專利名稱：用于rf通信設(shè)備的改良超寬帶切口天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻(RF)通信設(shè)備領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說，涉及包含于或連 接于RF通信設(shè)備且特別適用于超寬帶(UWB)應(yīng)用的平面天線裝置。
此處"通信設(shè)備"意指適于從和/或向移動(dòng)(或蜂窩)和/或WLAN和/ 或廣播和/或定位網(wǎng)絡(luò)接收和/或發(fā)射RF信號(hào)的任意移動(dòng)或非移動(dòng)設(shè)備， 尤其是移動(dòng)電話(例如GSM/GPRS、 UMTS或WiMax移動(dòng)電話)、個(gè)人數(shù) 字助理(PDA)、膝上型計(jì)算機(jī)、(賦予膝上型計(jì)算機(jī)或諸如監(jiān)視器或打印 機(jī)等的其他設(shè)備UWB功能的)PCMCIA卡、(適用于計(jì)算機(jī)及其外設(shè)的) USB加密狗、衛(wèi)星定位設(shè)備(例如GPS衛(wèi)星定位設(shè)備)、電視接收機(jī)，或 更具一般性的RF通信模塊。
背景技術(shù)：
正如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所知的那樣，(平面)切口 (notch)天線通常 包括形成于(具有第一長(zhǎng)度的第一條邊的)導(dǎo)體板內(nèi)的切口；以及形成 于導(dǎo)體板上、橫跨切口且設(shè)置用于以電磁耦合方式同切口進(jìn)行耦合以實(shí)現(xiàn) 寬帶操作的饋線。切口具有第一寬度和第一電氣長(zhǎng)度(等于與工作頻帶內(nèi) 所選頻率相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一)，并且包括具有位于第一條邊上的 開口端以及縮短端的筆直部分。
由于切口的物理尺寸極小，因而其中形成了切口的導(dǎo)體板可以是安裝 于通信模塊或通信設(shè)備內(nèi)并通常包括電子電路的印刷電路板(PCB)的接 地平面。專利文檔US 2002/0037739和US 6,424,300、以及S.I丄atif等 人發(fā)表的"Bandwidth Enhancement and Size Reduction of Microstrip Slot Antennas", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol.53, No.3, March 2005, pp.994-1003中對(duì)這種配置的示例進(jìn)行了描述。在一種 變體中，導(dǎo)體板還可以是安裝在PCB表面上的模塊的一部分。專利文檔 US 2002/0177416描述了這種配置的一個(gè)示例。
這種(平面)切口天線易于制造，適用于低成本(以及薄型(low
profile))通信設(shè)備，尤其是空間有限的航空器。
由于其相應(yīng)的配置，現(xiàn)有技術(shù)中的切口天線無法提供較寬的工作頻 帶，如UWBOFDM (正交頻分復(fù)用)所需的工作頻帶，并且/或者會(huì)在形 成切口天線的PCB中占用大量空間。應(yīng)該注意到(由多頻帶OFDM聯(lián)盟 (MBOA)規(guī)定的)UWB OFDM需要工作于多個(gè)528 MHz寬頻帶(比如 在三個(gè)528 MHz寬頻帶的情況下，從3168 MHz到4752 MHz，或者在七 個(gè)528 MHz寬頻帶的情況下，從3168 MHz到4752 MHz以及從6172 MHz 到8184 MHz)內(nèi)的通信設(shè)備或模塊。
因此本發(fā)明的目的在于改善這種情況。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提供了一種用于RF通信模塊(或通信設(shè)備〉的平面天 線裝置，包括
-具有第一長(zhǎng)度的第一條直邊的導(dǎo)體板，該導(dǎo)體板內(nèi)形成了第一切口，所 述第一切口具有第一寬度以及第一電氣長(zhǎng)度(等于與工作頻帶內(nèi)所選頻率
相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一)、且包括具有位于第一條邊上的幵口端以及縮 短端的筆直部分，以及
-第一饋線，形成于導(dǎo)體板上、橫跨第一切口，且被配置為同第一切口相 耦合以實(shí)現(xiàn)寬帶操作。
該平面天線裝置的特征在于.--第一條邊的第一長(zhǎng)度等于(與工作頻帶內(nèi)所選頻率相對(duì)應(yīng)的)波長(zhǎng)的一 半，
-第一切口開口端大致位于第一條邊的中心，以及
-對(duì)(第一切口)的第一寬度進(jìn)行選擇，使得相對(duì)于所選頻率同在第一切
口周圍流動(dòng)的電流所輻射的功率的乘積結(jié)果而言，與第一切口相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)
中存儲(chǔ)的能量的比例部分較少。
依照本發(fā)明的平面天線裝置可以具有獨(dú)立或組合考慮的附加特征，其
中值得注意的是
_(第一切口)的第一寬度小于3毫米；
-第一條邊可以具有等于與第一工作頻帶的中心頻率相對(duì)應(yīng)的第一波長(zhǎng)的 一半的第一長(zhǎng)度。至少在導(dǎo)體板中大致位于第一切口左右兩側(cè)半邊之一的 中心處形成一個(gè)第二切口。該第二切口包括平行于第一切口筆直部分的筆 直部分，并且包括位于第一條邊上的開Blt以及縮短端，并具有小于第一 電氣長(zhǎng)度的第二電氣長(zhǎng)度。此外，第二饋線形成于導(dǎo)體板上、橫跨第二切 口、且被配置為同第二切口耦合以實(shí)現(xiàn)所述寬帶操作；
>第二切口可以具有小于第一寬度的第二寬度； -每條饋線都可以用串聯(lián)電容器加以延伸；
>每個(gè)串聯(lián)電容器的寬度都可以大于對(duì)應(yīng)饋線的寬度； -導(dǎo)體板可以安裝在包含具有第一和第二兩個(gè)相對(duì)面的介質(zhì)基板的印刷電 路板(PCB)上。
>導(dǎo)體板可以安裝在基板的第一面上，各饋線可形成于基板的第二面
上；
*基板的厚度可以小于第一切口的第一寬度，以便第一切口可以
具有最低的介質(zhì)負(fù)載； 參在一種變體中，可以將基板在各切口和其第二面之間厚度的至 少一部分切除，以便形成一個(gè)充滿空氣的孔，從而使第一切口 具有減小了的介質(zhì)負(fù)載。舉例而言，可以將基板在各切口和其 第二面之間的厚度全部切除。 >導(dǎo)體板可以是安裝在基板的第一面上的模塊的一部分，并且可以配 置成導(dǎo)體板懸置在第一面上，并在不含導(dǎo)體板的區(qū)域內(nèi)同第一面平行。在 這種情況下，模塊的導(dǎo)體板面對(duì)著基板的第一面且包含各切口，各饋線形 成于模塊M的上表面，與導(dǎo)體板相對(duì)，在對(duì)應(yīng)切口之上并橫跨對(duì)應(yīng)切口； -各切口可以是筆直的切口或者可以具有"L"的形狀。
本發(fā)明還提供了一種裝備了如上所述的平面天線裝置的RF通信模塊。
這種RF通信模塊可以被合并于RF通信設(shè)備之中。
本發(fā)明還提供了一種裝備了如上所述的平面天線裝置的RF通信設(shè)備。


通過參閱以下詳細(xì)說明以及附圖，本發(fā)明的其他特征以及優(yōu)點(diǎn)將更加
明顯，附圖中
_圖l示意性地示出了依照本發(fā)明的平面天線裝置的一實(shí)施例的第一示例 的俯視圖，
-圖2是圖1所示的實(shí)施例的第一示例的通過AA軸的橫斷面， -圖3示意性地示出了圖2的第一種變體， -圖4示意性地示出了圖2的第二種變體，
-圖5示意性地在形成交點(diǎn)和圓周的史密斯圓圖上示出了在包含4 GHz在 內(nèi)的頻帶范圍內(nèi)的天線阻抗響應(yīng)曲線(線形標(biāo)記位于3、 4和5GHz)， -圖6示意性地示出了依照本發(fā)明的平面天線裝置的一實(shí)施例的第二示例 的俯視圖，
-圖7示意性地在形成交點(diǎn)和圓周的史密斯圓圖上示出了在包含3GHz在 內(nèi)的頻帶范圍內(nèi)的天線阻抗響應(yīng)曲線(線形標(biāo)記位于3、 4和5GHz)， -圖8示意性地示出了依照本發(fā)明的平面天線裝置的一實(shí)施例的第三示例 的俯視圖，
-圖9示意性地示出了依照本發(fā)明的平面天線裝置的一實(shí)施例的第四示例 的俯視圖，
-圖10示意性地示出了依照本發(fā)明的平面天線裝置的一實(shí)施例的第五示 例的俯視圖，
附圖不僅可以用來使本發(fā)明完善，需要時(shí)還有助于定義本發(fā)明。值得 注意的是，結(jié)合圖1至8中平面天線裝置定義的元件的相對(duì)尺寸并不代表 元件各自的實(shí)際尺寸。
具體實(shí)施例方式
首先參考圖1至4，介紹依照本發(fā)明的平面天線裝置AA的主要特征。 在以下說明中，認(rèn)為平面天線裝置AA旨在用于諸如移動(dòng)電話，比如
UMTS電話等的RF通信設(shè)備。然而，值得注意的是，本發(fā)明并不局限于
這種RF通信設(shè)備。
事實(shí)上，本發(fā)明可應(yīng)用于適于從和/或向移動(dòng)(或蜂窩)和/或WLAN
和/或廣播和/或定位網(wǎng)絡(luò)接收和/或發(fā)射RF信號(hào)的任意移動(dòng)或非移動(dòng)RF
通信設(shè)備或模塊。因此，本發(fā)明還可以是個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、膝上型計(jì)
算機(jī)、衛(wèi)星定位設(shè)備(例如GPS衛(wèi)星定位設(shè)備)、加密狗或電視接收豐幾。
本發(fā)明可適用于任意獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)或多標(biāo)準(zhǔn)組合，特別是GSM/GPRS禾n/或 UMTS/TD-SCDMA和/或WiMax和/或WWN (例如802.11a/b/g/n)和/ 或廣播(例如DVB-H和DAB)禾IV或定位(例如GPS)的組合。
本發(fā)明特別適用于用戶設(shè)備(或模塊)，尤其適用于適于諸如快速文 件傳輸和視頻傳輸所需的短程高數(shù)據(jù)速率通信的無線設(shè)備(或模塊)。此 外，本發(fā)明還可裝備于旨在為個(gè)人計(jì)算機(jī)或具有USB連接器的其他設(shè)備添 加功能的、比如USB型的UWB加密狗中。
如圖1和2所示，平面天線裝置M包含具有至少一個(gè)切口 Nl的 至少一個(gè)導(dǎo)體板CP、以及以電容耦合方式同相應(yīng)切口 Nl耦合的至少第一 條饋線FL1。
在以下說明中，認(rèn)為導(dǎo)體板CP的形狀為矩形。但這并非是強(qiáng)制'性的。 在本例中，導(dǎo)體板CP具有至少延伸第一長(zhǎng)度LP1 (平行于X方向)
的第一和第二條平行(直)邊以及至少延伸第二長(zhǎng)度LP2 (平行于Y方向)
且垂直于第一和第二條邊的第三和第四條平行邊。
第一切口 Nl形成于導(dǎo)體板CP內(nèi)。第一切口 Nl包含至少一個(gè)筆直部
分，筆直部分具有位于第一條邊上(或任意接近于第一條邊)的開口端 0E1以及縮短端SE1。在如圖所示的示例中，筆直部分大致平行于第三和 第四條邊(因此平行于Y方向)。但這并非是強(qiáng)制性的。第一切口 Nl具有 (沿X方向的)第一寬度LN1以及(沿Y方向的)第一電氣長(zhǎng)度LN2。在 圖l所示的實(shí)施例的示例中，第一切口N1是直的，即沿Y方向延伸。然 而正如下面參考圖6所闡釋的那樣，可以將第一切口 Nl彎折(成"L"形)。
應(yīng)注意到，第一電氣長(zhǎng)度LN2可以和物理長(zhǎng)度LN2有所不同。這實(shí)際 上取決于第一切口 Nl的介質(zhì)環(huán)境。如果用介質(zhì)基板S將導(dǎo)體板CP (因而 第一切口 Nl)與饋線FL1分開，則第一電氣長(zhǎng)度LN2大于物理長(zhǎng)度LN2。
第一饋線FL1形成于導(dǎo)體板CP上，橫跨第一切口N1。正如以下所闡 釋的那樣，第一饋線FL1設(shè)置成電容耦合方式同第一切口 Nl耦合，以實(shí) 現(xiàn)寬帶操作。第一饋線可以是50[歐姆]的微帶線。如圖2至4所示，通過 連接至50[歐姆]激勵(lì)探針EP的端口端PT為第一饋線FL1饋電，第一饋
線FL1再以電容耦合方式向第一切口 Nl饋電。
如圖l至7所示，導(dǎo)體板CP可以是印刷電路板(PCB)P的接地平面。 但這并非是強(qiáng)制性的。如果導(dǎo)體板CP是PCB P的接地平面，就將其安裝 在介質(zhì)基板S的第一 (反)面上，同時(shí)第一饋線FL1形成在該介質(zhì)基板S 的與第一面相對(duì)的第二 (正)面上。
依照本發(fā)明，平面天線裝置M必須至少具有以下技術(shù)特征的組合 -第一切口N1的第一電氣長(zhǎng)度LN2必須等于與工作頻帶中所選頻率(f) 相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一 (V4)，
-第一和第二條邊的第一長(zhǎng)度LP1必須等于與工作頻帶中所選頻率(f)相 對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的一半(V2)，
-第一切口 Nl的開口端0E1必須大致位于第一條邊的中心(即誤差在 +/-15%的范圍以內(nèi))，以及
-對(duì)第一切口 Nl的第一寬度LN 1進(jìn)行選擇，使得相對(duì)于所選頻率(對(duì)應(yīng) 于入的f)同在第一切口Nl周圍流動(dòng)的電流所輻射的功率的乘積結(jié)果而言， 與第一切口 Nl相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)中存儲(chǔ)的能量的比例部分較少。
與波長(zhǎng)A相對(duì)應(yīng)的頻率f可以是比如工作頻帶的中心頻率。但這并非 是強(qiáng)制性的。
等于四分之一波長(zhǎng)A/4的第一切口 Nl的長(zhǎng)度在第一切口 Nl周圍引起 一階諧振(即高強(qiáng)度電流)，更準(zhǔn)確地說，在從其一邊到另一邊引起高強(qiáng) 度電流。由于第一長(zhǎng)度LP1是所選波長(zhǎng)的一半A/2，因此還存在沿第一長(zhǎng) 度LP1方向橫跨導(dǎo)體板CP的與電流相關(guān)聯(lián)的二階諧振。因而，切口饋線 FL1既同(第一)切口諧振耦合，又同橫跨導(dǎo)體板CP的(第二)諧振耦 合，而這引起輻射。
為了能夠有效地進(jìn)行輻射，同切口諧振相關(guān)聯(lián)的電流應(yīng)自第一切口 Nl 擴(kuò)散開來。然而，形成第一切口的切口線的相對(duì)的導(dǎo)電側(cè)形成了橫跨切口 的電容。該電容很容易吸引第一切口 Nl周圍的電流。因此，第一切口N1 越窄，其單位長(zhǎng)度的電容就越大，因而緊鄰第一切口 Nl附近的電流的集 中程度也就越高。因此，使用較窄的第一切口N1，切口輻射的能量較少， 但具有較高的輻射質(zhì)量因子。對(duì)于高輻射質(zhì)量因子的切口，第一切口 Nl 的第一寬度LN 1的微小增加就可以改善輻射進(jìn)而改善帶寬。
當(dāng)?shù)谝磺锌?Nl的開口端0E1大致位于第一條邊的中心時(shí)，工作頻帶
寬度可以得到優(yōu)化。
在一種具有優(yōu)勢(shì)的實(shí)施例中，選擇第一切口 Nl的第一寬度LN1小于 3毫米，最好是小于或等于2毫米(S2 mm)。這種做法可以使得PCB P 上第一切口 Nl所占的面積達(dá)到最小。
如前所述，第一電氣長(zhǎng)度LN2的值取決于是否在第一切口 Nl和饋線 FL1之間插入介質(zhì)基板S?？梢栽O(shè)想到有三種情形。
第一種情形如圖2所示。在這種情形下，在第一切口 Nl和其上形成 了第一饋線FL1的基板S的第二(正)面之間，徹底切除基板S的厚度(沿 Z方向)。在這種情況下，在基板S內(nèi)形成了一個(gè)充滿空氣的孔H，為第一 切口 Nl提供了一個(gè)較小的介質(zhì)負(fù)載。
第二種情形如圖3所示。在這種中間情形下，在第一切口 Nl和其上 形成了第一饋線FL1的基板S的第二 (正)面之間，部分切除基板S的厚 度(沿Z方向)。在這種情況下，在基板S內(nèi)形成了一個(gè)同樣充滿空氣的 小孔H，為第一切口 Nl提供了一個(gè)中等程度的介質(zhì)負(fù)載。這個(gè)中等負(fù)載 的值取決于第一切口 Nl和第一饋線FL1之間基板S的剩余厚度。
在第一和第二種情況下，第一饋線FL1 "懸"跨于孔H上。
第三種情形如圖4所示。在這種情形下，在第一切口N1和其上形成 了第一饋線FL1的基板S的第二 (正)面之間，并未切除基板S。在這種 情況下，第一切口 Nl的介質(zhì)負(fù)載最大。然而，也可能通過使用一個(gè)厚度 小于第一切口 Nl的第一寬度LN1的基板S而得到最小的介質(zhì)負(fù)載。
如果第一切口 Nl的介質(zhì)負(fù)載增加，電氣長(zhǎng)度與物理長(zhǎng)度的比就會(huì)增 加。因此，對(duì)于一個(gè)固定的工作頻帶中心頻率而言，增加介質(zhì)負(fù)載將導(dǎo)致 第一切口 Nl的第一物理長(zhǎng)度LN2的縮短以及工作頻帶寬度的減小。如果 降低第一切口 Nl的介質(zhì)負(fù)載，則必須增加其第一物理長(zhǎng)度LN2，因而帶 寬增加。
舉例而言，(如圖5所示)以在形成交點(diǎn)和圓周的史密斯圓圖上繪制 的在包含4GHz在內(nèi)的頻帶范圍上的天線阻抗響應(yīng)曲線為例，如果基板被 切除(或去掉)，那么為了得到4GHz左右的諧振，可以采用 -第一長(zhǎng)度LP1等于44 mm、第二長(zhǎng)度LP2等于40 mm、并且包含厚度
為0.8 mm的FR4型(介電常數(shù)取為4.4，介質(zhì)損耗角正切等于0.02的基 于環(huán)氧的)基板S以及銅制的厚度為0.035pm的薄導(dǎo)體板CP的PCB， -第一長(zhǎng)度LN2等于18 mm、第一寬度LN 1等于1 mm的第一切口 Nl， 以及
-中心線距離第一切口 Nl的縮短端SE1 5 mm、寬度LF1等于1.5 mm的 第一饋線FL1。
在通常發(fā)生在PCB P上的、空間受限的情況下，必須減小第一切口 Nl的第一物理長(zhǎng)度LN2。因此，為了補(bǔ)償工作頻帶寬度的減小，同時(shí)將 第一饋線FL1匹配成50Q，如圖6所示，最好用串聯(lián)電容器CA延伸第一 饋線FL1。該串聯(lián)電容器CA可以是微帶貼片，優(yōu)選情況下，為了增加單 位長(zhǎng)度的電容，微帶貼片比第一饋線FL1要寬。
舉例而言，如果基板被完全切除(或者去掉)，那么為了在包含3GHz 的寬帶范圍內(nèi)將天線匹配至50Q，可以采用
-第一長(zhǎng)度LP1等于44 mm、第二長(zhǎng)度LP2等于40 mm、并且包含厚度 為0.8 mm的FR4型(介電常數(shù)取為4.4，介質(zhì)損耗角正切等于0.02的基 于環(huán)氧的)基板S以及銅制的厚度為0,035iJm的薄導(dǎo)體板CP的PCB， -第一長(zhǎng)度LN2等于18mm、第一寬度LN 1等于1 mm的第一切口 Nl， 以及
-距離第一切口 Nl的縮短端SE1約5 mm、寬度LF1等于1.5 mm、用對(duì) 應(yīng)于0.6 pF至0.7 pF電容量的3 mm x 3 mm串聯(lián)電容器CA延伸了的第 一饋線FL1。
圖7示出了實(shí)施例的該示例的史密斯圓圖。
在沿Y方向空間受限的情況下，可以用"L"形的第一切口 Nl代替筆 直的切口。 "L"的形狀使大量電流需要流經(jīng)更長(zhǎng)的距離，并更為廣泛地被 散布于導(dǎo)體板CP上。圖8示意性地示出了這種情況。
在本例中，彎折的第一切口N1包括沿Y方向延伸、且包括開口端 OEl的第一部分Nla，以及沿X方向延伸、且包括縮短端SE1的第二部分 Nlb。
舉例而言，如果基板沒有被切除(或去掉)，那么為了得到3 GHz左 右的諧振，可以采用-第一長(zhǎng)度LP1等于34 mm，第二長(zhǎng)度LP2等于20 mm,并且包含厚度 為0.8 mm的FR4型基板S以及銅制的厚度為0.035|jm的薄導(dǎo)體板的 PCB，
-包含長(zhǎng)度為10 mm的第一部分Nl、長(zhǎng)度為8 mm的第二部分Nl、第 一寬度LN l等于lmm的第一切口 Nl，以及
-距離第一切口 Nl的第二部分Nib的縮短端SE1約2.5 mm、寬度LF1 等于1.5 mm的第一饋線FL1，用對(duì)應(yīng)于1 pF左右電容量的串聯(lián)電容器 CA延伸了，后接2nH左右的電感，以及對(duì)應(yīng)于2.1 pF左右電容量的另一 電容，并同激勵(lì)探針相耦合。
具有單一 (第一)切口的(平面)切口天線裝置M能夠覆蓋大約2:1 的帶寬(應(yīng)注意到，n:m帶寬是指頻帶上限頻率n與該頻帶下限頻率的比)。 因此，為了覆蓋比如說FCC指定的3.1 GHz至10.6 GHz UWB帶寬的整 個(gè)3:1帶寬，平面天線裝置M必須至少包含以電磁方式分別同第一 FL1 和第二 FL2饋線相耦合的第一 Nl和第二 N2切口。圖9示意性地示出了 這種情況。
在本例中，第一和第二條邊(沿X方向)全長(zhǎng)LP1。第二切口 N2形 成于導(dǎo)體板CP內(nèi)。包含平行于第一切口 Nl筆直部分的筆直部分。該第 二切口 N2的第二電氣長(zhǎng)度LN22長(zhǎng)度小于第一切口 Nl的第一電氣長(zhǎng)度 LN12，第二切口 N2的第二寬度LN21小于第一切口 Nl的第一寬度LN 11。
第一切口同第二切口 N2共享其激勵(lì)空間，并充當(dāng)?shù)诙锌?N2在平面 天線裝置AA上(以及比如PCBP上)的半波邊緣分界。這種配置使結(jié)構(gòu) 非常緊湊。舉例而言，第一切口 Nl可以覆蓋5 GHz以下的頻率(3.1 GHz 至5GHz)，而第二切口 N2可以覆蓋6 GHz以上的頻率(6 GHz to 10.6 GHz)。
平面天線裝置M必須具有如下結(jié)構(gòu)
-第一切口 Nl的第一電氣長(zhǎng)度LN21必須等于與較低工作頻帶的中心頻 率(fl)相對(duì)應(yīng)的第一波長(zhǎng)的四分之一 (Al/4)，
-第一和第二條邊的第一長(zhǎng)度LP2必須等于第一波長(zhǎng)的一半(Al/2)，并
等于與較高工作頻帶的中心頻率(f2)相對(duì)應(yīng)的第二波長(zhǎng)(入2)。
-第一切口 Nl的開口端OE1必須大致位于第一條邊的中心(即誤差在+/-15%的范圍以內(nèi))，
-對(duì)第一切口 Nl的第一寬度LN 1進(jìn)行選擇，使得相對(duì)于中心頻率(對(duì)應(yīng) 于入l的fl)同在第一切口 Nl周圍流動(dòng)的電流所輻射的功率的乘積結(jié)果 而言，與第一切口 Nl相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)中存儲(chǔ)的能量的比例部分較少。 -第二切口 N2的第二電氣長(zhǎng)度LN22必須等于第二波長(zhǎng)的四分之一 (入2/4)，以及
-第二切口 N2的開口端0E2必須大致位于處于第一切口 Nl左側(cè)或者右 側(cè)的第一條邊的一半的中心(即誤差在+/-15%的范圍以內(nèi))。
在一種具有優(yōu)勢(shì)的實(shí)施例中，第一切口 Nl的第一寬度LN1小于3毫 米，最好是小于或等于2毫米(S2mm)。這種做法可以使得PCB P上的 第一 Nl和第二 N2切口所占的面積達(dá)到最小。
第二切口 N2的第二寬度LN12可以小于第一切口 Nl的第一寬度 LNll。但這并非是強(qiáng)制性的。
第一 FL1和第二 FL2饋線形成于導(dǎo)體板CP上，并分別橫跨在第一 Nl 和第二N2上。饋線FL1或FL2分別設(shè)置成同相應(yīng)的切口 N1或N2耦合， 以實(shí)現(xiàn)寬帶操作。饋線可以是50Q的微帶線。分別通過連接至50[歐姆]激 勵(lì)探針EP (未示出)的第一 PT1和第二 PT2端口端為第一 FL1和第二 FL2饋線饋電。
在圖9所示的實(shí)施例的示例中，第一N1和第二N2切口是直的，即沿 Y方向延伸。然而正如前面參考圖8所闡釋的那樣，可以將它們彎折(成 "L"形)。在這種情況下，切口 Nl和N2的方向可以是相同的。然而，
切口還可以具有相反的方向。
如前所述，參考圖2至4，在切口N1和N2以及相對(duì)應(yīng)的饋線FL1和 FL2之間，可以將基板S全部或部分去掉(或切除)，也可以保留基板S。
舉例而言，如果基板被去掉(或切除)，可以采用 -第一長(zhǎng)度LP1等于44 mm、第二長(zhǎng)度LP2等于40 mm、并且包含厚度 為0.8 mm的FR4型基板S以及銅制的厚度為0.035|jm的薄導(dǎo)體板CP的 PCB，
-第一長(zhǎng)度LN21等于18 mm、第一寬度LN 11等于1 mm的第一切口 Nl，-距離第一切口 N1的縮短端SE1 6 mm、寬度LFl等于1.5 mm、用3.5 mm x 3.5 mm的串聯(lián)電容器CA延伸了的第一饋線FL1， -第二長(zhǎng)度LN22等于7 mm、第二寬度LN 12等于0.5 mm的第二切口 N2，以及
-距離第二切口 N2的縮短端SE2約2.5 mm、寬度FL2等于1.5 mm、用 1.7 mm x 1.7 mm串聯(lián)電容器CA延伸了的第二饋線FL2。
可以用獨(dú)立的收發(fā)機(jī)為激勵(lì)探針(EP)饋電。在這種情況下，第一收 發(fā)機(jī)覆蓋較低的工作頻帶(例如從3.1 GHz到5 GHz)，并連接至同(較 長(zhǎng)的)第一切口 Nl相耦合的第一饋線FL1，第二收發(fā)機(jī)覆蓋較高的工作 頻帶(例如從6 GHz至ij 10.6 GHz)，并連接至同(較短的)第二切口 N2 相耦合的第一饋線FL2。
或者，可以用一個(gè)UWB收發(fā)機(jī)為激勵(lì)探針(EP)饋電。在這種情況 下，可以用雙工器將收發(fā)機(jī)同時(shí)連接至比如用于3.1 GHz至5GHz的(較 長(zhǎng))的第一切口 Nl和比如用于6 GHz至10.6 GHz的(較短)的第二切 口 N2。
值得注意的是，為了進(jìn)一步擴(kuò)展工作頻帶，可以在接地平面CP上形 成兩個(gè)以上(例如3或甚至4個(gè))的切口。舉例而言，第三切口平行于第 一N1和第二N2切口，其開口端大致位于處于第二切口 N2左側(cè)的第一條 邊的一部分的中心(即誤差在+/-15%的范圍以內(nèi))，其(第三)電氣長(zhǎng)度 等于與較高工作頻帶的中心頻率(f3)相對(duì)應(yīng)的第三波長(zhǎng)的四分之一 (入3/4)，還可以具有小于第二切口 N2的第二寬度LN12的(第三)寬度
(但這并非是強(qiáng)制性的)。
此外，還還以使用不帶任何饋線的"分界"切口，使得"分界"切口 僅僅充當(dāng)同饋線相耦合的、開口端大致位于不帶任何饋線的分界切口的左 邊或者右邊的中心的另一切口 (依照本發(fā)明，如第一切口 Nl)在平面天 線裝置AA上(以及比如PCBP上)的半波邊緣分界。在這種情況下，第 一長(zhǎng)度LP1是邊界切口和平面天線裝置AA的邊緣之間定義的長(zhǎng)度。
在上述實(shí)施例的示例中，各切口形成于PCBP的接地平面CP中。但 這并非是強(qiáng)制性的。事實(shí)上，平面天線裝置M可以包含安裝在基板S表 面(可能是PCBP的基板S)上的模塊M，并包含懸置在該表面上且平行
于該表面的、其中形成了切口N1 (或N1和N2)的導(dǎo)體板MCP。
如果模塊M安裝在PCB P的表面上，如圖IO所示，該表面最好是(其 上裝有接地平面CP)的基板S的第一 (反)面。更準(zhǔn)確地說，模塊M的 導(dǎo)電平面MCP形成于(正對(duì)PCB P的接地平面CP的)模塊的下表面， 并且模塊M的下方存在一個(gè)不含接地平面(帶)PCBP的區(qū)域。
上面引用的專利文檔US 2002/0177416對(duì)這種模塊進(jìn)行了特別說明。 因而，此處將不再描述將其安裝在可能的PCB上的方法及其安置方式。
這種模塊M可以包括比如參考圖1至9所述的、形成于其導(dǎo)電平面 MCP內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)的筆直或L形切口 Nl。饋線FL1 (或FL1和FL2) 均形成于模塊M的(與其下表面相對(duì)的)上表面上。在這種情況下，饋線 FL1可以包含橫跨于切口 Nl上的兩個(gè)組件(電感和電容(比如參考圖1 至9所述的電感和電容))。
本發(fā)明并不局限于上述僅僅作為示例的平面天線裝置AA和RF通信設(shè) 備或者模塊的實(shí)施例，相反，本發(fā)明包括所屬領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為處于所附 權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有候選實(shí)施例。
應(yīng)該理解的是，必需以所屬領(lǐng)域技術(shù)人員使用波長(zhǎng)尺寸的方式解釋權(quán) 利要求中給出的全部波長(zhǎng)尺寸，其中所屬領(lǐng)域技術(shù)人員在使用波長(zhǎng)尺寸時(shí) 通常要考慮各種參數(shù)，這并不會(huì)擾亂波長(zhǎng)尺寸的大小關(guān)系。
在本說明書以及權(quán)利要求中，元件前的詞語(yǔ)"一"不排除存在多個(gè)類 似元件。此外，詞語(yǔ)"包括"不排除存在所列出的元件或步驟以外的其他 元件或步驟。
權(quán)利要求中括號(hào)內(nèi)包含的參考標(biāo)記旨在幫助理解，而并非是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種用于RF通信模塊的平面天線裝置(AA)，包括i)具有第一長(zhǎng)度的第一條直邊的導(dǎo)體板(CP、MCP)，所述導(dǎo)體板內(nèi)形成了具有第一寬度以及等于與工作頻帶的所選頻率相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一的第一電氣長(zhǎng)度、且包括具有位于所述第一條邊上的開口端(OE1)以及縮短端(SE1)的筆直部分的第一切口(N1)，以及ii)形成于所述導(dǎo)體板(CP、MCP)上、橫跨所述第一切口(N1)、且被配置為同所述第一切口(N1)相耦合以實(shí)現(xiàn)寬帶操作的第一饋線(FL1)，其特征在于所述第一條邊的所述第一長(zhǎng)度等于所述波長(zhǎng)的一半；所述第一切口開口端(OE1)大致位于所述第一條邊的中心；以及對(duì)所述第一切口(N1)的所述第一寬度進(jìn)行選擇，使得相對(duì)于所選頻率同在所述第一切口周圍流動(dòng)的電流所輻射的功率的乘積結(jié)果而言，與所述第一切口(N1)相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)中存儲(chǔ)的能量的比例部分較少。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面天線裝置，其中所述第一寬度小于3
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任意一項(xiàng)所述的平面天線裝置，其中第 一條邊具有等于與第一工作頻帶的中心頻率相對(duì)應(yīng)的第一波長(zhǎng)的一半的 第一長(zhǎng)度，其特征在于，所述平面天線裝置包括i)至少一個(gè)第二切口 (N2)，在大致位于所述第一切口 (N1)左右兩側(cè)的所述導(dǎo)體板(CP、 MCP) 兩個(gè)半邊之一的中心形成，包括平行于所述第一切口 (Nl)筆直部分的筆 直部分，并且包括位于所述第一條邊上的開口端(OE2)以及縮短端(SE2)，并具有小于所述第一電氣長(zhǎng)度的第二電氣長(zhǎng)度；以及ii)第二饋線(FL2)， 形成于所述導(dǎo)體板(CP、 MCP)上，橫跨所述第二切口 (N2)，且被配置 為同所述第二切口 (N2)耦合以實(shí)現(xiàn)所述寬帶工作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的平面天線裝置，其中第二切口 (N2)具有小于所述第一寬度的第二寬度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的平面天線裝置，其中用串 聯(lián)電容器(CA)對(duì)各饋線(FL1、 FL2)加以延伸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的平面天線裝置，其中每個(gè)串聯(lián)電容器(CA) 的寬度都大于對(duì)應(yīng)饋線(FL1、 FL2)的寬度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的平面天線裝置，其中導(dǎo)體 板(CP)安裝在包含具有第一和第二相對(duì)面的介質(zhì)基板(S)的印刷電路 板(P)上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的平面天線裝置，其中導(dǎo)體板(CP)安裝在 所述基板的所述第一面上，且各饋線(FL1、 FL2)形成于所述印刷電路板 基板(S)的所述第二面上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的平面天線裝置，其中基板(S)的厚度小于 所述第一切口 (Nl)的所述第一寬度，以便所述第一切口 (Nl)具有最 小的介質(zhì)負(fù)載。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的平面天線裝置，其中在各切口 (N1、 N2) 和基板的第二面之間，將基板(S)的至少部分厚度切除，以便形成充滿 空氣的孔(H)，從而使所述切口 (N1、 N2)具有減小了的介質(zhì)負(fù)載。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的平面天線裝置，其中在各切口 (Nl、 N2) 和基板的第二面之間，將基板(S)的整個(gè)厚度切除。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的平面天線裝置，其中，所述平面天線裝置 包括模塊(M)，所述模塊(M)安裝在所述基板(S)的所述第一面上， 包括面對(duì)所述第一面、并在其中形成各切口 (N1、 N2)的導(dǎo)體板(MCP)， 并且所述模塊(M)配置成所述導(dǎo)體板(MCP)懸置在所述第一面上，并 在不含導(dǎo)體板的區(qū)域內(nèi)同第一面平行，并且，各饋線(FL1、 FL2)形成于 所述模塊(M)的上表面，與所述導(dǎo)體板(MCP)相對(duì)，在對(duì)應(yīng)切口 (Nl、 N2)之上并橫跨對(duì)應(yīng)切口 (Nl、 N2)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的平面天線裝置，其中， 各切口 (Nl、 N2)是筆直的切口。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的平面天線裝置，其中， 各切口 (N1、 N2)具有"L"的形狀。
15. 射頻通信模塊，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的平面天 線裝置(AA)。
16. 射頻通信設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求15所述的射頻通信模塊。
17. 射頻通信設(shè)備，包括連接至根據(jù)權(quán)利要求1至14中任意一項(xiàng)所 述的平面天線裝置(AA)的射頻通信模塊。
全文摘要
一種用于RF通信模塊的平面天線裝置(AA)，包括i)具有第一長(zhǎng)度的第一條直邊的導(dǎo)體板，該導(dǎo)體板內(nèi)形成了具有第一寬度以及等于與工作頻帶內(nèi)所選頻率相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的四分之一的第一電氣長(zhǎng)度、且包含具有位于所述第一條邊上的開口端(OE1)以及縮短端(SE1)的筆直部分的第一切口(N1)，以及ii)形成于所述導(dǎo)體板上、橫跨所述第一切口(N1)、且被配置為同所述第一切口(N1)相耦合以實(shí)現(xiàn)寬帶操作的第一饋線(FL1)。第一條邊的第一長(zhǎng)度等于所述波長(zhǎng)的一半。此外，第一切口開口端(OE1)大致位于第一條邊的中心。此外，對(duì)第一切口(N1)的第一寬度進(jìn)行選擇，使得相對(duì)于所選頻率同在第一切口周圍流動(dòng)的電流所輻射的功率的乘積結(jié)果而言，與第一切口(N1)相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)中存儲(chǔ)的能量的比例部分較少。
文檔編號(hào)H01Q5/00GK101351925SQ200680050190
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月2日
發(fā)明者凱文·R·博伊爾, 安東尼斯·J·M·德格拉烏, 彼得·J·梅西, 馬蒂恩·烏迪克 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司