[发明专利]用于天线的低损耗分层外壳

说明书

技术领域

本发明一般涉及便携式无线设备和包括无线功能的设备的天线 技术。本发明具体地涉及为了增强天线的效率进行的便携式无线设 备或包括无线功能的设备的外壳的材料和结构的选择。

背景技术

便携式无线设备通常包括内置的天线，这意味着该辐射天线元 件位于设备光滑的整体轮廓内部，而不存在天线引起的任何突起， 并且该辐射天线元件包含在该设备基本上连续的外壳内部。外壳应 该自然地使得无线电波的衰减尽可能地小，以便该外壳允许天线自 由地接收和发射射频传输。该辐射天线元件通常是扁平的并且包括 导电部分，条和/或片。该无线设备内部需要接地面并且该接地面相 对靠近该辐射天线元件以达到合适的运转。

现有技术出版物WO2005/034286公开了一种用于便携式无线设 备的组合天线和外壳结构。该发明的核心思想是将辐射天线元件 “烤”入外壳材料的内部，并使用一种电容性馈送将它耦合到收发 器的天线端口。从出版物EP1439602中了解到一种相对类似的解决 方案，该方案提到辐射天线元件还可以包括附着在外壳内表面的金 属薄片或其他导电材料。出版物JP2000114832公开了一种天线结 构，其中天线是一种内置的平面类型，即使为了使天线免受便携式 无线设备中其他部件的遮蔽衰减，为天线单独提供了外壳的突出部 分。现有技术出版物JP8279711建议将平面型天线置于外壳的外表 面处。另一现有技术出版物US5,455,596介绍了各种可用于便携式 无线设备的天线模块。

上文所述类型的天线在已知现有技术中的问题是在外壳材料中 的射频损耗效应。辐射天线元件本身内部的损耗通常不重要，因为 由诸如铜的导电性强的材料的足够厚的层制成辐射天线元件相对容 易，从而很大程度上消除了射频损耗。另一方面，外壳材料通常基 于其他理由而不是低RF损耗来选择。绝大多数便携式无线设备的外 壳是通过注塑制造的。用于注塑外壳的材料必须本质上具有在加工 中有利的性质。同样，完整的外壳必须具有足够的机械刚度和耐用 性以及尺寸精度，而且它必须充当例如装饰性喷涂之类的表面处理 的良好基础，。

在现有的技术文献中损耗的问题大多是以抽象论述的形式出现 的。出版物WO2005/034286要求“具有尽可能低的损耗的材料”； 出版物US5,455,596谈到一种“固化介电树脂薄膜”。其通常惯例 上以各种介电材料的相对电容率，也称作材料的介电常数来表征它 们的损耗。然而，实际损耗的一种更好的量度是所谓的介电损耗正 切(tan d)，即介电常数的虚部除以介电常数的实部。该介电损耗 正切通常是频率依赖的。例如，通常所使用的低频电路板材料FR-4 的相对电容率介于4.1和4.5之间，并且损耗正切值在1MHz处约是 0.02，而高频电路板材料，例如由Arlon电子材料公司制造的DiClad的相对电容率介于2.17和2.65之间，其在从1MHz至10MHz的范 围内的损耗正切值介于0.0008和0.0022之间。

用于注塑的最普遍的材料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚 碳酸酯(PC)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、 聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙烯(PVC)。在B.Riddle， J.Baker-Jarvis，J.Krupka在2003年3月的IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，Vol.51，No.3，pp.727-733的： “Complex Permittivity Measurements of Common Plastics Over Variable Temperatures”中可以找到这些材料在它们的纯粹形式下的 损耗正切值。在10-11GHz左右的频率和室温下，近似值为：ABS 0.006-0.009、PC0.0004-0.0006、HDPE0.0001-0.0002、PMMA 0.006-0.01、PP0.00007-0.0001、PS0.0004-0.0006和PVC0.005-0.008。

在很多情况下，用于注塑对象的材料是至少两种不同塑料的混 合物。例如玻璃纤维或类似的强化材料可以混合到塑料中以获得合 适的机械特性。