CN1610988B - 移动电话的集成天线 - Google Patents

Abstract

公开了一种多面天线，以及一种使用天线接收信号的方法。多面天线包括一介电衬底和在该介电衬底的至少两个表面上形成的导电轨迹。以预定模式形成导电轨迹。预定的模式可以是交叉模式、或者一系列对称形状。然后可以在电话手机内全部集成其上形成有轨迹的多面介电衬底。方法包括：提供一多面介电衬底；在介电衬底的至少两个表面上印有形成为周期模式的导电轨迹；在导电轨迹处接收至少一个信号；通过至少一部分导电轨迹传递接收到的信号；以及把接收信号从导电轨迹馈入耦合的接收机。所述耦合的接收机可以是蜂窝或无绳的电话手机。

Description

移动电话的集成天线

相关申请

本申请要求于2001年10月26日提交的、临时申请号为60/347,406的申请的优先权，其通过引用被结合于此。

技术领域

本发明一般涉及用于接收电磁信号的方法和装置，尤其涉及一种多面印刷的导电轨迹天线、以及一种使用多面印刷的导电轨迹天线接收信号的方法。

背景技术

现代社会中，无绳电话和蜂窝电话的使用成指数形式上升。然而，用于这种电话系统中的早期手机的天线使手机在短距离或长距离上的便携性差。此外，难以存储具有外部天线的手机，因为这种手机不能适合于口袋、皮包、钱包或类似的空间。

随着手机天线尺寸的减小，那些手机变得更便于携带并且较容易存储。然而，天线仍旧妨碍了便携性和存储性。此外，如果为了便于存储和携带而将天线延伸得太长，则天线就容易断开。现有技术试图减小手机所使用的天线的尺寸，或者完全去除外部天线，这一般导致天线性能的相应降低，手机性能也因此降低。印在印刷电路板上的天线缓解了这两个问题，提供了改进的性能和较小的尺寸，但这种天线仍然只能减少到有限的长度，而同时保留足够的性能特性。

因此，需要一种用于电话手机的天线，它能消除把天线安装在手机外部的需求，因此提供了便携性和稳定性的容易性，而不牺牲天线性能。

发明内容

本发明针对一种多面天线。多面天线包括一个多面介电衬底和在介电衬底的至少两个表面上形成的一个导电轨迹。多面介电衬底可以包括多层。导电轨迹位于经过衬底的至少两个表面，并且以预定的模式形成。预定的模式可以是交叉模式，其中导电轨迹在多个正交交叉点上自我重叠以形成交叉模式，或者一系列对称形状。于是可以在电话手机内完全集成其上形成有轨迹的多面介电衬底。

本发明还包括使用天线接收信号的一种方法。该方法包括：提供多面介电衬底；在介电衬底的至少两个表面上印刷被形成为周期模式的导电轨迹；在导电轨迹处接收至少一个信号；通过至少一部分的导电轨迹传递接收信号；以及把接收信号从导电轨迹馈入耦合的接收机。所述耦合的接收机可以是蜂窝或无绳的电话手机。

本发明解决了现有技术面临的问题，因为本发明提供了一种天线以及电话手机所使用的一种方法，所述方法消除了对外部天线的需求，因此便于便携性和存储性，而不牺牲天线性能。通过减短天线的物理长度而消除了对外部天线的需求，同时通过使用经过介电衬底多个表面的导电轨迹而维持天线的相同物理区域。从下面本发明的详细描述中，本发明的这些及其它优点和好处将变得更为明显。

附图说明

为了更清晰地理解且更容易地实现，可以结合附图描述本发明，附图中：

图1是多面天线的分开顶视图、侧视图和底视图；

图1A是多层多面天线的立体图；

图1B是说明包括多面天线的电话的图；

图1C是为了观察方便而去除介电衬底的多层天线的说明；以及

图2是说明使用天线接收信号的一种方法的框图。

具体实施方式

应该理解，已经简化了本发明的附图和描述来说明与清楚理解本发明有关的元件，而为了简洁去除了一般天线和电话系统中的许多其它元件。本领域的普通技术人员会认识到，为了实现本发明也期望和/或需要其它元件。然而，由于这种元件是本领域中已知的，并且因为它们不便于更好地理解本发明，因此这里不提供这种元件的讨论。

图1是多面天线10的组合的顶视图、侧视图和底视图。天线10包括多面介电衬底12和位于介电衬底12的至少两个表面12A、12B上的导电轨迹14，例如通过印刷而位于其上。

介电衬底12可以是本领域已知的一种类型。介电衬底12可以由例如FR4形成，并且其厚度可在31到62密耳的范围内。在本发明一实施例中，介电衬底12可以是一印刷电路板。用作介电衬底12的印刷电路板可以是一RF板，例如FR4印刷电路板。本发明的介电衬底12可以有多个表面。这多个表面可以至少包括顶面12A和底面12B，并且可以包括沿着介电衬底12侧面12C的表面。而且，本发明的介电衬底12可以有多个层20A、20B，其中如图1A所示，与衬底厚度相关的间隙23位于层20A、20B之间。在各层20A、20B上可以提供至少一个表面12D、12E，各层20A、20B可以是单独的介电衬底，比如图1所示的衬底12，不同的衬底12间会有衬垫27，或者各层20A、20B可以是在其自身上弯曲的单个衬底。这样，图1A的各层可以包括图1所示的分开的顶面、底面和侧面，或者可以有一个顶面、一个底面并且与相对的层共享一个侧面。轨迹14可以位于多个层20A、20B上，多层20A、20B上的轨迹14可以通过连接15在各层间被直接电气连接。这个多层实施例在图1A中示出。

导电轨迹14可以由本领域已知的任何导体形成，以提供电话天线应用中所使用的足够导电性，导体例如铜。导电轨迹14的厚度可在0.5到1密耳的范围内，宽度在25密耳的范围内。导体14可以被印刷在介电衬底12的至少两个表面上以形成导电轨迹14。例如，在一实施例中，比如图1中所示，所述至少两个表面为顶面和底面，顶面和底面12A、12B上的轨迹14也沿着侧面12C，从而连接顶面和底面12A、12B上的轨迹14。轨迹14沿着从第一点21A到第二点21B的介电衬底12的至少两个表面上携带有一个信号，其中这两个点位于不同的表面12A、12B上。轨迹14可以以预定模式被印刷。例如，导电轨迹14可以以交叉方式曲折。在该实施例中，轨迹14的所有会合部分都是基本正交的。正交性直接与交叉耦合有关，其中正交轨迹可以完全防止交叉耦合。轨迹14可以在其曲折时形成多个对称形状18。在一实施例中，对称形状18可以是闭合的形状，比如圆、正方形、矩形18或者任何多边形。完整的轨迹14可以由一个特定形状18形成，比如图1所示的矩形18，或者可以是从圆、正方形、矩形18或多边形中选择的许多不同种类的形状18的混合体。导电轨迹14还可以包括与一部分轨迹14相耦合的偏压36。

在本发明一实施例中，轨迹14位于表面12A上，并且在位置上偏离位于表面12B上的轨迹14。如图1C所示，为了便于观察而去除介电衬底12突出了该位置偏移。相应表面的相对面上的轨迹偏移在图1C上清楚可见。如果没有该偏移，表面12A和12B上的轨迹就会重叠。由于表面12A和12B上轨迹14的偏移，可以产生图1C中所述的模型。该偏移可以减少层间耦合。在图1C中，表面12A上的轨迹14与表面12B上的轨迹14偏移了轨迹14模式的一半周期。介电衬底12的相对面上轨迹14的偏移量与层间耦合有关，其中偏移量越大，耦合就越低。本领域普通技术人员已知的是，可以实现的最大偏移为轨迹14的一半周期。

导电轨迹14可以与位于介电衬底12上的信号馈入30相连。信号馈入30可以位于介电衬底12上，通过这样天线可以基本位于介电衬底12的角落处，从而可能使天线的表观长度最大。使用信号馈入30把在介电衬底12处接收到的信号从轨迹14传递到接收机34。在到达接收机34后，信号在比常规天线较短物理长度的较长电空间上遍历，由于通过使用在多个表面分层的导电轨迹14而减短物理区域长度，从而减短了天线的必要物理长度。在一说明性实施例中，天线的电长度，它是由信号传播的路径，可以在3.5到4.5英寸的范围内，而天线的实际长度“L”可以在3英寸的范围内。长度“L”等于图1中标出的长度A、B和C之和。

在本发明一实施例中，接收机34是一电话接收机，比如无绳电话手机或蜂窝电话手机中的接收机。同样在一实施例中，如图1B所示，其上有轨迹14的衬底12完全安装在电话手机40内，所产生的天线的没有任何部分超出电话手机40的外部。在电话手机处接收到的信号可以主要取决于天线10所接收到的信号。因而，本发明的天线10的带宽可用于为使用本发明的电话手机设定带宽。

现在参照图2，示出用印刷天线接收信号的一种方法100的框图。方法100可以包括以下步骤：确定期望带宽110；模拟以确定产生期望带宽120的轨迹特性；提供衬底130；把具有所确定的轨迹特性的轨迹印在衬底140上；接收信号150；确认期望的带宽160；以及把信号馈入接收机170。

在本发明一实施例中，方法100可以包括确定期望带宽的步骤110。根据不同模式或不同市场而调整移动电话的带宽或工作频率是用天线10实现的。在电话手机处接收到的信号主要取决于天线10所接收到的信号。因而，本发明的天线10的带宽可用于为使用本发明的电话手机设定带宽。这样，可以使用移动电话的不同模式或不同市场的特性来确定期望带宽110。

一旦确定了期望带宽，方法100就可以包括模拟以确定轨迹特性以产生期望带宽120的步骤。通过评估计算机模拟天线的功能而表示天线的功能，可以模拟轨迹特性和期望带宽之间的关系。拥有本领域普通知识的技术人员熟悉这种模拟。

方法100可以包括把所确定的轨迹印在衬底上的步骤140。印刷步骤140可以包括把所确定的导电轨迹交叉印在介电衬底上。印刷步骤140还可以包括把多个对称形状印刷为闭合的形状。这些闭合形状可以包括圆、正方形、矩形或多边形，导电轨迹可以完全由一个形状形成，或者可以是两个或多个形状的组合。而且，印刷可以是任何导电材料，比如但不限于铜或焊板铜。导电材料印刷厚度可以在0.5到1密耳的范围内。这种材料到介电衬底上的印刷是本领域已知的。

按照本发明一方面，方法100可以包括确认期望带宽的步骤160。监视天线10可以提供确认160，或者在为确认可用性而设计的方式中可以使用电话。也可以使用其它拥有确认天线带宽的技术，它们对于本领域普通技术人员是公知的。

方法100可以包括把信号馈入接收机的步骤170。在介电衬底有多个层的一个实施例中，馈入步骤170可以包括在导电轨迹的多层间馈送信号。在该情况下，多层通过一直接电气连接相连。

本领域的普通技术人员会认识到，可以实现本发明的许多修改和变化。上述描述和所附权利要求能覆盖所有这样的修改和变化。

Claims (20)

1.一种天线系统，包括：

多面介电衬底；以及

位于所述多面介电衬底的至少两个表面上并且具有预定模式的导电轨迹，其中所述导电轨迹携带有从所述多面介电衬底的第一点到所述多面介电衬底的第二点的一个信号，其中所述介电衬底具有第一和第二相对表面，其中第一点位于第一表面上，第二点位于第二表面上，并且位于所述第一表面上的所述导电轨迹比位于所述第二表面上的所述导电轨迹偏离了所述导电轨迹模式的约一半周期，并且其中所述预定模式是一交叉模式，其中所述导电轨迹以交叉方式曲折以形成多个交叉点。

2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述导电轨迹在所述多面介电衬底上形成多个对称形状，其中所述多个对称形状的每一个都耦合到所述多个对称形状中的至少另一个。

3.如权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述对称形状是闭合的形状。

4.如权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述闭合形状是从圆、正方形和矩形中选择的。

5.如权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述闭合对称形状是多边形。

6.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统通信上连接到电话手机。

7.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述导电轨迹包括一印刷电路。

8.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，所述多面介电衬底是FR4印刷电路板。

9.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第一点和第二点之一直接与信号馈送电气相连。

10.如权利要求9所述的天线系统，其特征在于，所述第一点和第二点之一在所述多面介电衬底的角落处直接与信号馈送电气相连。

11.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述导电轨迹在各个交叉点正交会合。

12.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述多面介电衬底包括多层。

13.如权利要求12所述的天线系统，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面在相对的层上。

14.如权利要求1所述的天线系统，还包括一电话手机，其中其上具有所述导电轨迹的所述多面介电衬底被集成到所述电话手机中。

15.如权利要求14所述的天线系统，其特征在于，所述电话手机包括蜂窝电话手机。

16.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述多面介电衬底包括一电路板。

17.一种使用天线接收信号的方法，包括：

提供多面介电衬底；

在多面介电衬底的至少两个表面上以预定模式印刷一导电轨迹；

在导电轨迹处接收至少一个信号；

通过至少一部分导电轨迹传递接收信号；以及

把接收信号从导电轨迹馈入到耦合的接收机，

其中位于所述多面介电衬底相对的表面上的所述导电轨迹相互偏离所述导电轨迹的模式的约一半周期，并且其中所述预定模式是一交叉模式，其中所述导电轨迹以交叉方式曲折以形成多个交叉点。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述印刷包括在所述多个交叉点处把导电轨迹交叉印刷在自身之上，其中所述导电轨迹在各交叉点处自我正交地会合。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述印刷包括铜印刷。

20.如权利要求17所述的方法，还包括在所述印刷之前，使用设计所述导电轨迹的模拟来控制耦合接收机的带宽。

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