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【专利摘要】本发明涉及一种制造平面天线的方法，所述平面天线包含至少一个具有波长λ的辐射源以及至少一个与所述辐射源相关联的导电平面。根据这一方法，按如下方式把导电平面分割为多个平导电表面：至少与所述源最接近的表面具有其表面面积处于(λ2/16)和(3.λ2/8)之间的形状与维度，并且经由表面小于导电表面的表面的导电带连接所述平导电表面，以减小所述平表面之间的耦合和感应漏电电流。
【专利说明】
平面天线
技术领域
[0001]本发明涉及天线领域，更具体地，涉及一种制造包含至少一个辐射源以及至少一个与所述辐射源相关联的导电平面的平面天线的方法。
[0002]本发明还涉及一种包含至少一个辐射源以及至少一个与所述辐射源相关联的导电平面的平面天线。
[0003]本发明还涉及一种包含这样一个平面天线的收发器。
【背景技术】
[0004]图1图示了平面天线I，平面天线I包含源2，源2耦合于包含η个叠加层的导电平面4，当对源2加电时，其适合于生成围绕导电平面4辐射的电场和磁场。例如，天线I可以为印刷在电子板上的天线，在这一情况下，导电平面4为电子板的电源平面。由于天线与导电平面4邻近，源2所辐射的磁场在导电平面4的各层的表面上生成感应电流。这一电流在天线的性能方面发挥了重要的作用。实际上已经注意到，导电平面4的表面对天线的阻抗、带宽、效率以及辐射图案的形状具有影响。更具体地，已经注意到，对于具有工作波长λ的天线，大于(λ2/(16)的导电平面4的表面面积会导致天线的辐射图案和增益在一个或多个空间方向的畸变。
[0005]将在图2中示出的IFA型天线(反F天线)的情况下，示出这样的功能障碍的一个示例。
[0006]图2中所示的天线在125mm长和50mm宽的矩形导电平面4的附近具有2.5GHz的工作频率。图3中示出了这一天线的辐射图案3D。从这一图中可以看出，天线2的辐射主要集中在导电平面4的低端附近，而且在这一导电平面的中心部分附近具有强失真。最大增益为4.7dB，并且在导电平面4的低端对其加以测量，在导电平面4的中心部分的水平面上，所测量的增益小于-6dB。于是，这导致了低端和中心部分之间1dB的损耗。
[0007]图4和图5为在图3的平面上的投影。
[0008]在示出了平面yz上的投影的图4中，分别在-135°(具有38°的开口(在_3dB处))处和在-45° (具有38°的开口)处可以看到两个主波瓣(lobe)。波瓣的最大增益为4.4dB。在中心部分上，最大增益为_6dB，而侧波瓣具有-3.9dB的增益。
[0009]在示出了平面xy上的投影的图5中，分别在-50°(具有30°的开口(在_3dB处))处和在-130° (具有40°的开口)处可以看到两个主波瓣。波瓣的最大增益为4.7dB。在中心部分上，最大增益为_6dB，而侧波瓣具有_2dB的增益。
[0010]示出了图2的天线的适应曲线的图6示出了 143MHz处的低带宽，S卩，2.5GHz上下约为5%的低带宽。
[0011]图7图示了图2的天线IFA的导电平面4的表面上所感应的电流的分布。这一图7示出了所述导电平面4的整个表面上的强电流损耗。全部沿具有与最大密度相关的大约_20dB(A/m)密度的导电平面4分布电流。
[0012]—种降低导电平面4对天线性能的影响的现有技术方案包括:把辐射源2与导电平面4相分隔一段距离，以能够限制它们的相互作用。
[0013]这一方案没有考虑制造集成于印刷电路上的平面天线所遇到的机械应力和障碍。
[0014]本发明的一个目的是克服以上所示出的现有技术的不足之处。
【发明内容】
[0015]通过制造平面天线的方法实现这一目的，该平面天线包括至少一个辐射具有波长λ的磁场的源以及至少一个与所述源相关联的导电平面。
[0016]根据本发明的所述方法，按如下方式把导电平面分割为多个连续的平导电表面:至少与所述源最接近的表面具有其表面面积处于(λ2/16)和(3.λ2/8)之间的形状与维度，并且经由表面面积小于导电表面的导电带的导电带连接两个连续的平导电表面，以减少感应漏电电流和所述平表面之间的耦合。
[0017]最好是，所述平导电表面和所述平导电带具有多边形形状。
[0018]根据第一实施例，平导电表面和平导电带具有矩形形状。
[0019]根据第二实施例，平导电表面和平导电带具有正方形形状。
[0020]作为选择，所述平导电带具有小于或者等于(λ2/100)的表面面积。
【附图说明】
[0021]在以下参照附图、通过非限制性示例所进行的描述中，将可发现本发明的其它特性与优点，其中:
[0022]图1(以上所描述的)图示了现有技术平面天线的一般化体系结构；
[0023]图2(以上所描述的)图示了现有技术IFA型天线(反F天线)；
[0024]图3和图4?5(以上所描述的)分别示出了图2的天线的3D辐射图案和2D极辐射图案；
[0025]图6示出了图2的天线的适应曲线；
[0026]图7图示了图2的天线的导电平面上的表面电流的分布；
[0027]图8图示了根据本发明的方法所实现的IFA型天线的第一示例；
[0028]图9为图8的天线的辐射图案3D;
[0029]图10和图11示出了图8的天线的极辐射图案2D;
[0030]图12示出了图8的天线的适应曲线；
[0031]图13图示了图8的天线的导电平面上的表面电流的分布；
[0032]图14图示了根据本发明的方法所实现的单极型天线的第二示例。
【具体实施方式】
[0033]在以下的描述中，相同的参照将指示现有技术天线与本发明天线共有的特性。
[0034]图8图示了平面天线10，平面天线10包含辐射波长为λ的磁场的源2，以及包含与源2相关联的η个叠加层(未在该图中加以显示)的导电平面4。导电平面4包含3个连续的平导电表面10、11以及12，每一个具有矩形形状。连续的平导电表面10、11以及12的各表面面积位于(λ2/16)和(3.λ2/8)之间。通过分割导电平面4的每一个层所获得的、而且具有小于导电表面10、11以及12的表面面积的表面面积的导电带8连接两个连续的平导电表面6。
[0035]图8中所述的天线具有2.5GHz的工作频率，并且包含125mm长和50mm宽的矩形导电平面4。图9中示出了这一天线的辐射图案3D，其中可以看出围绕导电平面4的中心部分均匀地分布的辐射。
[0036]最大增益为2dB，并且在导电平面4的中心部分左右对其进行测量，而在导电平面4的两个端点处所测量的增益为OdB。
[0037]图10和图11为在图9的平面上的投影。
[0038]在示出了平面yz上的投影的图10中，分别在+4°(具有103°的开口(_3dB))处和在177° (具有103°的开口)处可以看到两个主波瓣。波瓣的最大增益为2.3dB。这示出了平面yz上辐射的均匀性。
[0039]在示出了平面xy上的投影的图11中，分别在+170°(具有123°的开口(在_3dB处))处和在10° (具有123°的开口)处可以看到两个主波瓣。波瓣的最大增益为0.8dB。
[0040]在图示出了图8的天线的适应曲线的12中，可以看出，相对图2的天线，明显地提高了带宽，将其增加至237MHz，8卩，在2.5GHz处约10%。
[0041]图13图示了图8的天线IFA的导电平面4的表面上所感应电流的密度的分布。在这一图中，可以看到导电平面4的整个表面上的电流的大幅度的减少。在最接近源2的平表面10上所述密度最大，在中心平表面11上降低，而在最远离所述源的平表面12上实际为O。
[0042]在图14中所示的天线上，独立于导电平面上分割的平表面10、11、12和13，把源2设置在地平面20上。在这一情况下，按与图13的天线相同的方式进行导电平面的分割，其中把源2直接设置在导电平面的第一平表面10上。
[0043]注意，图13和图14的天线包含3个以上的连续的平导电表面，所述连续的平导电表面具有任何在以下两个方面进行了优化的多边形形状:一方面允许其在印刷电路上的安装，另一方面可把它们相应的表面面积维持在(λ2/16)和(3.λ2/8)之间。平导电带8也可具有表面面积小于(λ2/100)的任何多边形形状。
[0044]例如，可以把根据本发明的天线集成于诸如遥控器的收发器中，或者集成于移动电话、平板计算机、路由器或者微型计算机中。
[0045]很显然，根据本发明的导电平面4的分割明显改进了天线的阻抗、带宽、效率以及辐射图案形状。
【主权项】
1.制造平面天线的方法，所述平面天线包含至少一个具有波长λ的辐射源(2)以及至少一个与所述辐射源(2)相关联的导电平面(4)，所述方法的特征在于，按如下方式把导电平面分割为多个平导电表面(10，11，12):至少与所述源最接近的表面具有其表面面积处于(λ2/16)和(3.λ2/8)之间的形状与维度，并且经由表面面积小于导电表面(10，11，12)的表面面积的导电带(8)连接两个连续的平导电表面(10，11，12)，以减小感应漏电电流和所述平表面(10，11，12)之间的耦合。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述平导电表面(10，11，12)和所述平导电带(8)具有多边形形状。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述平导电表面(10，11，12)和所述平导电带(8)具有矩形形状。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述平导电表面(10，11，12)和所述平导电带(8)具有正方形形状。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述平导电带(8)具有小于或者等于(λ2/100)的表面面积。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，在多个叠加的导电平面(4)上分割所述平导电表面(10，11，12)和所述平导电带(8)。7.平面天线，包含至少一个辐射源(2)以及至少一个与所述辐射源(2)相关联的导电平面(4)，其特征在于，所述导电平面(4)包含多个连续的平导电表面(10，11，12)，其中，至少与所述源最接近的表面具有其表面面积处于(λ2/16)和(3.λ2/8)之间的形状与维度，并且通过表面面积小于导电表面(10，11，12)的表面面积的导电带(8)连接两个连续的平导电表面(10,11,12)。8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，每一个平导电表面(10，11，12)和每一个平导电带(10，11，12)具有多边形形状。9.根据权利要求7所述的天线，其中，每一个表面导电平面(10，11，12)和每一个平导电带(10，11，12)具有正方形形状。10.根据权利要求7所述的天线，其中，每一个表面导电平面(10，11，12)和每一个平导电带(10，11，12)具有矩形形状。11.根据权利要求7所述的天线，包含至少两个叠加的导电平面。12.收发器，其特征在于，其包含根据权利要求7?11之一所述的天线。
【文档编号】H01Q1/24GK105849972SQ201580003294
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年1月7日
【发明人】I.马斯里, T.沃翁格, S.B.格艾, P.布兰克
【申请人】施耐德电器工业公司