專利名稱：使用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶內(nèi)置型天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線，更詳細(xì)地講，涉及支持針對寬頻帶的阻抗匹配的內(nèi)置型天 線。
背景技術(shù)：
最近，隨著移動通信終端的小型化和輕量化，需要能夠利用一個終端來接受相互不同頻帶的移動通信服務(wù)的功能。例如，在韓國商用化的824 829MHz頻帶的CDMA 服務(wù)和1750 1870MHz頻帶的PCS服務(wù)；在日本商用化的832 925MHz頻帶的CDMA 服務(wù)；在美國商用化的1850 1990MHz頻帶的PCS服務(wù)；在歐洲、中國商用化的880 960MHz頻帶的GSM服務(wù)以及在歐洲一些地區(qū)商用化的1710 1880MHz頻帶的DCS 服務(wù)等利用多種頻帶的移動通信服務(wù)中，需要根據(jù)需求而能夠同時利用多頻帶信號的終 端，并且為了涵蓋這種多頻帶，需要具有多頻帶特性的天線。此外，實情是需要能夠利用藍(lán)牙、紫蜂(ZigBee)、無線局域網(wǎng)、GPS等服務(wù)的 復(fù)合終端。為了利用這種多頻帶服務(wù)，在終端中應(yīng)使用具有寬頻帶特性的天線。一般使 用的移動通信終端的天線，主要使用螺旋形天線(helicalanteraia)、平面倒F天線(Planar Inverted F Antenna PIFA)。在此，螺旋形天線是固定在終端上端的外置型天線，與單極天線一起使用。在 并用螺旋形天線和單極天線形態(tài)，從終端機體引出天線時，作為單極天線運行；插入 時，以λ/4螺旋形天線運行。這種天線具有高增益的優(yōu)點，但是，由于無指向性，因此 作為電磁波人體危害標(biāo)準(zhǔn)的SAR特性不好。此外，由于螺旋形天線構(gòu)成為凸出于終端外 部的形狀，因此，難以設(shè)計終端的富有美感的外觀和適合于便攜功能的外觀，至今還沒 有研究對此的內(nèi)置型結(jié)構(gòu)。另外，倒F天線是為了克服這種缺陷而設(shè)計為具有低的剖面結(jié)構(gòu) (profilestracture)的天線。倒F天線具有指向性，其中，該指向性是指通過再感應(yīng)所述輻 射部上的感應(yīng)電流產(chǎn)生的全部電磁波束(beam)中的朝向接地面?zhèn)鹊碾姶挪ㄊ鴣硭p朝向 人體的電磁波束，由此在改善SAR特性的同時，強化輻射部方向的感應(yīng)的電磁波束，由 于倒F天線以矩形的平板形輻射部的長度縮小到一半的矩形的微帶天線運行，從而可以 實現(xiàn)低的剖面結(jié)構(gòu)。這種倒F天線因具有衰減人體方向的電磁波束的強度并增強向人體的外部方向 的電磁波束的強度的指向性輻射特性，所以，與螺旋形天線相比較，能夠獲得電磁波吸 收效率優(yōu)異的特性。但是，當(dāng)將倒F天線設(shè)計為在多頻帶運行時，具有頻率帶寬窄的問 題。將倒F天線設(shè)置為在多頻帶中運行時，頻率帶寬變窄的原因在于，在與輻射體 進(jìn)行匹配時在特定點形成匹配的點匹配。為了在多頻帶中更穩(wěn)定地運行，需要具有低的剖面結(jié)構(gòu)的同時，能夠克服倒F 天線的窄頻帶特性的天線。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題本發(fā)明中，為了解決上述的現(xiàn)有技術(shù)的問題，期望提供一種能夠支持針對寬頻 帶的阻抗匹配的內(nèi)置型天線。本發(fā)明的另一目的是，提供一種具有低的剖面結(jié)構(gòu)的同時，能夠解決倒F天線 具有的窄頻帶特性的問題的寬頻帶內(nèi)置型天線。通過以下實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)С霰景l(fā)明的其它目的。技術(shù)方案為了達(dá)到如上的目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻 帶內(nèi)置型天線，所述天線包括阻抗匹配/供電部，具有從供電線延伸的第一導(dǎo)電部件 和與所述第一導(dǎo)電部件相隔預(yù)定距離并與所述接地電性連接的第二導(dǎo)電部件；至少一個 輻射體，從所述阻抗匹配/供電部延伸，其中，所述阻抗匹配/供電部的第一導(dǎo)電部件和 第二導(dǎo)電部件形成慢波結(jié)構(gòu)。從所述形成慢波結(jié)構(gòu)的阻抗匹配/供電部的第一導(dǎo)電部件凸出有多個第一耦合 元件，從所述第二導(dǎo)電部件凸出有多個第二導(dǎo)電部件，所述第一耦合元件和所述第二耦 合元件通過周期性地凸出以形成慢波結(jié)構(gòu)。所述第一耦合元件和所述第二耦合元件可具備矩形短截線。形成所述慢波結(jié)構(gòu)的第一耦合元件和第二耦合元件形成為重復(fù)高電容/低電感 結(jié)構(gòu)和低電容/高電感結(jié)構(gòu)。所述阻抗匹配部上可結(jié)合高介電常數(shù)的介電質(zhì)。通過所述第一導(dǎo)電部件和所述第二導(dǎo)電部件的寬度來調(diào)整與匹配相關(guān)的電感值。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種寬頻帶內(nèi)置型天線，所述天線包括第一 導(dǎo)電部件，與供電部電性結(jié)合；第二導(dǎo)電部件，與接地電性結(jié)合并與所述第一導(dǎo)電部件 相隔預(yù)定距離；至少一個輻射體，從所述第一導(dǎo)電部件延伸并通過耦合供電來輻射RF信 號，其中，在所述第一導(dǎo)電部件和所述第二導(dǎo)電部件產(chǎn)生行波，并形成用于使所述行波 的行進(jìn)變緩的周期性的慢波結(jié)構(gòu)。 所述慢波結(jié)構(gòu)包括從所述第一導(dǎo)電部件和所述第二導(dǎo)電部件周期性地凸出的矩 形短截線。所述多個短截線形成為在所述第一導(dǎo)電部件和所述第二導(dǎo)電部件之間重復(fù)高電 感/低電感結(jié)構(gòu)和低電感/高電感結(jié)構(gòu)。有益效果根據(jù)本發(fā)明，提供了一種寬皮帶內(nèi)置型天線，該天線通過將慢波(Slowwave)結(jié) 構(gòu)應(yīng)用到耦合匹配，解決了具有低的剖面結(jié)構(gòu)的同時，倒F天線具有的窄頻帶的問題。


圖1是示出利用基于耦合的匹配結(jié)構(gòu)的天線的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是示出圖1中示出的天線的反射損失的圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶內(nèi)置型天線的圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的阻抗匹配部的放大圖的圖。圖5是示出對于圖4中示出的本發(fā)明的寬頻帶天線的反射損失的曲線圖。圖6是示出一般的倒F天線的反射損失的曲線圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶天線的結(jié)構(gòu)的圖。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明又一實施例的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶天線的圖。圖9是示出對于圖8中示出的天線的反射損失的曲線圖。 圖10是示出根據(jù)本發(fā)明又一實施例的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶天線的圖。
具體實施例方式以下，將參照附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶內(nèi)置型天線。本發(fā)明提供具有低的剖面結(jié)構(gòu)的同時，不同于倒F天線，能夠執(zhí)行針對寬頻帶 的阻抗匹配的天線。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供基于利用耦合的匹配的針對寬頻帶的阻 抗匹配結(jié)構(gòu)。在說明根據(jù)本發(fā)明的寬頻帶阻抗匹配之前，先介紹作為本發(fā)明的基礎(chǔ)的通過耦 合的阻抗匹配結(jié)構(gòu)。圖1是示出利用基于耦合的匹配結(jié)構(gòu)的天線的結(jié)構(gòu)的圖。參照圖1，利用基于耦合的匹配結(jié)構(gòu)的天線包括天線基板100、供電線102、短 路線104、輻射體106和阻抗匹配部108?；?00上結(jié)合有供電線102和短路線104，且該基板100由介電材料形成。各 種介電材料可適用于基板100，作為示例，PCB基板或FR4基板等可用作基板。供電線102與形成在終端的基板的RF信號發(fā)送線電性結(jié)合，提供RF信號。短路線104與終端的電路基板的接地電性結(jié)合。輻射體106執(zhí)行向外輻射預(yù)設(shè)置頻帶的RF信號以及從外部接收預(yù)設(shè)置頻帶的RF 信號的功能。輻射帶寬根據(jù)輻射體106的長度而設(shè)置。輻射體106與短路線104電性結(jié) 合，通過耦合來被供電。基于耦合的阻抗匹配部108包括從供電線102延伸的第一導(dǎo)電部件110和從短路 線104延伸的第二導(dǎo)電部件112。從供電線102延伸的第一導(dǎo)電部件110和從短路線104延伸的第二導(dǎo)電部件112 布置為相隔預(yù)定距離且相互平行。第一導(dǎo)電部件110和第二導(dǎo)電部件112之間發(fā)生通過 相互作用的耦合現(xiàn)象，通過這種耦合現(xiàn)象來執(zhí)行阻抗匹配。這種基于耦合的阻抗匹配中，基于電容分量和電抗分量形成耦合匹配，且電容 分量的作用更為重要，特別是，若要形成寬頻帶的阻抗匹配，則需要大的電容值，耦合 的區(qū)間應(yīng)大。當(dāng)如圖1所示的形成第一導(dǎo)電部件110和第二導(dǎo)電部件112時，因沒有提供充足 的耦合，無法形成合適的輻射和寬頻帶匹配。圖2是示出圖1中示出的天線的反射損失的圖。參照圖2，可以確定在Sll參數(shù)沒有形成合適的匹配，其原因在于沒有形成基于 大的電容分量的耦合。
本發(fā)明人申請的韓國專利申請第2008-2266號中提出了一種天線，該天線具有 從第一導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)電部件凸出的耦合元件，并通過耦合元件整體形成梳狀(Comb) 形態(tài)的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)寬頻帶阻抗匹配。在該申請中，通過增大作用于耦合的電容分量并應(yīng)用基于各種電容分量的耦合 來實現(xiàn)對于寬頻帶的阻抗匹配，其中，通過耦合元件將第一導(dǎo)電部件與第二導(dǎo)電部件之 間的距離實質(zhì)變小并增加阻抗匹配部的實際電性長度來增大作用于耦合的電容分量。根據(jù)本發(fā)明實施例的寬頻帶天線，在第一導(dǎo)電部件與第二導(dǎo)電部件之間形成慢 波來實現(xiàn)針對寬頻帶的阻抗匹配。相比于圖1的耦合匹配結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中，在第一導(dǎo)電 部件與第二導(dǎo)電部件之間形成的慢波結(jié)構(gòu)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)有效的輻射，同時，可以進(jìn)行 針對寬頻帶的阻抗匹配。圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶內(nèi)置型天線的圖。參照圖3，根據(jù)本發(fā)明一實施例的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶內(nèi)置型天線可包括基板 300、供電線302、短路線304、輻射體306和阻抗匹配/供電部308。
基板300由介電質(zhì)材料形成，并結(jié)合有供電線302和短路線304。各種介電材料 可適用于基板300，作為示例，PCB基板或FR4基板等可用作基板。供電線302由金屬材料形成，與形成在終端的基板上的RF信號發(fā)送線電性結(jié) 合，提供RF信號。例如，當(dāng)RF信號發(fā)送線是同軸電纜時，供電線302與同軸電纜內(nèi)部 的導(dǎo)體電性結(jié)合。短路線304由金屬材料形成，并與接地電性結(jié)合。輻射體306執(zhí)行向外輻射預(yù)設(shè)置頻率帶的RF信號以及從外部接收預(yù)設(shè)置頻帶的 RF信號的功能。輻射帶寬根據(jù)輻射體306的長度而設(shè)置。雖然圖3示出了直線形狀的輻射體，但是，輻射體的形狀可使用諸如倒L形狀、 彎曲(meandering)形狀和矩形芽接(rectangular patch)形狀等的公知的各種形狀的輻射體。參照圖3，輻射體306從阻抗匹配/供電部308的第二導(dǎo)電部件312延伸，通過 耦合而被供電。圖3中，阻抗匹配部308和輻射體306通過附著到天線載體來形成。阻抗匹配部308可包括從供電線302延伸的第一導(dǎo)電部件310、從短路線304延 伸的第二導(dǎo)電部件312以及從第一導(dǎo)電部件310凸出的多個第一耦合元件320和從第二導(dǎo) 電部件312凸出的多個第二耦合元件322。雖然，圖3中示出了第一耦合元件320和第二耦合元件322是矩形的短截線 (stub)形狀，但是第一耦合元件320和第二耦合元件322不限于此，可包括各種形狀。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，第一耦合元件320和第二耦合元件322整體上形成為 慢波(slowwave)結(jié)構(gòu)。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的阻抗匹配部的放大圖的圖。可通過形成周期的圖案來實現(xiàn)慢波結(jié)構(gòu)，圖4中示出耦合元件周期性地凸出的 情形。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，阻抗匹配部的慢波結(jié)構(gòu)能夠使高的電容/低的電感 的結(jié)構(gòu)與低的電容/高的電感的結(jié)構(gòu)周期性地重復(fù)。
參 照圖4，第一耦合元件320與第二耦合元件322形成為相互面對。由于第一耦 合元件320與第二耦合元件322在凸出的部分中距離變小，因此形成基于高的電容分量與 低的電感分量的耦合。在沒有形成第一耦合元件320和第二耦合元件322的部分中，形成基于低的電容 分量與高的電感分量的耦合。這種將高的電容與低的電容交替地重復(fù)的原因在于，最大化慢波結(jié)構(gòu)中的信號 的變緩。由于將連接到供電線的第一導(dǎo)電部件與連接到短路線的第二導(dǎo)電部件相隔預(yù)定 距離來布置，所以第一導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)電部件中產(chǎn)生行波(travellingwave)，而行波的 進(jìn)行可由慢波結(jié)構(gòu)變緩。圖4示出的慢波結(jié)構(gòu)中，由于通過第一耦合元件320和第二耦合元件322來減小 距離，所以能夠確保高的電容，因此能夠通過增加耦合來實現(xiàn)合適的輻射。另外，圖4中示出的慢波結(jié)構(gòu)中，由于在阻抗匹配部中使行波的速度變緩，所 以實質(zhì)上增加了阻抗匹配部的長度，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更充分地耦合，并將阻抗匹配部設(shè)計 為更小的尺寸。同時，當(dāng)通過慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計阻抗匹配部的結(jié)構(gòu)時，按不同的行波頻率實現(xiàn)多種 的信號的變緩(信號變緩程度根據(jù)頻率而不同)，這種現(xiàn)象能夠?qū)崿F(xiàn)在多種頻率產(chǎn)生共振 點，其結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)針對寬頻帶的阻抗匹配。圖5是示出針對圖4中示出的本發(fā)明的寬頻帶天線的反射損失的曲線圖，圖6是 示出一般倒F天線的反射損失的曲線圖。參照圖5和圖6，當(dāng)設(shè)置-IOdB為臨界值時，可以確定能夠獲得比倒F對于更寬 的頻帶的阻抗匹配。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶天線的結(jié)構(gòu)的圖。參照圖7，阻抗匹配部上結(jié)合具有高介電常數(shù)(permittivity)的介電質(zhì)700。當(dāng)在 阻抗匹配部上進(jìn)行匹配時，介電質(zhì)700可以進(jìn)行基于高介電常數(shù)引起的更高的電容的耦 合，并且通過高的介電常數(shù)來可變緩行波的速度。另外，當(dāng)將高介電常數(shù)的介電質(zhì)700結(jié)合到阻抗匹配部時，具有這種優(yōu)點， 艮口，通過高的電容將使反射損失的值更大，在需要高的反射損失的環(huán)境中，可使用如圖7 所示的結(jié)合高介電常數(shù)的介電質(zhì)的天線。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶天線的圖。參照圖8，相比于圖3中示出的天線，可以確認(rèn)在阻抗匹配部中的第一導(dǎo)電部件 和第二導(dǎo)電部件的寬度窄。阻抗匹配部的第一導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)電部件的寬度與電感值 相關(guān)，通過調(diào)整第一導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)電部件的寬度，可以進(jìn)行與耦合相關(guān)的電感值的調(diào)整。圖9是示出對于圖8中示出的天線的反射損失的曲線圖。參照圖9，當(dāng)使第一導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)電部件的寬度變窄時，可以確認(rèn)由于高的 電感分量而進(jìn)一步改善寬頻帶特性。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明又一實施例的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶天線的圖。參照圖10，與圖3中示出的天線相比較，使用兩個輻射體，可以確認(rèn)第二輻射體1000從第二導(dǎo)電部件的另一端延伸。
權(quán)利要求
1.一種利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶內(nèi)置型天線，其特征在于，包括阻抗匹配/供電部，具有從供電線延伸的第一導(dǎo)電部件和與所述第一導(dǎo)電部件相隔 預(yù)定距離并與所述接地電性連接的第二導(dǎo)電部件；至少一個輻射體，從所述阻抗匹配/供電部延伸，其中，所述阻抗匹配/供電部的第一導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)電部件形成慢波結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶內(nèi)置型天線，其特征在于，從所述形成 慢波結(jié)構(gòu)的阻抗匹配/供電部的第一導(dǎo)電部件凸出有多個第一耦合元件，從所述第二導(dǎo) 電部件凸出有多個第二導(dǎo)電部件，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件通過周期性地 凸出以形成慢波結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶內(nèi)置型天線，其特征在于，所述第一耦 合元件和所述第二耦合元件是矩形短截線。
4.如權(quán)利要求2所述的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶內(nèi)置型天線，其特征在于，形成所述慢 波結(jié)構(gòu)的第一耦合元件和第二耦合元件形成為重復(fù)高電容/低電感結(jié)構(gòu)和低電容/高電感 結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求2所述的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶內(nèi)置型天線，其特征在于，所述阻抗匹 配部上結(jié)合高介電常數(shù)的介電質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1所述的利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶內(nèi)置型天線，其特征在于，通過所述第 一導(dǎo)電部件和所述第二導(dǎo)電部件的寬度來調(diào)整與匹配相關(guān)的電感值。
7.—種寬頻帶內(nèi)置型天線，其特征在于，包括第一導(dǎo)電部件，與供電部電性結(jié)合；第二導(dǎo)電部件，與接地電性結(jié)合并與所述第一導(dǎo)電部件相隔預(yù)定距離；至少一個輻射體，從所述第一導(dǎo)電部件延伸并通過耦合供電來輻射RF信號，其中，在所述第一導(dǎo)電部件和所述第二導(dǎo)電部件產(chǎn)生行波，并形成用于使所述行波 的行進(jìn)變緩的周期性的慢波結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的寬頻帶內(nèi)置型天線，其特征在于，所述慢波結(jié)構(gòu)包括從所述第 一導(dǎo)電部件和所述第二導(dǎo)電部件周期性地凸出的矩形短截線。
9.如權(quán)利要求8所述的寬頻帶內(nèi)置型天線，其特征在于，所述多個短截線形成為在 所述第一導(dǎo)電部件和所述第二導(dǎo)電部件之間重復(fù)高電感/低電感結(jié)構(gòu)和低電感/高電感結(jié) 構(gòu)。
10.如權(quán)利要求7所述的寬頻帶內(nèi)置型天線，其特征在于，還包括結(jié)合到所述第一 導(dǎo)電部件和所述第二導(dǎo)電部件的高介電常數(shù)的介電質(zhì)。
11.如權(quán)利要求7所述的寬頻帶內(nèi)置型天線，其特征在于，通過調(diào)整所述第一導(dǎo)電部 件和所述第二導(dǎo)電部件的寬度，來調(diào)整與耦合匹配相關(guān)的電感值。
全文摘要
公開了一種利用慢波結(jié)構(gòu)的寬頻帶內(nèi)置型天線。公開的天線包括阻抗匹配/供電部，具有從供電線延伸的第一導(dǎo)電部件和與所述第一導(dǎo)電部件相隔預(yù)定距離并與所述接地電性連接的第二導(dǎo)電部件；至少一個輻射體，從所述阻抗匹配/供電部延伸，其中，所述阻抗匹配/供電部的第一導(dǎo)電部件和第二導(dǎo)電部件形成慢波結(jié)構(gòu)。根據(jù)公開的天線，通過將慢波結(jié)構(gòu)應(yīng)用到耦合匹配，具有低剖面結(jié)構(gòu)的同時，能夠解決倒F天線具有的關(guān)于窄頻帶特性的問題的優(yōu)點。
文檔編號H01Q1/24GK102017292SQ200980115696
公開日2011年4月13日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者金炳南 申請人:Ace技術(shù)株式會社