專利名稱：包含用于交換無線電頻率信號的天線的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包含用于與其他裝置交換無線電頻率信號的天線的裝置，還涉及天線和方法。
這種裝置的實例是家庭影院裝置、環繞聲裝置、無線頭戴耳機裝置、第二場所無線音頻裝置、生物傳感裝置、定位跟蹤裝置、移動終端或無線接口。
背景技術：
根據US2002/0177416A1已知一種現有技術的天線，它在圖2和3中公開一種包括RF模塊的接地面。該RF模塊包括一個接地平面，其結合一個帶有開口端和封閉端的槽縫。連接點相比于槽縫的封閉端更接近地位于槽縫的開口端。
已知的天線是不利的，特別是由于接地平面靠近接地面操作。這樣的接地面導致足夠的天線性能，但相對比較大。
發明內容
特別地，本發明的目的是提供一種具有足夠的天線性能且相對較小的天線的裝置。
特別地，本發明的另一個目的是提供一種具有足夠的天線性能且相對較小的天線，以及結合一種具有足夠的天線性能且相對較小的天線來使用的方法。
根據本發明的裝置包含一個用于與其他裝置交換無線電頻率信號的天線，該天線包括-一個導電平面，帶有一個包括開口端和封閉端的槽縫；以及-一個連接點，位于槽縫的附近且相對于開口端更靠近封閉端；其中導電平面并不靠近接地面操作，導電平面的周長在無線電頻率信號波長的50％和200％之間。
通過提供一個周長在無線電頻率信號波長的50％和200％之間的導電平面和避免導電平面靠近接地面操作充當鏡子，根據本發明的天線相對較小且具有優良的天線性能。這一接地面提高天線效率，而根據本發明的天線的天線效率的優點可以避免接地面。由于不包括接地面充當鏡子，所以該天線相對較小。優選地，其周長大約為一個波長。
該天線的優勢還在于它不需要功率放大器以致超尺寸，而且不會引起額外的功率損耗。該天線可以用于發射同時接收無線電頻率信號。該天線具有足夠帶寬，實際是帶頻寬，其低成本且易于制造。優選地，連接點位于槽縫的封閉端附近以提供寬頻帶天線效率。
通過導電平面來限定根據本發明的裝置實施例，該導電平面包括一個區域，天線包括一個帶有導電屏蔽的無線電模塊，其安裝在該區域上并與導電平面電連接。這樣，通過無線電模塊有效地使用導電平面上可用的空間。
通過無線電模塊來限定根據本發明的裝置實施例，在Z方向是垂直于導電平面的方向的情況中，無線電模塊具有一定厚度用于在X方向和/或Y方向上交換無線電頻率信號。沒有無線電模塊，就(幾乎)不在X方向和/或Y方向上交換無線電頻率信號。
通過槽縫來限定根據本發明的裝置實施例，該槽縫將導電平面劃分成第一平面和第二平面。第二平面的表面至少是導電平面的10％和至多是其50％，第一平面包括該區域。較小的第二平面的表面降低了天線效率，較大的第二平面的表面使天線過大。
通過小于第一平面的表面的無線電模塊的表面來限定根據本發明的裝置實施例。這樣，無線電模塊幾乎不改變匹配參數。
通過槽縫來限定根據本發明的裝置實施例，該槽縫主要是一個連接和不輻射的槽縫。“主要是”在此意味著根據本發明的裝置的天線槽縫的連接功能大于50％而輻射功能小于50％。
通過槽縫長度來限定根據本發明的裝置實施例，該槽縫長度在無線電頻率信號波長的10％和50％之間。該槽縫長度是一個匹配參數，在最佳情況下，該長度將為無線電頻率信號波長的25％左右。如果該槽縫是一個彎曲或折疊的槽縫，槽縫長度就是該槽縫各部分長度的總和。
通過在封閉端垂直于槽縫的方向上從連接點到導電平面的最近邊的距離來限定根據本發明的裝置實施例，該長度至少是無線電頻率信號波長的2％。優選地，該長度大約為無線電頻率信號波長的5％到10％以獲得最佳天線效率。
通過導電平面來限定根據本發明的裝置實施例，該導電平面形成印刷電路板或其他層壓材料的一部分。這樣，該印刷電路板或其他層壓材料具有雙重功天線功能和安裝功能。
通過頻率至少為1Ghz的無線電頻率信號來限定根據本發明的裝置實施例。優選地，該裝置使用2.4Ghz或更高的無線電頻率。
根據本發明用于交換無線電頻率信號的天線包括-一個導電平面，帶有一個包括開口端和封閉端的槽縫；以及-一個連接點，位于槽縫的附近且相對于開口端更靠近封閉端；其中導電平面并不靠近接地面操作，導電平面的周長在無線電頻率信號波長的50％和200％之間。
根據本發明用于交換無線電頻率信號的方法包括使用天線的步驟，該天線包括-一個導電平面，帶有一個包括開口端和封閉端的槽縫；以及-一個連接點，位于槽縫的附近且相對于開口端更靠近封閉端；其中導電平面并不靠近接地面操作，導電平面的周長在無線電頻率信號波長的50％和200％之間。
根據本發明的天線和方法的實施例對應于根據本發明的裝置的實施例。
特別地，本發明基于對這樣的考慮，現有技術的天線使用靠近接地面操作的接地平面，該接地面導致足夠的天線性能，但使天線相對較大，特別地，本發明基于一種基本思想，即天線的導電平面不必靠近接地面操作，在此情況下，導電平面的周長在無線電頻率信號波長的50％和200％之間。
特別地，本發明解決該問提以提供一種包含一個具有足夠天線性能且相對較小的天線的裝置，特別地，有利的是該天線具有優良的性能。此外，該天線不需要功率放大器以致超尺寸，而且不會引起額外的功率損耗。該天線可以用于發射同時接收無線電頻率信號。該天線具有足夠帶寬，實際是帶寬，其低成本且易于制造。
本發明這些及其他特征將從以下描述的實施例中清晰可見，并參考該實施例進行解釋。
在附圖中
圖1以示意圖的方式顯示了一個根據本發明的裝置，其包括一個根據本發明的天線；圖2以示意圖的方式更詳細地顯示了一個根據本發明的天線；
圖3顯示了根據本發明的未安裝無線電模塊的天線三維視圖；圖4顯示了根據本發明的安裝了一個無線電模塊的天線三維視圖；圖5顯示了根據本發明的安裝一個無線電模塊用于以三個方向交換無線電頻率信號的天線三維視圖；圖6顯示了另一個根據本發明的安裝了一個無線電模塊的天線三維視圖；圖7顯示了根據本發明的安裝了一個無線電模塊的天線頂視圖；圖8顯示了根據本發明的天線的模擬回波損耗；圖9顯示了根據本發明的天線的模擬三維輻射圖；圖10顯示了根據本發明的天線的模擬二維輻射圖；圖11顯示了根據本發明的安裝了一個無線電模塊的天線俯視圖；圖12顯示了根據本發明的另一個天線的模擬回波損耗；圖13顯示了根據本發明的另一個天線的模擬二維輻射圖；圖14顯示了另一個根據本發明的安裝了一個無線電模塊的天線頂視圖。
具體實施例方式
如圖1所示根據本發明的裝置1包括一個根據本發明的連接到無線電單元3的天線2，該裝置1例如是家庭影院裝置、環繞聲裝置、無線頭戴耳機裝置、第二場所無線音頻裝置、生物傳感裝置、定位跟蹤裝置、移動終端或無線接口。無線電單元3連接到數字信號處理器4，數字信號處理器4間接經由數模轉換器5連接到人機接口6，并直接連接而在兩者之間無任何單元。
如圖2更詳細描述的根據本發明的天線包括一個帶有槽縫10的導電平面11、12。槽縫10包括一個開口端和一個封閉端。天線2包括位于槽縫10附近且相比于開口端更靠近封閉端的連接點13、14。例如，連接點13為接地饋電點而連接點14為信號饋送點。
天線2與未顯示的其他裝置交換無線電頻率信號。此交換包括接收和/或發送無線電頻率信號，例如1Ghz或更高的無線電頻率信號。
天線2有利地不靠近接地面操作。槽縫10主要是一個連接和不輻射的槽縫。導電平面11、12的周長在無線電頻率信號波長的50％和200％之間，優選為100％左右。槽縫10的長度在無線電頻率信號波長的10％和50％之間，優選為25％左右。
在封閉端垂直于槽縫10的方向上，從連接點13、14到導電平面11、12的最近邊的距離“d”至少是無線電頻率信號波長的2％，優選為5％到10％左右。
槽縫將導電平面11、12劃分成第一平面11和第二平面12。第二平面12的表面至少是導電平面11、12的10％和至多是其50％。第一平面11包括區域15，例如是非導電的，天線2包括安裝在區域15上帶有導電屏蔽的無線電模塊16。帶有導電屏蔽的無線電模塊16通過一個耦合連接17在每一個拐角與第一平面11電連接。無線電模塊16例如對應或包括圖1所示無線電模塊3的一部分。無線電模塊16的表面小于第一平面11的表面。在連接點13、14和無線電模塊16之間會存在一個匹配網絡。
在圖3中顯示了根據本發明的未安裝無線電模塊16的天線2的三維視圖，其中使用了相應的參考標記。虛線表示第一平面11(上面部分)和第二平面12(下面部分)之間的邊界。
在圖4中顯示了根據本發明的安裝了無線電模塊16的天線2的三維視圖，其中使用了相應的參考標記。導電平面11、12形成印刷電路板18或其他層壓材料的一部分。
在圖5中顯示了根據本發明的安裝無線電模塊16用于以三個方向交換無線電頻率信號的天線2的三維視圖。在Z方向是垂直于導電平面11、12的方向的情況中，無線電模塊16具有一定厚度用于在X方向和/或Y方向上交換無線電頻率信號。
在圖6中顯示了另一個根據本發明的安裝了無線電模塊16的天線2的三維視圖。顯然，第二平面的寬度最大到槽縫10的封閉端位置上。可以容易地按照圓形安裝這一圓形天線，例如頭戴耳機。虛線表示第一平面11(上面部分)和第二平面12(下面部分)之間的邊界。
在圖7中顯示了根據本發明的安裝了無線電模塊16的天線2的頂視圖。在此情況下，使用了30×17mm的FR4印刷電路板，其厚度為1.6mm，無線電模塊16為20×12mm。
在圖8中顯示了根據本發明的天線2的模擬回波損耗，分貝(dB)與千兆赫(Ghz)相對。固有輸入阻抗與50歐姆(0hm)的帶寬匹配電路相匹配，結果產生300Mhz左右的帶寬。
在圖9中顯示了根據本發明的天線2的模擬三維輻射圖。
在圖10中顯示了根據本發明的天線2的模擬二維輻射圖。峰值天線增益大約為2dbi。
在圖11中顯示了另一個根據本發明的安裝了無線電模塊16的天線2的頂視圖。在此情況下，使用了35×18mm的FR4印刷電路板，其厚度為1.2mm，無線電模塊16為20×12mm。
在圖12中顯示了根據本發明的另一個天線2的模擬回波損耗，分貝(dB)與千兆赫(Ghz)相對。正常輸入阻抗與50歐姆(0hm)的帶寬匹配電路相匹配，結果產生250Mhz左右的帶寬。
在圖13中顯示了根據本發明的另一個天線2的模擬二維輻射圖。峰值天線增益大約為3dbi。
在圖14中顯示了另一個根據本發明的安裝了一個無線電模塊的天線頂視圖。在封閉端垂直于槽縫10的方向上，從連接點13、14到導電平面11、12的最近邊的距離“d”至少是無線電頻率信號波長的2％，優選為5％到10％左右。
虛線表示第一平面11(左邊部分)和第二平面12(右邊部分)之間的邊界。一般來說，可以通過在槽縫10的開口端處畫一條通過開口端與槽縫10平行的線來形成平面11和12之間的邊界。如果槽縫10是直的而且不彎曲或折疊，可以采用兩部分中的一個部分來形成第二平面12，另一部分至少部分地由無線電模塊16覆蓋。如果槽縫10是彎曲或折疊的，可以采用由彎曲的槽縫10包圍或圍繞的一個部分形成第二平面12，該部分結束于區域15開始的地方，將利用無線電模塊16覆蓋區域15。如果槽縫10是彎曲或折疊的，槽縫10的長度等于槽縫10各部分長度的總和。
應當注意，上述實施例舉例說明本發明而不是對其進行限制，本領域技術人員能夠在不脫離附加的權利要求范圍的情況下設計許多可供選擇的實施例。在權利要求中，任何置于括號內的參考標記不應認為限定了該權利要求。使用動詞“包括”及其變化形式并不排除存在除權利要求中所述的那些元件或步驟之外的元件和步驟。在元件前面的冠詞“一個”并不排除存在多個這樣的元件。可以借助于包含幾個獨特元件的硬件來實現本發明。在裝置權利要求中列舉了幾個裝置，這些裝置可以具體化為一個或相同的硬件部件。事實上，在彼此不同的獨立權利要求中所述的某些手段并不表示不能為了優勢而使用這些手段的組合。
權利要求
1.一種包含一個用于與其他裝置交換無線電頻率信號的天線(2)的裝置(1)，該天線(2)包括一個導電平面(11，12)，其帶有一個包括開口端和封閉端的槽縫(10)；以及一個連接點(13，14)，其位于槽縫(10)的附近且相比于開口端更靠近封閉端；其中導電平面(11，12)并不靠近接地面操作，該導電平面(11，12)的周長在無線電頻率信號波長的50％和200％之間。
2.按照權利要求1所述的裝置(1)，其中導電平面(11，12)包括一個區域(15)，天線(2)包括一個帶有導電屏蔽的無線電模塊(16)，該無線電模塊安裝在區域(15)上并與導電平面(11，12)電連接(17)。
3.按照權利要求2所述的裝置(1)，其中在Z方向是垂直于導電平面(11，12)的方向的情況中，無線電模塊(16)具有一定厚度用于在X方向和/或Y方向上交換無線電頻率信號。
4.按照權利要求2所述的裝置(1)，其中槽縫(10)將導電平面(11，12)劃分成第一平面(11)和第二平面(12)，第二平面(12)的表面至少是導電平面(11，12)的10％和至多是其50％，該第一平面包括區域(15)。
5.按照權利要求4所述的裝置(1)，其中無線電模塊(16)的表面小于第一平面(11)的表面。
6.按照權利要求1所述的裝置(1)，其中槽縫(10)主要是一個連接和不輻射的槽縫。
7.按照權利要求1所述的裝置(1)，其中槽縫(10)的長度在無線電頻率信號波長的10％和50％之間。
8.按照權利要求1所述的裝置(1)，其中在封閉端處垂直于槽縫(10)的方向上，從連接點(13，14)到導電平面(11，12)的最近邊的距離(d)至少是無線電頻率信號波長的2％。
9.按照權利要求1所述的裝置(1)，其中導電平面(11，12)形成印刷電路板(18)或其他層壓材料的一部分。
10.按照權利要求1所述的裝置(1)，其中無線電頻率信號具有至少為1GHz的頻率。
11.一種用于交換無線電頻率信號的天線(2)，其包括一個導電平面(11，12)，其帶有一個包括開口端和封閉端的槽縫(10)；以及一個連接點(13，14)，其位于槽縫(10)的附近且相比于開口端更靠近封閉端；其中導電平面(11，12)并不靠近接地面操作，該導電平面(11，12)的周長在無線電頻率信號波長的50％和200％之間。
12.一種用于交換無線電頻率信號的方法，該方法包括使用天線(2)的步驟，該天線(2)包括一個導電平面(11，12)，其帶有一個包括開口端和封閉端的槽縫(10)；以及一個連接點(13，14)，其位于槽縫(10)的附近且相比于開口端更靠近封閉端；其中導電平面(11，12)并不靠近接地面操作，該導電平面(11，12)的周長在無線電頻率信號波長的50％和200％之間。
全文摘要
本發明涉及包含一個用于與其他裝置交換無線電頻率信號的天線(2)的裝置(1)，該天線(2)包括帶有槽縫(10)的導電平面(11，12)，該槽縫(10)包括開口端和封閉端。連接點(13，14)位于槽縫(10)的附近且相比于開口端更靠近封閉端。導電平面(11，12)并不靠近接地面操作，以便保持天線較小。導電平面(11，12)的周長在無線電頻率信號波長的50％和200％之間，以獲得足夠的天線性能和帶寬。在導電平面(11，12)的不導電區域(15)上安裝帶有導電屏蔽的無線電模塊(16)來以三個方向交換無線電頻率信號。槽縫(10)的長度是波長的10％－50％。在封閉端處垂直于槽縫(10)的方向上，從連接點(13，14)到導電平面(11，12)的最近邊的距離(d)至少是波長的2％。
文檔編號H01Q1/24GK1961455SQ200580017205
公開日2007年5月9日 申請日期2005年5月23日 優先權日2004年5月27日
發明者A·科塞拉爾斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司