CN1420582A - 内置天线制作方法和天线件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制作一种结构的方法，该结构可用作小型无线电装置中的内置天线，本发明还涉及由该方法制成的天线件。该天线件包括一辐射平面和比方说支撑件、一馈电导体和短路导体以及增加电容的伸出部。在制作该天线件时首先把一坯料挤压成形成天线坯料，然后按需要对之进行加工。该天线坯料可对称，从而切成两半时生成两天线件。该天线件最好制作成与它置于其中的装置的盖相符。它也可是一装置的盖的一部分。该天线件的制作成本较低，其无线特性良好。使用该天线件的天线结构的独立部件数少、机械稳定性高、节省空间。
Description
本发明涉及一种制作一种结构的方法，该结构特别在小型无线电装置中可用作内置天线。此外，本发明还涉及由该方法制成的天线件。
一般的装置、特别是大规模生产的产品的制作成本应尽可能低。结构中的部件和制作部件的步骤越少，成本就越低。此外，在便携式无线电装置中，结构的机械稳定性非常重要。例如，在高频天线中，甚至微小的机械变化也会造成整个装置无法使用。结构中的部件数越少、部件越结实和受到的保护越好，该结构的稳定性、从而可靠性就越高。因此，一装置的部件数少有助于降低生产成本和提高可靠性。
就天线而言，比方说大量使用在移动站的伸出在外的天线易受损坏，它们必然与附件一起使得制作成本大大提高。移动站中的内置天线通常为平面型天线，因为相对于大小而言这些平面型天线的电性能较好。图1a和1b示出这类公知平面型天线的一例。该结构见公告WO01/08255。图1a为该天线的立体图，图1b为该结构的侧视图。如图1a所示，一无线电装置的盖150中有一在该图中处于垂直位置的印刷电路板110，该印刷电路板的一表面上的导电层用作该天线的接地平面GND。该结构的重要部分为整体式天线件120，包括辐射平面121、第一弯曲部122，第二弯曲部123和第三弯曲部124。天线的馈电导体101连接到长方形辐射平面121垂直中心线的一点F上。该天线件从辐射平面的顶边弯到接地平面上并与接地平面垂直。如此形成的第一弯曲部122用作短路导体，其长度为辐射平面的该第一弯曲部分122的边缘的长度，该天线为所谓的平面型倒F天线或PIFA。该天线件的与短路边相反的一边也弯曲后伸向接地平面。如此形成的第二弯曲部123的中部靠近接地平面。该中部在该结构内部有一长方形弯头。互相平行的该第三弯曲部124与接地平面之间形成一很大电容，其间的一介电板105进一步加大该电容。除了非实质性的某些电性能外，该结构的一个优点是，辐射平面通过该天线件的各弯曲部支撑在接地平面上而无需独立支撑部件。该天线件用形状合适的刚性导电板冲压、弯曲而成。此外，作为独立步骤，天线的制作包括把馈电导体101连接到辐射平面上和把所述介电板105装到该天线件上以及把所得组件装在印刷电路板上。
公告WO 01/33665公开了一种与上述结构类似的结构，但该结构还有一比方说增加工作频带数的寄生天线件。该公告除了该结构外，还涉及该结构的制作方法，作为一独立步骤，该方法包括连接馈电导体与天线件。在该例中，两天线件都是通过冲压、弯曲一导电板而制成。
本发明的一个目的是提供一种优于现有方法的平面型天线制作方法和一种比现有结构更好的天线结构。本发明方法的特征见独立权利要求1。本发明天线件的特征见独立权利要求11。本发明的一些优选实施例见各从属权利要求。
本发明的基本思路如下：一天线的重要部分为一无线电装置内一包括一辐射平面的刚性、整体式、导电天线件。此外，该天线件可能还包括辐射平面的支撑件、一馈电导体和一短路导体以及增加电容的伸出部。天线件的制作最好是首先把一基本坯料挤压成结构对称的天线坯料，然后按需要加工该天线坯料，然后把它切割成两天线件。可在天线件上镀提高其导电性的防腐蚀材料。天线件的形状最好制作成与它置入其中的装置的外轮廓相同。
本发明的一个优点是，天线件的制作成本较低。因为天线件的制作步骤减少。本发明的另一个优点是，由于没有金属接头，因此本发明天线件的射频特性良好。本发明的又一个优点是，本发明天线结构使用可靠。这是因为该结构的部件数少、机械稳定性高。本发明的另一个优点是，本发明天线结构节省空间，因为辐射平面与该无线电装置的内表面相符。
下面结合附图详述本发明，附图中：
图1a、b例示出一现有内置天线；
图2示出本发明天线坯料一例；
图3例示出本发明制作方法；
图4a、b示出本发明天线件一例；，
图5示出本发明天线件第二例；
图6示出本发明天线件第三例；
图7例示出使用本发明天线件的一天线的频率特性；和
图8例示出一装有本发明天线的无线电装置。
图1在对现有技术的说明中已讨论。
图2示出从上方看去的本发明天线坯料的一实施例。在本说明和权利要求中，一天线坯料指用一基本坯料挤压成形的一包括至少一个天线件形状的部分的部件。该整体式天线坯料200包括由在图2所述例子中虚线所示一中心线CL隔开的第一半部201和第二半部202。这两个半部的形状和结构相同，在该天线坯料中互相对称这种。挤压成形件的对称结构便于进行挤压加工。天线坯料200的边缘呈弧形，使得两半部的外表面的形状与该天线置于其中的无线电装置的盖的内表面相符。
图3示出本发明天线制作步骤的一实施例。第一中间步骤为一与图2所示铸锭对应的天线坯料。图3示出底面，即坯料弧形边中的空间。该天线坯料内部空间中有从平面部上突起的小柱，两半部共三个。这些小柱在整个天线坯料挤压加工时形成，用来支撑装配好的天线件。然后在天线坯料的平面部分上冲切出狭缝图案。也可在挤压成形步骤时预先就形成狭缝图案，然后把通过冲切形成最终精确形状。结果得到第二步骤部件310。例如，依靠该狭缝图案该天线将有双频带，从而可合适地调整与双频带对应的共振频率。然后切去第二步骤部件310弧形边中的材料，形成馈电和短路导体。同时，四边也可以其他方式成形。结果得到第三步骤部件320。因此，在该工艺中，馈电和短路导体与天线件的辐射平面制成一体。该部件的四边的形状影响到所得天线组件中辐射平面与接地平面之间的电容，并从而影响到辐射平面的电气长度。
在图3例子的最后步骤中，把第三步骤部件320切成两半，从而生成两相同的天线件第一天线件331和第二天线件332。然后可对天线件进行表面处理。比方说可在一天线件上镀防腐蚀材料。可通过选择镀层材料使得天线件具有非常优良的导电性以减小天线损耗因素。
图4a和4b示出本发明天线件一实施例。放大表示的天线件400与用上述工艺制成的天线件331、332之一相同。图4a示出天线件400的内表面，图4b示出该天线件从图4a位置翻转后的外表面。该天线件包括辐射平面410，天线馈电导体401、短路导体402以及第一、第二和第三支撑腿421、422和423。辐射平面的三边有弧形伸出部。一参照线标出辐射平面两短端之一处的弧形伸出部411。在制成的组件中，这些伸出部如图4b所示朝向接地平面。这一设计增加辐射平面边上的电容、增加天线部件的电气长度，从而减小工作在某些频带上的天线所需空间。弧形部可做成与无线电装置的盖的形状相符，从而有效使用无线电装置中的空间。在图4a，b例子中天线的馈电导体和短路导体与辐射平面的该边相连，它们也弯曲成与无线电装置的盖的内表面轮廓相符的弧形。
三个支撑腿421、422、423分布在辐射平面410的平面部分上。装配天线件400时，这些支撑腿的自由端靠弹力压靠接地平面所在板。需要时，它们也可用比方说胶水或铆钉装在该板上。支撑腿当然与接地平面电绝缘，使得天线工作正常。为此，支撑腿设置在天线电场较弱处。
在图4a，b例子中，辐射平面410有一开始于该平面靠近馈电导体401的一边、终止于该平面内部区域的狭缝415。从天线馈电区看去，该狭缝的路径在辐射平面中分成长度不同的两支路，包括其伸出部。该天线从而获得两个工作频带。第一支路B1沿辐射平面的四边几乎围住整个平面，较短的第二支路B2位于该平面被第一支路围住的中心区。
图5示出本发明天线件第二实施例。天线件500包括一辐射平面510、天线馈电导体501、短路导体502以及第一和第二腿521和522。所述两导体和两支撑腿位于长方形辐射平面的四角上，辐射平面受4个角落导体的同等支撑。辐射平面有从边缘朝向接地平面GND的伸出部。一参照线标出辐射平面两短端之一的伸出部511。在这种情况下，伸出部同样减小一工作在某一频率范围中的天线的大小。而且，这些伸出部由于至少一端与角落上的上述支撑部件连接，因此提高了该结构的机械稳定性。
在图5例子中，辐射平面510有一相对较短且较宽的缝517用来正确调整天线的共振频率。如该缝长3mm、宽2mm，整个天线件长12mm、宽5mm、高5mm，则该结构可用作蓝牙产品中的天线。
图6示出本发明天线件第三实施例。该天线件600包括一辐射平面610、支撑腿621、第一电容板612和第二电容板613。在该例中，该天线件用作一无线电装置的盖的一部分。因此，该辐射平面的与一无线电装置的一端对应的三外边有一弧形凸缘611，该天线件在辐射平面的第四边上还包括天线件锁定部631、632。装配前，该天线件的外表面上自然要镀上介电材料。
在该例子中，天线的馈电和短路导体不与天线件制成一体。图6中用虚线在该辐射平面上标出馈电点601和短路点602。该无线电装置最好包括弹簧接触型馈电和短路导体。当天线件600压入就位时，这些触点与辐射平面上的所述点电连接。辐射平面有一开始于其一边、直角转弯的缝615，从而从短路点602看去把该平面分成长度不同的两支路。因此该天线有两个工作频带。所述两电容板位于从该天线件的边缘起的缝615的部分的对置边上，并且它们直立在辐射平面上。因此第一电容板612位于辐射平面的较长支路最远电气端处，第二电容板613位于辐射平面的较短支路的电气最远端处。两电容板之间的电容和它们与接地平面之间的电容(图6中未示出)都造成辐射支路电气长度增加，从而减小工作在某些频带下的天线的大小。
图6还示出辐射平面610上的U形凸脊625。其用处是提高天线件600的机械稳定性。
图7例示出当天线件长35mm、高8mm时与图4b对应的天线结构的频率特性。曲线71示出反射系数S11与频率的函数关系。可以看到，较低工作频带B1为足可用于EGSM(移动通讯的增强全球系统)的约0.9-1.0GHz。较高工作频带Bu为比方说足可用于PCN(个人通讯网络)的约1.76-2.06GHz。
图8示出一有内置天线的无线电装置MD。该天线的重要部分为本发明天线件800。
如上所述，本发明整体式天线件可用挤压成形制成。另一种类似的工艺为冷拉拔，此时坯料有正确厚度。权利要求并不在这两有关工艺之间作出区分，但是“挤压成形”覆盖这两种工艺。在上述方法中，天线件的支撑件在与整个天线坯料的同一加工步骤中形成。支撑件也可装到制成的天线坯料上。天线件除了装到接地平面板上，也可设计成装到无线电装置的盖内表面上。如上所述，外盖可以正好是用作主盖一部分的天线件的表面材料。天线件的形状当然可与这些例子中所述形状非常不同。在由独立权利要求限定的范围内可用种种不同方式实施本发明原理。
Claims (22)
1、一种制作一无线电装置的内置天线的方法，在该方法中形成一整体式导电天线件，包括该天线的一辐射平面，其特征在于：
-用一基本坯料挤压成形成一大致呈该天线件形状的天线坯料(200；300)，该天线坯料包括辐射平面的伸出部，以及
-除去该天线坯料中的导电材料，形成该天线的辐射平面(410；510；610)和/或其伸出部至少之一。
2、按权利要求1所述的方法，其特征在于，该天线坯料有互相对称的大致呈天线件形状的相对置的两半部(201，202)，在该方法中这两半部还相互切开，生成两彼此相同的天线件(331，332)。
3、按权利要求1所述的方法，其特征在于，挤压该基本坯料，使得辐射平面的所述伸出部包括辐射平面的至少一个支撑腿。
4、按权利要求1所述的方法，其特征在于，挤压该基本坯料，使得辐射平面的所述伸出部包括辐射平面的一馈电导体和一短路导体。
5、按权利要求1所述的方法，其特征在于，挤压该基本坯料，使得辐射平面的所述伸出部包括至少一部分用来增加辐射平面的电气长度。
6、按权利要求1所述的方法，其特征在于，通过冲切天线坯料的平面部除去天线坯料中的导电材料。
7、按权利要求1所述的方法，其特征在于，通过切割天线坯料的平面部分的伸出部除去天线坯料中的导电材料。
8、按权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包括对天线件作表面处理。
9、按权利要求8所述的方法，其特征在于，该表面处理包括在天线件的至少一部分上镀导电性比天线件材料更好的防腐蚀材料。
10、按权利要求8所述的方法，其特征在于，该表面处理包括在天线件的外表面上镀介电材料。
11、一无线电装置的内置天线的一种天线件，其特征在于，它为一包括一辐射平面和辐射平面的伸出部的一体挤压成形件。
12、按权利要求11所述的天线件，其特征在于，辐射平面的伸出部至少包括一个用于该反射平面的支撑腿(421，422，423；521，522；621)。
13、按权利要求11所述的天线件，其特征在于，辐射平面的伸出部包括一用于该反射平面的馈电导体(401；501)。
14、按权利要求11所述的天线件，其特征在于，辐射平面的伸出部包括一用于该反射平面的短路导体(402；502)。
15、按权利要求11所述的天线件，其特征在于，辐射平面的伸出部包括至少一部分(411；511；612，613)用来增加辐射平面的电气长度。
16、按权利要求12、13和14任一项所述的天线件，其特征在于，该馈电导体(501)、短路导体(502)和所述支撑腿(521，522)位于辐射平面(510)的四角上。
17、按权利要求15和16所述的天线件，其特征在于，增加辐射平面电气长度的至少一个伸出部(511)连接到位于辐射平面四角的所述部件(521，522)的至少一个上，以提高该天线件(500)的机械稳定性。
18、按权利要求12所述的天线件，其特征在于，至少一个支撑腿(423)位于一点上，该点的电场在天线共振时比天线空间中平均电场弱得多。
19、按权利要求11所述的天线件，其特征在于，该天线件(400，600)的形状与该无线电装置的盖的某一部分的形状相符。
20、按权利要求19所述的天线件，其特征在于，该天线件(600)为一无线电装置的盖的一部分。
21、按权利要求11所述的天线件，其特征在于，该天线件有一提高导电性的防腐蚀表面材料。
22、一种有一内置天线的无线电装置(MD)，其特征在于，所述天线包括一天线件(800)，该天线件为一包括一辐射平面和辐射平面的伸出部的一体挤压件。
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