CN1750322A - 用于便携式无线终端的嵌入式天线模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于便携式无线终端的嵌入式天线模块。在嵌入式天线模块中，为RF板的主板具有馈送单元和接地单元。发射器放置于主板的一侧并且具有分别与馈送单元和接地单元电连接的馈送脚和接地脚。导电接地板放置于主板的另一侧并且具有预定的高度。导电接地板的一端接地到主板的接地单元。发射器和接地板之间的距离被最大化以改进天线的性能。

Description

用于便携式无线终端的嵌入式天线模块
本申请要求于2004年9月17日提交到韩国知识产权局的第2004-0074748号名为“用于便携式无线终端的嵌入式天线模块”的专利申请的优先权，该内容包括于此以资参考。
                         技术领域
本发明涉及一种嵌入便携式无线终端的天线模块，更具体地讲，涉及一种用于改进各种天线性能，例如改进平面倒F天线(PIFA)的发射特性和降低比吸收率(SAR)的嵌入式天线模块。
                         背景技术
近期，移动无线终端，如PCS、DCS、GPS、PDA、蜂窝式电话和无线笔记本都变得更加流行；并且提出具有多种功能和设计的终端。此外，提出了小型、纤细和轻重量的终端，使用者期待此类终端也支持多种功能。因此，为使用户满意，终端的设计关注于在维持或改进使用功能的同时减小终端尺寸。
具体地讲，当终端掉下时，从终端向外部伸出的棒状天线(或拉杆天线)或螺旋型天线容易损坏，并且这类天线减少了终端的便携性。因此，安装在终端内部的板式天线(也被称作嵌入式天线、内置天线、或内天线)在近期被广泛使用，并且使用了各种方法来提高嵌入式天线的性能和生产率。
通常，上述的嵌入式天线电连接于终端主体的主板(RF板)。此时，嵌入式天线具有两条馈送线。一条线与主板的馈送单元电连接，另一条线为了运行而接地到多层主板的导电接地层。此时，接地层位于主板的最顶层，并且板式嵌入式天线(发射器)仅与接地单元接地连接。馈送单元通过使用固定支架被向下引出离主板为预定高度的距离。通常，在当发射器的大小、接地表面的面积和发射器与接地表面间的距离增加时，平板倒F天线(PIFA，板式嵌入式天线)的性能得到改进。
然而，嵌入式天线的传统馈送结构具有缺点，即PIFA和主板接地表面之间的更大的距离背离了消费者对于便携式终端纤巧和简化的需求。据此，近期投放市场的滑动式终端，具有的天线性能都有所降低。
                         发明内容
据此，本发明直接涉及一种用于便携式无线终端的嵌入式天线模块，其基本上消除了由于相关领域的局限和缺点引起的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种最大化利用终端空隙空间的便携式无线终端的嵌入式天线模块，用以减小终端的总体积，并且同时改进天线的性能。
本发明的另一目的是提供一种用于便携式无线终端的嵌入式天线模块，该终端的空隙空间同时使发射器和主板接地表面之间的分隔距离增至最大以改进天线的性能。
本发明的另一目的是提供一种用于便携式无线终端的嵌入式天线模块，在其中设置接地于发射器的分离接地单元以与主板的接地表面一起操作，从而改进发射特性并较少比吸收率(SAR)。
本发明的另一目的是提供一种用于便携式无线终端的PIFA型嵌入式天线模块，在其中发射器和主板的接地表面以最大距离彼此分离而不增加终端的体积，从而改进天线的性能。
为了达到所述目的和其他优点，根据本发明的一方面，提供了一种用于便携式无线移动终端的嵌入式天线模块，该模块包括：主板，其为RF板并具有馈送单元和接地单元；发射器，放置于主板的一边并且具有分别连接于馈送单元和接地单元的馈送脚和接地脚；以及导电接地板，放置于主板上另一侧并具有预定高度，导电接地板的一端接地于主板的接地单元，其中发射器和接地板彼此以最大距离分离以改进天线性能。
根据本发明，为了提供发射器与馈送表面最大的分离，提供了作为印刷电路板(PCB)多层主板的距离发射器最远的导电层，以与发射器接地单元电连接。
更优选地，除了主板的导电层外，分离的导电接地板置于主板上并用作接地方法。换句话说，希望接地板放置在主板表面上并且发射器放置于主板的相对的表面。据此，发射器和接地表面通过主板的厚度和放置的接地板的高度彼此间隔更远的距离，从而改进天线性能。
应该理解对于本发明先前的概括性描述和之后的详细描述是示例性和解释性的，并且意于对如权利要求的本发明提供进一步解释。
                         附图说明
为提供对发明进一步的理解所包含并被合并且组成说明书的一部分的附图，示出了本发明的实施例并与描述部分一起解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出传统滑动型便携式无线终端的透视图；
图2是示出传统滑动型便携式无线终端滑坐升起状态的透视图；
图3是示出根据本发明的嵌入式天线模块的分解透视图；
图4是示出根据本发明的嵌入式天线模块主要部分的放大的剖视图；和
图5A和5B是示出当具有根据本发明的嵌入式天线模块的滑动型终端处于滑坐升起和下落状态时的电压驻波比(VSWR)测量结果的图形。
                       具体实施方式
现在将详细描述本发明的优选实施例，其例子显示在附图中。为了表述清晰，将忽略对于公知特征的详细描述。
本发明显示并描述了一种滑动式终端，但并不仅限于此。例如，本发明可用于多种采用板式嵌入式天线模块的无线装置如PDA、普通终端和无线个人笔记本电脑。
图1示出了传统滑动型便携式无线终端的透视图，图2是示出了传统滑动型便携式无线终端的滑坐升起状态的透视图。
如图1和图2所示，滑动型便携式无线终端100包括主体120；可在主体120上沿终端的长度方向滑动预定距离的滑动体110。滑动体110安装在主体120上。如图1所示，便携式无线终端能够以滑动体110和主体120完全彼此覆盖的形式被携带。如图2所示，在滑动体110从主体120上滑坐升起并凸出一个预定距离的状态下，便携式无线终端100可执行通讯操作等。本领域的技术人员将认识到本发明的天线不是非常局限的，且便携式无线终端100也可在图1所示的重叠放置方式的状态下进行操作。
显示单元111位于滑动体110的前表面。显示单元111可为彩色、宽LCD模块，且优选地为触摸屏面板。扩音器单元112可放置于显示单元111上边，用于接收来自他方的声音。至少一个键盘组件113放置在显示单元111下边。优选地，键盘组件113可包括导航按键。
另外一个键盘组件122包括多个按键，优选地为数字按键(3×4按键)。键盘组件122可置于主体120上，当滑动体110在主体120上滑坐升起时被示出。麦克风单元123放置于键盘组件122的下侧，用于将使用者的声音传送到他方。
图3是示出根据本发明的嵌入式天线模块10的分解透视图。嵌入式天线模块10包括主板20；放置于主板20上的发射器50和具有预定大小的放置于主板20的后表面上的接地板60。接地单元21和馈送单元22放置于主板20上，分别与从发射器50引出的接地脚51和馈送脚52电连接。馈送单元22通过形成在主板20上的图案(pattern)23与RF连接器25电连接。
发射器50可放置在发射器固定支架30上并固定于其上。支架30可由合成树脂形成，发射器50为薄金属板。据此，此例中的缺点是发射器50分离地固定于主板，发射器50可过后易于在形状上产生扭曲，从而改变天线的发射特性并减弱其性能。发射器50具有多个开口53，用于使发射器50通过使用超声熔接或类似技术固定在固定支架30上。支架30可具有通孔31和32。通孔31和32允许接地脚51和馈送脚52分别穿过，并与主板上的接地单元21和馈送单元22连接。此外，固定突出部36向下延伸并从支架30两侧表面突出以插入固定凹槽26中，从而将支架30牢固地固定于主板20。
接地板60放置在主板20的下方并与主板20相距预定的距离。优选地，接地板60具有弯曲部分63和64，其在平板部分62的左右两端弯曲预定的高度，以保持与主板20的分隔距离。预设的接地翼片(tab)61设置以从接地板60的一端突出并与主板20的接地单元21电连接。尽管未示出，多个螺钉用于将地板60与主板20连接，或者焊接或使用绝缘胶的方法将接地板60附于主板20。此时，如果接地板60附于主板20，则接地板60的接地翼片61与主板20的接地单元21电连接。据此，发射器50的接地脚51与主板20的接地单元21电连接，同时也与接地板60的接地翼片61电连接。
图4是示出根据本发明的嵌入式天线模块的主要部分的放大的剖视图。
根据本发明，分离的接地板60放置在主板20的下表面从而增加了发射器50和接地表面的分隔距离。据此，本发明具有发射器50通过接地脚51接地于接地板60的接地结构。此外，根据本发明，发射器50还通过接地脚51接地于主板20的导电层27，其相应传统印刷电路板。更具体地，接地板60与主板20的导电层27电连接，接地脚51接地于接地板60。
此时，导电层27并未形成在主板20的放置接地板60的部分28上，因为当使用便携式无线终端时，在接地板60和形成于部分28上的导电层之间引入了外来的或导电的材料以将接地板60接地于部分28的导电层27，从而减少在发射器50和接地板60之间的距离。由此，放置接地板60的主板20的部分28，仅使用电介质材料形成。
据此，如图4所示，发射器50具有接地板60和导电层27通过主板20的接地单元21接地的结构。导电层27形成在主板20的未放置接地板60的部分上。更优选地，导电层27放置于距离发射器50最远的位置。此外，多个定距件40放置于接地板60和主板20之间，从而防止接地板60的扭曲，由此缩短了接地板60和发射器50之间的间隔距离。此时，定距件40优选地由非导电材料形成，例如，合成树脂。
如图4所示，以上描述的结构使得发射器和导电表面的距离增加了t1(主板厚度)和t2(接地板(60)高度)的厚度和，有助于天线性能的改进。
或者，为使安装简便，接地单元21放置于主板20上，接地脚51与接地单元21的上部电连接，且接地翼片61与接地单元21的下部电连接。然而，接地脚51可直接与接地翼片61连接。
图5A和图5B是示出当具有根据本发明的嵌入式天线模块的滑动型终端滑坐升起和下落时的电压驻波比(VSWR)测量结果的图形。天线被设计为在其滑坐升起的状态下，即其实际占线状态下，具有最优性能。由于滑坐下落状态几乎处于接收等待状态，当执行发射时VSWR的稍高的数值(图5A和图5B中的标记1和标记3)并未对终端的性能产生很大影响。实际上，不可能设计该终端使其同时满足该终端在滑坐升起状态和滑坐下落状态时的所有该终端的性能目标。滑坐升起状态和滑坐下落状态具有相互交换的关系。因此，牺牲了具有对于终端性能较小影响的滑坐下落状态的发射特性。
以下的表1和表2示出了当根据本发明的嵌入式模块应用于全球移动系统(GSM)时和当根据本发明的嵌入式天线模块应用于数字蜂窝系统(DCS)时的SAR。
表1
  模式   能量   头部   位置   滑动形式   CH.   10g SAR(W/kg)
  EGSM900   33dBm   左   面颊(cheek)   上   975   0.220
  面颊   下   975   0.115
  面颊   上   37   0.409
  面颊   下   37   0.317
  面颊   上   124   0.443
  面颊   下   124   0.383
  倾斜   上   37   0.177
  倾斜   下   37   0.156
  右   面颊   上   975   0.230
  面颊   下   975   0.126
  面颊   上   37   0.397
  面颊   下   37   0.265
  面颊   上   124   0.470
  面颊   下   124   0.404
  倾斜   上   37   0.169
  倾斜   下   37   0.168
表2
  模式   能量   头部   位置   滑动形式   CH.   10g SAR(W/kg)
  DSC1800   30dBm   左   面颊   上   512   0.104
  面颊   下   512   0.115
  面颊   上   700   0.101
  面颊   下   700   0.129
  面颊   上   885   0.095
  面颊   下   885   0.135
  倾斜   上   700   0.061
  倾斜   下   700   0.068
  面颊   上   512   0.106
  面颊   下   512   0.115
  右   面颊   上   700   0.086
  面颊   下   700   0.108
  面颊   上   885   0.100
  面颊   下   885   0.122
  倾斜   上   700   0.067
  倾斜   下   700   0.047
如表1和表2所示，在GSM中，测量的SAR比最大值小0.47W/kg，在DSC中，测量的SAR比最大值小0.135W/kg。至少考虑到10gSAR欧洲标准平均小于2.0W/kg，可理解为以上的测量结果是极好的。鉴于在世界范围内强调SAR的全新特性及所需严格的规则，以上的测量结果是令人满意的，并在之后类似的终端被研制出时可被参考。
本发明的板式嵌入式天线模块通过在发射器和接地表面之间放置接地板来提高性能，从而发射器和接地表面以最大的距离彼此相距分开，与传统嵌入式天线相比提供极好的发射特性，并同时在世界标准的基础上提供SAR，由此进一步改进了终端的天线性能。
以上的实施例仅仅是示例并且不被解释为限制本发明。本讲述可容易地应用于其他类型的设备。本发明的描述意为示意且并不限制权利要求的范围。多个替换、修改和变化对于本领域的技术人员是显然的。

Claims (7)

1、一种用于便携式无线终端的嵌入式天线模块，所述模块包括：
主板，为RF板并且具有馈送单元和接地单元；
发射器，放置在所述主板的一侧，并且具有分别电连接于所述主板的馈送单元和接地单元的馈送脚和接地脚；和
导电接地板，放置在所述主板的另一侧并且与其距离预定的高度，导电接地板的一端接地于主板的接地单元，
其中，所述发射器和所述接地主板之间的距离被最大化以改进天线的性能。
2、如权利要求1所述的模块，其中，所述接地板用于与所述主板的导电层接地连接。
3、如权利要求2所述的模块，其中，所述导电层与所述接地板的所述端电连接并与所述发射器间隔最大的距离。
4、如权利要求3所述的模块，其中，所述导电层并不形成在覆盖有所述接地板的所述主板的部分上。
5、如权利要求4所述的模块，其中，多个非导电定距件放置于所述主板和所述接地板之间，使得所述主板和所述接地板之间的距离并未被任意地减小。
6、如权利要求1所述的模块，其中，所述接地板由焊料固定在所述主板上。
7、如权利要求1所述的模块，其中，所述接地板由多个螺钉固定在所述主板上。
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