，限定框架的通孔在该情况下从反射器的第二金属化平面延伸到辐射器的第一金属化平面。优选地，通孔连接(尤其电流性地连接)到电路板的形成在第二金属化平面上的接地平面。
根据本发明，由电路板的金属化平面形成的一个或多个辐射器可以配置成偶极子辐射器和/或偶极子槽式辐射器。如果辐射器配置成偶极子辐射器，则金属化可以限定从中心向外延伸的两个偶极子臂部。在这类偶极子的中心的区域中，这两个偶极子臂部优选地均连接到共面带状线的相应导体路径。
如果辐射器配置成偶极子槽式辐射器，则这两个偶极子臂部可以布置在电路板的金属化平面上的切口中。
根据本发明的辐射器或根据本发明的多个辐射器优选地配置成微分辐射器。特别地，偶极子辐射器和/或偶极子槽式辐射器的两个偶极子臂部在此均连接到共面带状线的相应导体路径。
根据可能实施方式，根据本发明的多个辐射器可以以阵列形式布置在电路板上。特别地，借助根据本发明的相应场转换器而并行地供应信号的多个辐射器对或辐射器块可以布置在电路板上。辐射器可以按行和/或狭槽来布置。
在可能实施方式中，这类阵列的个体辐射器和/或辐射器对适用于单独地被供应信号。在该情况下，可以将信号线集成在电路板装置中，尤其在根据本发明的电路板中。
根据优选实施方式中，这类阵列的个体辐射器和/或辐射器对适用于借助公共信号线而被供应信号。在该情况下，可以将信号线和/或用于将辐射器并行连接到信号线的功率分配器集成在电路板中。
此外，根据本发明的由电路板装置限定的天线可以为有源天线。优选地，至少一个有源部件(尤其放大器)在此布置在根据本发明的电路板上和/或集成在根据本发明的电路板中。
优选地，根据本发明的电路板装置的一个或多个辐射器具有最低谐振频率范围和/或最低谐振频率范围的中心频率，该最低谐振频率范围和/或最低谐振频率范围的中心频率在3GHz与300GHz之间的频率范围内。优选地，该谐振频率范围和/或最低谐振频率范围的中心频率位于20GHz与60GHz之间的频率范围内。在该频率范围内，尤其也是根据第二方面的实施方式将特别有利，这是因为所要求的在金属化平面之间的大约λ/4或λ/2的距离可以通过电路板在该频率范围内的相对正常的层厚来实现。
根据本发明的电路板装置可以排外地包括根据本发明的电路板或附加部件。
本发明还包括移动无线电设备，该移动无线电设备包括上述此类型的电路板装置。该移动无线电设备可以为移动无线电基站。在该情况下，根据本发明的电路板装置将优选地配置成辐射器阵列，即，电路板在其上以阵列形式布置有多个辐射器和/或辐射器对。
然而，移动无线电设备也可以为移动无线电中继器和/或移动无线电终端、尤其移动手机。由于根据本发明的电路板装置的小维度，因此该电路板装置也将适合于用作用于移动无线电中继器和/或移动无线电终端的天线。
附图说明
现在将基于实施方式以及附图更详细地描述本发明，附图中：
图1a示出根据本发明的共面带状线的第一实施方式，
图1b示出根据本发明的共面带状线的第二实施方式，
图2示出根据本发明的电路板的实施方式，该电路板包括场转换器，该场转换器具有与其连接的单一共面带状线，
图3示出电路板装置的两个变型，在该情况下，在图2中所示的场转换器以不同方式连接到辐射器，
图4示出根据本发明的包括场转换器的电路板的第一实施方式，该场转换器也用作用于电连接两个辐射器的功率分配器，该场转换器将同轴场转换为两个反相共面带状线场，
图5示出在图4中所示的实施方式的变型，
图6a示出将同轴线部分联接到场转换器的共面转换部分的第一变型，
图6b示出将同轴线部分联接到共面转换部分的第二变型，
图7示出根据本发明的包括场转换器的电路板的第二实施方式，该场转换器也用作功率分配器，该场转换器将同轴场转换为两个反相共面带状线场，
图8a示出如何将用作功率分配器且在图4中所示的场转换器的第一实施方式连接到两个辐射器，
图8b示出如何将用作功率分配器且在图7中所示的场转换器的第二实施方式连接到两个辐射器，
图9示出利用在图8a中所示的连接类型布置且配置辐射器的多个变型，
图10示出根据本发明的电路板装置的两个实施方式，其中，实现了根据第一方面的场转换器以及根据本发明的第二方面的由金属化限定的反射器，
图11示出另一实施方式，其中，实现了第一方面和第二方面，场转换器也用于连接同轴电缆，
图12示出在图11中所示的实施方式的表示，其中，多个图示出E-场分布，
图13示出实现了第一方面和第二方面，场转换器用于在电路板的不同平面之间的内部信号传输，
图14在俯视图中示出另一实施方式，其中，将两个辐射器对集成在电路板中作为天线阵列，
图15在从上方横向的透视图中、在从下方横向的透视图中和在截面图中示出在图14中所示的实施方式，以及
图16示出在图14和图15中所示的实施方式的史密斯圆图以及在水平和竖直方向上的远场图。
具体实施方式
在本发明的范围内，用于将信号供应给辐射器的共面带状线用于根据第一方面的电路板装置。图1a和图1b示出这类共面带状线的两个实施方式。
共面带状线1在两个实施方式中均包括两个导体路径23和24，这两个导体路径23和24布置在电路板的介电基板2上且彼此相隔一定距离而延伸。仅通过狭槽22将一个导体路径与另一个导体路径分离。两个导体路径位于同一平面上，即，两个导体路径形成在电路板的同一金属化平面上。在图1a和图1b中，示出了这类共面带状线的E场和H场。E场从一个导体路径23延伸到另一个导体路径24。H场通过狭槽22围绕导体路径23或24中的相应的一者。
不同于在微型带状线的情况下，平面带状线不需要与导体路径23和导体路径24相对的接地平面。图1a因此示出了无接地平面借助电介质2而位于两个导体路径23和24对面的实施方式。然而，也可以提供这类接地平面。图1b示出了接地平面5借助电介质2而位于两个导体路径23和24对面的这类实施方式。这类实施方式有时也被称为准共面带状线，且在本发明的意义内也表示共面带状线。
在图2中，现在示出了按照本发明的第一方面的根据本发明的电路板装置的第一实施方式。图2仅示出了根据本发明的场转换器的金属部分，然而为了简洁未示出在电路板的金属化平面之间提供的介电基板。
在图2中所示的场转换器在此连接到共面带状线1(在图2中以缩短形式示出)，以及将同轴场传导通过电路板的基板并将该同轴场转换为共面带状线1的共面带状线场。
为了该目的，场转换器包括同轴线部分，该同轴线部分从基板的下表面延伸穿过该基板而到达该基板的上表面。另外，场转换器包括共面转换部分，该共面转换部分由电路板的金属化部分限定且连接到共面带状线。
在该实施方式中，同轴线部分的外导体由通孔11(即由延伸穿过电路板的基板且以环的形式围绕内导体12的导电直通连接)限定。在本实施方式中，该内导体12由同轴电缆的内导体限定，该同轴电缆在场转换器的区域中连接到电路板。可替选地，内导体也可以由通孔形成。
共面转换部分包括两个外导体部分7和8，这两个外导体部分7和8在同轴线部分的外导体的区域中延伸且与该区域电接触。在图2中所示的实施方式中，这两个外导体部分7和8在区域9中在一端彼此连接。这两个外导体部分7和8的各自另一端连接到共面带状线的两个导体路径23和24。布置在共面带状线的导体路径之间的狭槽22延伸到共面转换部分的区域中，在此，该狭槽22在外导体部分之一与作为狭槽21的内导体12之间延伸。在本实施方式中，狭槽21的宽度超过在共面带状线1的两个导体路径之间的狭槽22的宽度。
狭槽21不在整个内导体12周围延伸，但是被端面10划界，该端面10将外导体部分7连接到内导体12。
采用该方式，同轴场(轴向导体部分传导该同轴场垂直地通过电路板)在圆周的子区内被阻断且因此被转换为共面带状线场，该共面带状线场被馈送到沿着电路板的平面延伸的共面带状线。
图2在第一图16中示出了在同轴线部分的内导体12和外导体13之间延伸的同轴场，以及在第二图17中示出了部分被端面10阻断且保持在共面转换部分的平面上的狭槽21中的场。
在图2中所示的实施方式中，场转换器也用作同轴电缆与电路板的连接。同轴电缆包括外导体13和内导体12。在本实施方式中，内导体12延伸穿过电路板的基板中的孔向上到达共面转换部分的平面且在该平面上，以及在所示的实施方式中，该内导体12与端面10接触。在本实施方式中电流性地产生接触。
然而，同轴电缆的外导体13在电路板的下表面的区域中终止且通过通孔11而得以延伸，所述通孔11延伸穿过电路板的基板。通孔在其一侧连接到同轴电缆的外导体13以及在其另一侧与共面转换部分接触。特别地，通孔与共面转换部分的两个外导体部分7和8接触。
在所示的实施方式中，电路板在其下表面上具有连续金属化层5，该连续金属化层5用作接地平面。因此，如图1b所示配置根据图2的实施方式的共面带状线。金属化层5在此在区域14中电连接到同轴电缆的外导体13且在区域15中电连接到通孔11。
在图3中，现在示出根据图2中的实施方式的包括场转换器6的电路板装置的两个实施方式，共面带状线1向相应的辐射器20和辐射器20’供应信号。根据共面带状线的布线，可以自由地选择相应的辐射器20和辐射器20’相对于共面转换部分的取向的极性。
在图3中未详细地指定天线。可选地，可以使用与电路板分离的辐射器，该辐射器仅由根据本发明的电路板装置来供给且例如附接到电路板。然而优选地，辐射器由电路板的金属化来限定且优选地在与共面带状线1相同的金属化平面上延伸。所使用的辐射器在此优选地为对称供给的微分辐射器。
在图2中所示的实施方式中，场转换器在一方面具有传导同轴场穿过电路板而到达金属化的平面上的功能，在该平面上布置共面带状线。此外，场转换器用于连接同轴电缆，该同轴电缆垂直地连接到电路板且通过场转换器的同轴线部分将该同轴电缆延伸穿过电路板。
如将在下文中更详细地阐述，也可以省去第二功能(即同轴电缆的连接)，以及同轴线部分可以用于在多层电路板的不同平面之间传导信号。
对于这些功能可替选地或附加地，场转换器也可以用作功率分配器。图4示出根据本发明的这类场转换器的第一实施方式，该场转换器也被用作用于供给两个辐射器的功率分配器。在图4中反而未示出这两个辐射器，但是由共面带状线1和共面带状线1’向这两个辐射器供应信号，且这两个辐射器并行连接到场转换器。
在图4中的场转换器根据相同的基本原理来操作，在前文中已相对于根据图2的实施方式描述了该基本原理。
场转换器包括同轴线部分，该同轴线部分传导同轴场穿过电路板的一层到达共面转换部分。同轴线部分包括多个通孔11，该多个通孔11限定同轴线部分的外导体且围绕同轴线部分的内导体12。共面转换部分包括两个外导体部分7和8，这两个外导体部分7和8在同轴线部分的外导体的区域中延伸且与该区域电接触。
在图4中所示的实施方式中，外导体部分8合并到第一共面带状线1的第一导体路径24，以及第二外导体部分7合并到第二共面带状线1’的相对第二导体路径23’。然而，第一共面带状线1的第二导体路径23借助共面转换部分的对角路径19连接到第二共面带状线1’的相对第一导体路径24’。对角路径19径向地延伸到同轴线部分且连接到内导体12。
场转换器因此形成功率分配器，该功率分配器将同轴场转换为两个反相共面线场4和4’并将其供应给第一共面带状线1和第二共面带状线1’。
在第一共面带状线1的两个导体路径23和24之间的狭槽22以及在第二共面带状线1’的两个带状线导体路径23’和24’之间的狭槽22’均延伸到同轴线部分的外导体与内导体之间的区域中，从而分别形成狭槽21和狭槽21’。狭槽21和狭槽21’在对角路径19处终止。对角路径19因此将同轴场划分为供应给两个共面带状线的两个场分量。
在图4中所示的第二实施方式中，对角路径19具有与在图2中所示的实施方式中的端面10相同的功能，但是现在也从相对侧被狭槽21’中断，该狭槽21’使狭槽22’在第二共面带状线1的两个导体路径23’和24’之间延伸。
转换部分的结构设计在此优选地与同轴线部分的内导体12点对称，从而将同轴场转换为两个共面带状线场，这两个共面带状线场相同，除了相位取向。
在图4中所示的实施方式中，同轴线部分的外导体再次由通孔11限定，通孔11将基板的下表面上的金属化平面5连接到共面转换部分的外导体部分7和外导体部分8，该外导体部分7和外导体部分8布置在上表面上。内导体再次由同轴电缆的内导体12限定，该内导体12在场转换器的区域中连接到电路板。同轴电缆的外导体13再次尤其借助金属化平面5连接到由通孔11限定的外导体。
结构设计在此对应于已相对于图2描述的实施方式。然而，如在此已指出，替选结构设计也是可想象的，在该情况下，同轴线部分的内导体12也由通孔限定，以及将同轴线部分用于多层电路板的不同平面之间的信号传输。
图5示出在图4中所示的实施方式的多个变型。在一方面，相对于限定同轴线部分的外导体的通孔11的数量，这些变型彼此不同。在左上方的实施方式中，在两个外导体部分7和8的区域中提供仅一个各自的通孔11。然而，在其它实施方式中，针对两个外导体部分7和8中的每一者提供多个通孔。此外，在任一侧的对角路径的区域中也提供各自的通孔。另外，通孔11也可以向上延伸到且进入共面带状线的区域。
在左上方的实施方式中，两个外导体部分7和8均电流性地连接到对角路径19。然而，在右上方的实施方式中，两个外导体部分借助狭槽25和狭槽25’电容性地连接到对角路径19。
在右下方的实施方式中，提供附加的补偿表面26和补偿表面26’，外导体路径借助该附加的补偿表面26和补偿表面26’连接到对角路径。
图6a和图6b现在示出两个实施方式，这两个实施方式示出通孔11和通孔11’如何与限定共面转换部分的金属化部分电接触。在图6a中所示的实施方式中，电流性地产生接触。然而，在图6b中所示的实施方式中，电容性地产生通孔11’与布置在传导平面30上的金属化部分之间的接触。为此，通孔11’在金属化平面30下方终止且以与金属化平面30相对的关系来布置，其中，在二者之间形成间隙27。而且，内导体12可以电流性地或电容性地耦合到共面转换部分。
在未示出的实施方式中，可以将同轴电缆的外导体路由穿过电路板的基板中的孔且形成同轴线部分的外导体。该外导体例如可以通过在金属化平面30下方终止而电容性地耦合到共面转换部分的外导体部分。这可以例如通过在基板中的合适盲孔、或通过配置基板使得它由两个平板组成来完成，这两个平板一个布置在另一个顶部且仅一个设有用于外导体的孔。在这种实施方式中，也可以完成省去用于同轴线部分的通孔。
图7示出根据本发明的场转换器40’的第二实施方式，该场转换器40’同时用作用于供应两个辐射器的功率分配器。场转换器和功率分配器40’的一般结构设计在此对应于已相对于图4所描述的这类场转换器和功率分配器的第一实施方式40。
然而，在图7中所示的实施方式将借助同轴线部分供应的同轴场转换为两个同相共面带状线场。为此，在图7中所示的实施方式的两个外导体部分7和8在两侧合并到共面带状线的相应导体路径。更具体地，第一共面带状线1的第一导体路径24合并到外导体部分8，该外导体部分8在另一侧合并到第二共面带状线1’的第一导体路径24’。第一共面带状线1的相对导体路径23合并到外导体部分7，以及该外导体部分7合并到第二共面带状线1’的第一导体路径23’。在共面带状线的相应导体路径之间的狭槽22和狭槽22’合并到在同轴线部分的内导体12与外导体之间的区域中提供的公共环形间隙21”。
在图7中所示的实施方式中，内导体12因此仅延伸到限定共面转换部分的金属化部分的平面上，但未电连接到这些金属化部分。
图8a和图8b现在示出将两个辐射器20和20’连接到分别在图4和图7中所示的功率分配器40和功率分配器40’的实施方式。
图8a示出将辐射器20和辐射器20’连接到在图4中所示的功率分配器的共面带状线1和共面带状线1’，在该情况下，共面带状线场4和共面带状线场4’反相。然而为了能够同相地操作两个辐射器20和20’，将匹配电路31和匹配电路31’布置在辐射器20和辐射器20’与功率分配器40之间。该匹配电路31和匹配电路31’在此可以简单地由共面带状线的合适布线来限定。特别地，两个共面线具有不同的方向变化，从而建立匹配电路31和匹配电路31’。
特别地，可以通过第一共面线1使在匹配电路31的区域中的场向右旋转90°，同时第二共面带状线1’可以使在匹配电路31’的区域中的场向左旋转90°。在图8a中所示的这个原理允许两个辐射器20和20’彼此相对紧密地并排布置。
然而，在图8b中所示的实施方式中，示出了根据图7中的实施方式的功率分配器，在该情况下，生成两个同相共面带状线场4和4’。布置在辐射器20和辐射器20’与功率分配器40’之间的两个匹配电路32和32’因此相同地、且特别地一点也不改变场的取向。因此可以通过同相场同相地操作天线20和天线20’。
图9在右手侧再一次示例性地示出根据图8a的实施方式中的示例性可适用的偶极子的偶极子平分的三种布置，其中，两个辐射器20和20’借助匹配电路31和31’连接到场转换器，该匹配电路31和31’在此由共面带状线的相反方向变化来限定。
在右侧的最上方图片中，示出了可用作V极或H极的两个辐射器33和33’。在中间实施方式中，示出了可用作+45°极或-45°极的两个辐射器34和34’。在下方实施方式中，示出了可再次用作+45°极或-45°极的两个辐射器35和35’的布置。仅示意性地示出了偶极子辐射器的各自偶极子平分，而未示出与共面带状线的具体连接。
这些实施方式共同具有的特征是，借助功率分配器并行操作的两个天线的取向是相同的。特别地，它们具有相同的偏振平面。
图10示出了电路板装置的实施方式，其中，实现了本发明的第一方面以及第二方面。根据第一方面，使用场转换器40，该场转换器40借助共面带状线供应两个辐射器。此外，根据第二方面，电路板的基板的下表面上的金属化平面5用作用于辐射器33和辐射器33’或辐射器34和辐射器34’的反射器，该反射器由布置在基板的上表面上的金属化平面形成。
在图10中上方所示的实施方式中，使用两个偶极子辐射器33和33’，借助共面带状线向每个辐射器供应来自场转换器40的信号，该共面带状线操作为匹配电路31和匹配电路31’。
然而，在图10中下方所示的实施方式中，提供两个偶极子槽式辐射器34和34’，也借助共面带状线向这两个辐射器供应来自场转换器40的信号。然而，共面带状线的两个导体路径在此合并到相应的连续金属化表面，从而仅共面带状线的狭槽22和狭槽22’是可见的。而且，场转换器的共面转换部分的元件合并到连续金属化平面，从而在该情况下也仅狭槽21和狭槽21’保留。
偶极子辐射器34和偶极子辐射器34’的两个偶极子元件在此在金属化的开口35中延伸，从而在偶极子元件与金属化之间形成相应的狭槽部分。
在图10中上方所示的实施方式中，两个辐射器在公共偏振平面上延伸。该公共偏振平面相对于场转换器40和直接邻接场转换器40的带状线部分偏移。
然而，在图10中下方所示的实施方式中，辐射器在各自的平行偏振平面上延伸，然而所述平行偏振平面相对于彼此偏移。然而，两个辐射器的中心再次布置在平面上，该平面相对于场转换器40和直接邻接场转换器40的共面带状线部分偏移。
在图10中所示的实施方式中，在电路板的基板的下表面上的金属化平面5用作用于辐射器33和辐射器33’或辐射器34和辐射器34’的反射器。出于该目的，在金属化平面5与辐射器的金属化平面之间的基板的厚度优选地大约为λ/4，λ为天线的最低谐振频率范围的中心频率的基板的电介质中的波长。结论是，根据本发明，辐射器的定向辐射将仅朝向垂直于电路板的平面的一侧发生。形成反射器的金属化5因此分别在辐射器33和辐射器33’下方的平面上延伸以及形成接地平面。
在图10中所示的实施方式中，多层电路板包括仅两个金属化平面以及中间基板层。
不言而喻，提及的该类型的布置对于包括多于两个金属化平面的多层电路板来说也是可想象的，从而例如限定反射器的金属化平面或形成一个或多个辐射器的金属化平面表示电路板的内部金属化平面。
另外，根据第二方面的集成式反射器也可以独立于第一方面的使用之外来使用，即，也可以省去场转换器40。
图11示出实现第一方面和第二方面的电路板天线的另一具体实施方式。辐射器和反射器的结构设计对应于在图10中上方所示的实施方式。然而另外，在此提供通孔37的框架38。通孔37从反射器平面5延伸到形成辐射器的金属化平面。另外，在该平面中，通孔37由框架形金属化部分连接。可替选地，通孔37的框架38可以在形成辐射器的金属化平面之下或之上的某个其它平面上终止，和/或在反射器平面5之下或之上的某个其它平面上开始。可替选地或附加地，该框架形金属化部分可以布置在除了形成辐射器的金属化平面之外的金属化平面上，特别地布置在位于形成辐射器的金属化平面之上和/或离形成辐射器的金属化平面的距离很短的金属化平面上。通孔37和框架形金属化部分也影响天线模式和S参数，因此可以例如用于使远场成形。
在图11中所示的实施方式中，场转换器40再次用于连接同轴电缆。为此，同轴线部分12的内导体配置成空心杆，可以将同轴电缆的内导体插入该空心杆中。另外，提供套管13，该套管13适用于与同轴电缆的外导体接触。在本发明的其它实施方式中，这类接触也是可能的。
图12示出在图11中所示的实施方式，该实施方式具有在同轴线部分的区域中以及在场转换器的共面转换部分的区域中的E场分布。在左下方的框示出了借助同轴电缆供应的同轴场。在右侧的框示出了共面转换部分在相位为0°和90°时的相应E场。由共面转换部分引起的从径向同轴场到共面带状线场的转换是清楚可见的。
图13示出电路板装置的另一实施方式，其中，组合地实现了本发明的两个方面。至于辐射器、框架和场转换器，该实施方式对应于在图11中的实施方式。
然而，在图13中所示的实施方式中，场转换器用于传输电路板内的信号，即从电路板的第一平面传输到电路板的第二或第三平面。特别地，带状线41布置在电路板的金属化平面45中，场转换器传导信号穿过电路板的至少一层到达布置有辐射器的金属化平面30。
在本实施方式中，在这两个金属化平面之间提供用作反射器的金属化平面5。这允许将带状线41布线在电路板的金属化平面45上，而独立于辐射器在金属化平面30上的位置之外。
在本实施方式中，通过通孔11形成场转换器40的同轴线部分的内导体和外导体。通孔11在此从带状线41的金属化平面45延伸到中间金属化平面5并从该中间金属化平面5延伸到辐射器的金属化平面30。
在本实施方式中，带状线41配置成微型带状线且联接到同轴线部分的内导体12。金属化平面5也用作用于微型带状线41的接地平面。通孔11以半圆形围绕内导体，从而可以将带状线41布线在外导体在开口侧的区域之外。
可替选地，也可以在金属化平面45上使用共面带状线，以便将信号传导到场转换器。在该情况下，例如在图2中所示的该类型的共面转换部分可以被用在金属化平面45上。
在图13中所示的结构需要多层电路板的三个金属化平面，在这三个金属化平面之间布置介电基板层。如在本实施方式中所示，基板层可以具有不同厚度。特别地，在接地平面5的背向辐射器的一侧的基板层可以比在面向辐射器的一侧的基板层薄，通过此限定辐射器与反射器之间的距离。
此外，提供甚至更高数量的金属化平面的布置是可想象的。可替选地或附加地，可以在反射器平面5的背向辐射器的一侧提供分布式网络、匹配电路、电子组件(诸如放大器)等，以及在该侧也提供带状线41。
图14示出了另一实施方式，该实施方式基于在图13中所示的实施方式，以及在该实施方式中，在图13中所示的该类型的两个天线对并排连接，从而形成天线阵列。在图13中所示的该类型的两对辐射器在此并排布置在一行中，从而所有辐射器的中心位于一个线上。这两对辐射器均被框架38包围，从而在这两对辐射器之间提供框架线38’。
在辐射器对的两个辐射器33和33’(共同地借助操作为功率分配器的场转换器40来供应)之间的距离x1优选地在0.5λ和0.9λ之间，例如为0.7λ。在两对辐射器的相邻辐射器之间的距离x2优选地在0.5λ和0.9λ之间，例如大约为0.8λ。框架的垂直于该行辐射器的取向的宽度W在0.4λ和0.8λ之间，优选地大约为0.6λ。框架在用于辐射器对的行方向上的长度L在1.2λ和1.8λ之间，优选地大约为1.5λ。λ在此再次为辐射器的最低谐振频率范围的中心频率的波长。
根据本发明的电路板装置优选地操作在3GHz和300GHz的范围内，例如在处于28GHz的频段中。这导致极其紧凑的维度，允许也在移动手机中安装这类阵列天线。然而，该阵列天线也可以被用在移动无线电基站中。在该情况下，优选地将天线按行以及按列彼此相邻地布置。
图15在从上方倾斜的透视图中、在从下方倾斜的透视图中以及在截面图中示出了根据图14的阵列天线的实施方式。向两个辐射器对的两个场转换器40供应信号的带状线41在此是可见的。此外，在此提供供应线42，该供应线42借助功率分配器合并到供应线41。因此所有的辐射器可以并行操作。可替选地，也将可想象的是，单独地向个体辐射器对供应信号，以及出于该目的而提供单独的信号线。
图16现在在左侧示出了在图14和图15中所示的天线阵列的史密斯圆图，以及在右侧示出了在水平和竖直平面上的远场图。由于四个辐射器布置成列天线的事实，因此主瓣在竖直平面上的半高全宽将小于在水平平面上的半高全宽。
由于集成在电路板中的反射器，因此辐射仅被发射到电路板辐射器的一侧。集成在电路板中的反射器框架用于使远场成形。

Claims (15)

1.一种包括电路板的电路板装置，所述电路板的金属化包括用于将信号供应给辐射器、尤其移动通信辐射器的至少一个共面带状线，
其特征在于，
所述电路板包括场转换器，所述场转换器电连接到所述共面带状线以及将同轴场传导通过所述电路板的至少一层并将所述同轴场转换为所述共面带状线的共面带状线场。
2.根据权利要求1所述的电路板装置，其中，所述场转换器限定用于将两个辐射器电连接到信号线的功率分配器，其中，优选地，所述电路板的所述金属化包括用于电连接所述辐射器中的相应的一者的至少两个共面带状线，其中，所述场转换器电连接到两个共面带状线以及将同轴场传导通过所述电路板的至少一层并将所述同轴场转换且划分为所述两个共面带状线的共面带状线场。
3.根据权利要求2所述的电路板装置，其中，所述两个辐射器并行布置且连接到所述场转换器，从而所述两个辐射器同相地辐射，
和/或其中，所述场转换器将所述同轴场转换且划分为两个反相共面带状线场，所述两个共面带状线在所述辐射器处优选地通过不同的方向变化生成同相场，
和/或其中，所述场转换器将所述同轴场转换且划分为两个同相共面带状线场，以及优选地，所述两个共面带状线在所述辐射器处通过没有方向变化或相同的方向变化生成同相场。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电路板装置，其中，一个或多个所述辐射器由所述电路板的所述金属化来限定，其中，优选地，一个或多个所述辐射器布置在所述电路板的与所述共面带状线相同的平面上，和/或其中，所述场转换器包括所述电路板的通孔和/或金属化部分且优选地由所述通孔和/或金属化部分来限定。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电路板装置，其中，所述场转换器包括：同轴线部分，所述同轴线部分将所述同轴场传导通过所述电路板的至少一层；以及共面转换部分，其中，所述同轴线部分优选地路由到所述场转换器的所述共面转换部分的平面上和/或与所述场转换器的所述共面转换部分的平面电接触，其中，所述场转换器的所述共面转换部分优选地由所述电路板的金属化部分来限定，和/或其中，优选地，设置限定所述场转换器的所述同轴线部分的外导体的多个通孔，和/或其中，优选地，所述同轴线部分的内导体由同轴电缆的内导体和/或通孔来限定。
6.根据权利要求5所述的电路板装置，其中，所述场转换器的所述共面转换部分包括两个外导体路径，所述两个外导体路径在相对区域中连接到所述场转换器的所述同轴线部分的所述外导体，所述两个外导体路径合并到共面带状线的至少一个相应路径。
7.根据权利要求6所述的电路板装置，其中，所述电路板具有两个共面带状线，所述场转换器的所述共面转换部分在相对两侧连接到所述两个共面带状线，所述场转换器的所述外导体路径优选地合并到相应的共面带状线的至少一个路径，
其中，优选地，
所述场转换器的所述共面转换部分包括对角路径，所述对角路径对角地连接所述两个共面带状线的相对路径且优选地连接到所述场转换器的同轴线部分的所述内导体，所述外导体路径优选地在相对两侧电容性地或电流性地耦合到所述对角路径部分，
和/或其中，优选地，
所述两个外导体路径均在其任一侧合并到各自的共面带状线的路径，所述场转换器的所述同轴线部分的所述内导体优选地保持自由。
8.根据权利要求6所述的电路板装置，其中，所述电路板包括在一侧连接到所述场转换器的所述共面转换部分的共面带状线，其中，所述两个外导体路径合并到所述共面带状线的相应路径且在相对侧彼此连接，其中，优选地，所述场转换器的所述共面转换部分包括端面，所述端面将所述外导体部分之一连接到所述内导体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电路板装置，其中，所述场转换器用于将同轴电缆连接到所述电路板，其中，所述同轴电缆优选地横向于所述电路板的所述平面且尤其垂直于所述电路板的所述平面而连接到所述电路板，其中，优选地，通过同轴电缆将所述同轴场传导至所述场转换器，和/或其中，优选地，所述同轴电缆的所述内导体限定所述场转换器的同轴线部分的所述内导体或与所述场转换器的同轴线部分的所述内导体电接触，和/或其中，优选地，所述外导体限定所述场转换器的同轴线部分的所述外导体或与所述场转换器的同轴线部分的所述外导体电接触。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电路板装置，其中，所述电路板为多层电路板，其中，所述场转换器用于建立所述电路板的两个平面之间的信号连接，和/或其中，所述共面带状线布置在所述电路板的第一金属化平面上且所述电路板在第二金属化平面或第三金属化平面上包括带状线，所述带状线借助所述场转换器通过所述电路板的至少一层而电连接到所述共面带状线，其中，所述带状线尤其为微型带状线，和/或其中，所述场转换器优选地包括在所述电路板的所述第一金属化平面上的共面转换部分、在所述电路板的所述第二金属化平面或第三金属化平面上的带状线部分、和通过所述电路板的至少一层将所述共面转换部分连接到所述带状线部分的同轴线部分，其中，优选地，在所述共面转换部分的所述第三金属化平面与所述带状线部分的所述第一金属化平面之间设置第二金属化平面，所述第二金属化平面优选地被用作接地平面。
11.一种电路板装置、尤其根据前述权利要求中任一项所述的电路板装置，所述电路板装置包括电路板，所述电路板的金属化在至少第一金属化平面上包括辐射器、尤其移动通信辐射器，
其特征在于，
所述辐射器的反射器由所述电路板的第二金属化平面来限定，所述第二金属化平面优选地在距离所述第一金属化平面0.1λ至0.7λ的距离处延伸。
12.根据权利要求11所述的电路板装置，其中，所述辐射器由在所述电路板的第三金属化平面上延伸的带状线来供应，其中，限定所述反射器的所述第二金属化平面在限定所述带状线的所述第三金属化平面与所述辐射器的所述第一金属化平面之间延伸，和/或其中，所述辐射器和所述带状线借助场转换器通过所述电路板的层而电连接，其中，所述场转换器优选地将同轴场传导通过所述电路板的至少一层，和/或其中，所述电路板的所述金属化包括用于将信号供应给所述辐射器的至少一个共面带状线。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电路板装置，其中，一个或多个所述辐射器被框架包围，所述框架由通孔限定，和/或其中，一个或多个所述辐射器配置成偶极子辐射器和/或偶极子槽式辐射器，和/或其中，多个辐射器以阵列形式布置在所述电路板上。
14.根据前述权利要求中任一项所述的电路板装置，其中，一个或多个所述辐射器具有最低谐振频率范围和/或最低谐振频率范围的中心频率，所述最低谐振频率范围和/或最低谐振频率范围的中心频率在3GHz与300GHz之间的频率范围内、优选地在20GHz与60GHz之间的频率范围内。
15.一种移动无线电设备，尤其移动无线电基站、移动无线电中继器或移动无线电终端，包括根据前述权利要求中任一项所述的电路板装置。
CN201780035110.3A 2016-06-06 2017-06-06 用于将信号供应给发射器的电路板组件 Active CN109417213B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016007052.8A DE102016007052A1 (de) 2016-06-06 2016-06-06 Leiterplattenanordnung zur Signalversorgung eines Strahlers
DE102016007052.8 2016-06-06
PCT/EP2017/000656 WO2017211451A1 (de) 2016-06-06 2017-06-06 Leiterplattenanordnung zur signalversorgung eines strahlers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109417213A true CN109417213A (zh) 2019-03-01
CN109417213B CN109417213B (zh) 2021-12-21

Family

ID=59055164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780035110.3A Active CN109417213B (zh) 2016-06-06 2017-06-06 用于将信号供应给发射器的电路板组件

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11289796B2 (zh)
EP (1) EP3449528B1 (zh)
JP (1) JP2019521629A (zh)
KR (1) KR20190015419A (zh)
CN (1) CN109417213B (zh)
DE (1) DE102016007052A1 (zh)
WO (1) WO2017211451A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114512799A (zh) 2020-11-17 2022-05-17 康普技术有限责任公司 天线及其制造和操作方法
US11876278B2 (en) * 2021-03-29 2024-01-16 Raytheon Company Balun comprising stepped transitions between balance and unbalance connections, where the stepped transitions include ground rings of differing lengths connected by caged vias

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4494083A (en) * 1981-06-30 1985-01-15 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Impedance matching stripline transition for microwave signals
JP2000241780A (ja) * 1999-02-23 2000-09-08 Ngk Insulators Ltd 導波路光変調器
CN1937319A (zh) * 2006-10-12 2007-03-28 上海交通大学 全向/定向方向图可重构高增益双频天线
US20090212881A1 (en) * 2008-02-27 2009-08-27 Endwave Corporation Coaxial-to-microstrip transitions and manufacturing methods
CN102623795A (zh) * 2011-01-31 2012-08-01 株式会社电装 天线装置、雷达装置和车载雷达系统
CN204348905U (zh) * 2014-12-04 2015-05-20 深圳市维力谷无线技术有限公司 一种全向宽频带高增益pcb天线
CN105024126A (zh) * 2015-06-23 2015-11-04 西安空间无线电技术研究所 一种垂直型同轴-微带转换电路
US20150319860A1 (en) * 2004-08-31 2015-11-05 Micron Technology, Inc. Electronic device assemblies including conductive vias having two or more conductive elements

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4837529A (en) * 1988-03-24 1989-06-06 Honeywell, Inc. Millimeter wave microstrip to coaxial line side-launch transition
US5886590A (en) * 1997-09-04 1999-03-23 Hughes Electronics Corporation Microstrip to coax vertical launcher using fuzz button and solderless interconnects
US6025803A (en) * 1998-03-20 2000-02-15 Northern Telecom Limited Low profile antenna assembly for use in cellular communications
US5963111A (en) * 1998-04-09 1999-10-05 Raytheon Company Orthogonal transition from coax to stripline for opposite sides of a stripline board
RU15150U1 (ru) 2000-02-15 2000-09-20 Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи Плоская антенная решетка из щелевых излучающих элементов на основе копланарного волновода
AU2003243447A1 (en) * 2002-06-10 2003-12-22 Hrl Laboratories, Llc Low profile, dual polarized antenna
US6992629B2 (en) 2003-09-03 2006-01-31 Raytheon Company Embedded RF vertical interconnect for flexible conformal antenna
JP2006258762A (ja) 2005-03-18 2006-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーダ装置
JP2007267214A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Fujitsu Component Ltd アンテナ装置
US7675466B2 (en) * 2007-07-02 2010-03-09 International Business Machines Corporation Antenna array feed line structures for millimeter wave applications
US7619574B1 (en) * 2007-09-27 2009-11-17 Rockwell Collins, Inc. Tunable antenna
KR100870725B1 (ko) * 2008-03-06 2008-11-27 주식회사 감마누 기판형 광대역 이중편파 다이폴 안테나
US8350771B1 (en) * 2009-06-02 2013-01-08 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Dual-band dual-orthogonal-polarization antenna element
JP2011004355A (ja) 2009-06-22 2011-01-06 Sumitomo Metal Electronics Devices Inc コプレーナ線路と同軸線路の接続構造およびそれを備えた高周波用パッケージ
JP5638827B2 (ja) 2010-04-02 2014-12-10 古河電気工業株式会社 内蔵型レーダ用送受一体アンテナ
JP5464152B2 (ja) 2011-01-31 2014-04-09 株式会社デンソー 車載レーダシステム
US9054403B2 (en) * 2012-06-21 2015-06-09 Raytheon Company Coaxial-to-stripline and stripline-to-stripline transitions including a shorted center via

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4494083A (en) * 1981-06-30 1985-01-15 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Impedance matching stripline transition for microwave signals
JP2000241780A (ja) * 1999-02-23 2000-09-08 Ngk Insulators Ltd 導波路光変調器
US20150319860A1 (en) * 2004-08-31 2015-11-05 Micron Technology, Inc. Electronic device assemblies including conductive vias having two or more conductive elements
CN1937319A (zh) * 2006-10-12 2007-03-28 上海交通大学 全向/定向方向图可重构高增益双频天线
US20090212881A1 (en) * 2008-02-27 2009-08-27 Endwave Corporation Coaxial-to-microstrip transitions and manufacturing methods
CN102623795A (zh) * 2011-01-31 2012-08-01 株式会社电装 天线装置、雷达装置和车载雷达系统
CN204348905U (zh) * 2014-12-04 2015-05-20 深圳市维力谷无线技术有限公司 一种全向宽频带高增益pcb天线
CN105024126A (zh) * 2015-06-23 2015-11-04 西安空间无线电技术研究所 一种垂直型同轴-微带转换电路

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUI-CHING CHENG等: "Improving the High-Frequency Performance of Coaxial-to-Microstrip Transitions", 《 IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES》 *
姚银华等: "毫米波同轴微带低驻波转换电路设计", 《通信对抗》 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3449528A1 (de) 2019-03-06
CN109417213B (zh) 2021-12-21
DE102016007052A1 (de) 2017-12-07
US20190221918A1 (en) 2019-07-18
WO2017211451A1 (de) 2017-12-14
KR20190015419A (ko) 2019-02-13
US11289796B2 (en) 2022-03-29
EP3449528B1 (de) 2022-09-14
JP2019521629A (ja) 2019-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104769775B (zh) 阵列天线
CN108352599B (zh) 适用于基站天线的天线元件
JP4401054B2 (ja) アンテナ
US7570215B2 (en) Antenna device with a controlled directional pattern and a planar directional antenna
CN106688141B (zh) 移动通信服务用全向天线
CN106299686B (zh) 偶极子状的辐射器布置系统
CN108886202A (zh) 包含变极化相控阵列天线的无线通信系统
JP2017535201A (ja) 移動通信基地局アンテナ
JP6777273B1 (ja) アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置
JP2004328717A (ja) ダイバーシティアンテナ装置
US6225950B1 (en) Polarization isolation in antennas
CN110148828B (zh) 天线单元和电子设备
US20140354510A1 (en) Antenna system providing simultaneously identical main beam radiation characteristics for independent polarizations
JPWO2019116941A1 (ja) アンテナ装置、アンテナモジュール、及び無線装置
CN113540808A (zh) 一种电子设备及天线装置
JP2004120733A (ja) ストリップライン並列‐直列給電型プロキシミティ結合空洞バックパッチアンテナアレイ
US10461417B2 (en) Power feed circuit and antenna device
CN106329105A (zh) 一种用于产生oam波的环形缝隙天线
JP2001168637A (ja) クロスダイポールアンテナ
CN109417213A (zh) 用于将信号供应给发射器的电路板组件
CN110176668A (zh) 天线单元和电子设备
CN109560387A (zh) 一种用于移动终端的毫米波双极化天线
JP4568355B2 (ja) アンテナ装置
KR101833037B1 (ko) 다중편파 안테나
JP4405051B2 (ja) 多周波共用アンテナ装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: Rosenheim

Applicant after: KATHREIN WERKE KG

Address before: Rosenheim

Applicant before: KATHREIN-WERKE KG

CB02 Change of applicant information
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210112

Address after: Stockholm, Sweden

Applicant after: Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ)

Address before: Stockholm, Sweden

Applicant before: Ericsson AB

Effective date of registration: 20210112

Address after: Stockholm, Sweden

Applicant after: Ericsson AB

Address before: Rosenheim

Applicant before: KATHREIN WERKE KG

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant