CN1355576A

CN1355576A - 贴片式天线

Info

Publication number: CN1355576A
Application number: CN 00132586
Authority: CN
Inventors: 林永怡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2002-06-26

Abstract

一种贴片式天线,可贴在移动电话的机壳上,包括软质薄膜,薄膜上印制有呈天线图案的导电层。所述软质薄膜可为普通的热塑性树脂或具强韧性的工程塑料;导电层可呈螺纹形、方形或长条形。本天线对移动电话使用者无电磁波辐射伤害,携带方便,构造简单,使用方便。

Description

贴片式天线

本发明涉及一种天线，特别是一种使用安全的用于移动电话的贴片式天线。

移动电话的电磁波辐射对人体的伤害还未受到人们的重视，故移动电话制造厂商尚未认真发展单向辐射的天线。目前市面上采用隐藏性天线的移动电话机种非常少。国内及国外市场上也未出现可以取代原有天线的具有单向辐射功能的天线。目前，有一种电磁波吸收罩，可罩住天线的半边，以达到单向辐射的效果，但此种天线并没有取代原有的天线。

为了减少电磁波辐射对人体的伤害，需要提供一种方便好用、且具备单向辐射特性的天线，以供消费者采用。

现有的移动电话大多采用具螺管形线圈的天线，这种天线突出于机壳外，易折断，不仅造成携带上的不便，而且螺管形天线的辐射场型是全方向性的，辐射波朝四面八方辐射。移动电话又必须贴近耳朵使用，天线就在人脑附近，强力的电磁辐射波不断地向人脑辐射，长期累积下来可能会对脑部组织造成伤害。

本发明的目的在于提供一种可单向辐射的贴片式安全天线。

为达到上述目的，本发明采取如下技术措施：

由于电磁波不能穿透金属制品，所有移动电话主机板都装有大片金属遮罩，主机板上的电子零组件都盖在此金属遮罩内，以遮蔽外界电磁波的干扰。电话使用时主机板是在人脑一边，金属遮罩在另一边。如果能利用此现成的金属遮罩，设计出一种贴片式天线，贴附于金属遮罩的外侧或金属遮罩附近的机壳上，则天线的辐射波只能向外辐射而不会朝人脑的方向辐射。

本发明设计出多种扁平式天线贴片，包括螺纹形、方形、长条形、曲折形或对数形，贴于移动电话主机板的金属遮罩上或遮罩附近的机壳内侧或外侧，可产生单向辐射效果，以取代原有天线。

基于上述机理，本发明的安全天线采取如下具体结构：

本发明的贴片式天线，贴在电话的机壳上，包括软质薄膜，薄膜上印制有呈天线图案的导电层。

其中，所述软质薄膜由普通的热塑性树脂或为具强韧性的工程塑料制成。

其中，所述工程塑料可为聚酯树脂或聚酰亚胺。

其中，所述导电层可由氧化铟锡或氧化锌材料制成。

本发明的贴片式安全天线的结构简单，天线图案以导电材料印在软质树脂薄膜或硬质树脂基材上，非常轻巧。树脂材料为普通的热塑性树脂(vinyl系列)或具强韧性的工程塑料，如聚酯(polyester)树脂、聚酰亚胺(polyimide)树脂等。贴片式天线印制的方法很多，包括使用网印、蒸镀、溅镀、化学电镀等方法把天线图案以金属或氧化物等导电材料印制在树脂基材上，可利用蚀刻法或冲模法把粘接导电层的树脂薄膜制成天线图案。如果天线图案以氧化铟锡、氧化锌等无色透明的导电材料制成，则在外表看不到天线图案，只看到一片透明薄膜。也可在贴片式天线上印制彩色图案，以增加美观效果。典型的薄膜厚度为0.075-0.125mm，导电天线图案的厚度不会超过0.1mm，故天线的总厚度不会超过0.25mm。以天线的长宽为40mm×40mm计算，这种天线的总重不会超过0.4g，和一般重量大约为5g的螺管式天线相比，贴片式天线的重量只有螺管式天线的1/12。如果移动电话设计成双层式外壳，贴片式天线可设置在双层外壳的夹层间，或直接把天线图案印制在双层式外壳的内壳上。

贴片式天线不一定需要用导线和主机板连接，利用天线和主机板间的感应即可，安装非常容易。如果天线要装在机壳外，则只要把天线贴片贴在机壳上，然后把原来的螺管形天线折下，在原天线折下所余留的空洞处装上一个小截面的导电棒即可。如果天线要装在机壳内，则需要打开机壳，把天线贴在防辐射干扰遮罩上或贴在机壳内侧，再盖上机壳，如果主机板上的天线插座导片可直接碰到天线贴片，则此导电棒可省去。导电棒插在主机板原来插接螺管天线的位置上，但不露出机壳外，其作用是作为天线的一部分，其可和贴在附近的贴片式天线互相感应，导引电磁波从主机板经过此感应棒到贴片式天线，从贴片式天线辐射出去，故此导电棒称为感应棒。在电信号较强的区域，此感应棒不一定需要。感应棒采用一般内六角螺丝即可，如果要减轻重量，则可采用铝质实心棒或空心管。原天线插座插进感应棒后所留下的小凹洞可利用一个小橡皮塞填满，以增加美观效果。如果感应棒有较粗大的头部，则刚好把原天线所留下的空孔填满，不必再塞橡皮塞。

结合附图及实施例对本发明的结构特征详细说明如下：

图1A-1H：本发明的贴片式天线图案的实施例示意图；

图2A：本发明的单臂螺纹式天线的反射损失示意图；

图2B：本发明的单臂螺纹式天线的传输增益示意图；

图3A：现有螺管型天线的电场分布示意图；

图3B：本发明的单臂螺纹天线的电场分布示意图；

图4：本发明的贴片式天线用于一移动电话时，周围磁场强度分布示意图。

天线的设计技巧在于如何与主机的阻抗匹配。本发明所设计的贴片式天线图案，如图1所示，图1A-1H分别为单臂式螺纹天线11、第一双臂式螺旋天线12、第二双臂式螺旋天线13、四臂式螺纹天线14、方形天线15、长条形天线16、曲折形天线17及对数形天线18的示意图；其中的尺寸是实际尺寸，四臂式螺纹天线14的四条旋臂中的各两条分别相接，分成两对，其中一对和感应棒感应，另外一对悬空。长条形天线16的长度稍微小于四分之一波长，其他形状的天线不受此限制。以0.9GHz为例，其波长为33.3cm，故长条形天线16的长度约为6-8cm。这种长条形天线16适用于某些电池占满大部分机壳背面的机型，因为在这种机型中，天线贴片被电池隔离无法和感应棒43感应，用长条形天线16贴于机壳侧面，或是把感应棒43焊上一条导线拉到天线附近才能和天线感应。由于天线的馈入是采用感应棒43感应的方式，天线的馈入点是一长条而不是一点，其位置在天线的边上，有一长条形的地方，例如单臂式螺纹天线11的天线馈入点在下面，第一双臂式螺旋天线12的天线馈入在左边。在贴天线时，此种长条形天线必须尽量靠近感应棒43才能隔著树脂机壳和金属感应棒产生感应。天线的性能需要考虑其反射损失(return loss，S₁₁)、传输增益(S₂₁)及场形。反射损失、传输增益及场形是用网络分析仪在微波暗室中进行，欲量测的天线接在网络分析仪的S₁₁接口上，一个标准号角天线接在S₂₂接口上。S₁₁所需量测的是天线的反射损失及S₁₂是天线的传输增益。

图2A和2B为本发明的单臂螺纹式天线的反射损失及传输增益值的示意图，测试频率从500MHz至2GHz。图1中的其他型天线的反射损失及传输增益值因其值和图2大同小异，而不再以图的形式列出，改以表的形式列出。图2A表示反射损失，图2B表示传输增益。如图2A所示，其中有二条曲线，上面的一条S₁₁代表贴片天线的反射损失，下面的一条S₂₂代表号角天线的反射损失。表1显示各种不同贴片式天线在移动电话所用频率(900MHz及1.8GHz)的反射损失及传输增益，为比较贴片式天线和商用螺管天线性能的差异，表1也列有商用双频螺管天线的量测值，以作为参考。

螺管天线及贴片式天线的电场场形如图3A和3B所示，从此图可以看出贴片式天线的场形是半圆形，商用螺管形的场型是圆形，这表示，螺管形天线是全方向辐射，贴片式天线是单向辐射；显然，贴片式天线对使用者没有辐射伤害问题。反射损失以负数表示，反射损失的负数数值越大越好；传输增益如为负数数值，绝对值越小越好，如为正值时。其值越大越好；从表1及图3可以看出本发明天线的辐射性能和商用螺管形天线相彷，也可供双频使用。

表1 各型天线的反射损失及传输增益(单位：db)

以上天线所量测的数据资料是用网络分析仪量测的。网络分析仪的使用相当复杂且昂贵，实际上天线的辐射场强的量测只需用一个小型的磁场量测计如泰任公司所制的型号为TES1390的即可。图4是用这种仪器所量得的结果。从图4可以看出，装有贴片式天线42的移动电话41，靠近使用者一侧44的磁场强度只有6.85mGauss，远离使用者侧44的磁场强度为128.9mGauss，贴片式天线42的单向辐射效果相当明显。图4显示移动电话左侧的电磁场特别强，其原因是感应棒43在其附近，感应棒43本身亦能发射电磁波。图4中，使用者侧44的电磁场无法完全减至零的原因是主机板上的防辐射金属盖上设有一些小孔，以为电子零组件的散热用，辐射波从此小孔漏出，另外主机板和天线间不是100％匹配也可能辐射一些电磁波。图3表示用网络分析仪测试的结果，网络分析仪的信号源直接接在天线上，未使用感应棒43，故其左侧的场型没有特别突出，和图4此种因感应棒43在其附近而场型较强不同。

另有一个更简单的方法可以证明贴片式天线的单向辐射性能，只要使用一支装有LED显示灯的天线当作电磁波测试棒，当此测试棒靠近贴有贴片天线的移动电话时(在通话时)，在靠近使用者一侧，测试棒的LED灯不会亮，但靠另外一边测时，试棒的LED灯会亮。这是因为移动电话通话时，其所辐射的电磁波足以点亮另外一支天线的LED发光管。

移动电话天线接收及辐射的能量可以从其显示屏内方格数目多寡得知，从零方格至五个方格代表接收及辐射能量从最差至最佳状态，比较贴片式天线和原有螺管形天线的情况：可发现其性能相彷，在接收较差的地区，贴片式天线只有一格的接收率，螺管形天线亦只有一格，在接很好的区域，螺管形天线有五个方格的接收率，贴片式天线亦有五个方格的接收率。

与现有技术相比，本发明具有如下效果：

本发明的贴片式天线的频带较宽，甚至比螺管天线还宽，故贴片式天线的尺寸及图案不是很重要的，只要贴片的尺寸及图案适当都可以使用。没有频率漂移的问题。为迁就不同厂牌移动电话外壳的大小及形状，贴片式天线的形状及大小可以随移动电话机种的不同而有些不同，可以是螺纹形、方形、长条形、曲折形或对数形，但不能大于金属遮罩，否则单向辐射的效果会变差。

贴片式安全天线除了有无辐射伤害及携带方便不会折断的特点外，还有构造简单，重量轻及价格便宜等优点，且使用非常方便，只要把原天线折下再把天线贴片贴上去即可，任何人都会做。

上述内容是利用实施例说明本发明的技术特征，并非用于限制本发明的保护范围，即使有人在本发明构思的基础上稍作变动，仍应属于本发明的保护范围内。

Claims

1、一种贴片式天线，贴在电话的机壳上，其特征在于，包括软质薄膜，薄膜上印制有呈天线图案的导电层。

2、根据权利要求1所述的贴片式天线，其特征在于，所述软质薄膜由普通的热塑性树脂制成。

3、根据权利要求1所述的贴片式天线，其特征在于，所述软质薄膜由具强韧性的工程塑料制成。

4、根据权利要求3所述的贴片式天线，其特征在于，所述工程塑料为聚酯树脂。

5、根据权利要求1所述的贴片式天线，其特征在于，所述导电层由氧化铟锡材料制成。

6、根据权利要求1所述的贴片式天线，其特征在于，所述导电层由氧化锌材料制成。

7、根据权利要求1所述的贴片式天线，其特征在于，所述软质薄膜的厚度为0.075-0.125mm，导电层的厚度不超过0.1mm。

8、根据权利要求1所述的贴片式天线，其特征在于，所述导电层呈螺纹形。

9、根据权利要求1所述的贴片式天线，其特征在于，所述导电层呈方形。

10、根据权利要求1所述的贴片式天线，其特征在于，所述导电层呈曲折形。

11、根据权利要求1所述的贴片式天线，其特征在于，所述导电层是以蚀刻法印制在所述软质薄膜上。

12、根据权利要求1所述的贴片式天线，其特征在于，所述导电层是以冲模法印制在所述软质薄膜上。