[发明专利]对辐射缝隙平面天线的改进

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于辐射缝隙的紧凑平面天线。

背景技术

近来，使用诸如WIFI(无线保真)、WIMAX(微波存取全球互通)、DVB-T、DVB-H(数字视频广播)或其他类似技术这样的应用，诸如便携式移动电话、智能电话、PDA(个人数字助理)这样的移动或游牧(nomadic)终端的发展和设计为用来接受电视或相关服务的多媒体便携式数据终端的发展得到了稳定地成长。

为了接受这些类型的应用，终端装有天线，更具体地说是在UHF波段操作的天线，即覆盖470MHz到862MHz频率的波段或更高的波段。

事实上，集成在游牧或移动终端中的天线的设计的主要限制是大带宽、UHF波段的最低频率以及紧凑程度。

在可以被集成的天线中，特别存在一种由辐射缝隙构成的平面天线。然而在接地面中蚀刻为直线形状的辐射缝隙呈现出以λg/2为模的长度，其中λg是在所述操作频率下缝隙中的引导波长(guided wavelength)。由此，如图1所示，在直线缝隙1在公知电介质基板上制造的接地平面2中蚀刻且通过直接同轴线或通过使用公知的knorr描述的电磁耦合技术在3处馈电的情况下，所有的场线同相地辐射且指向相同的方向，如箭头F所示。

在如图2所示公知的形式的2.4GHz辐射缝隙中，场线的指向归因于通过缝隙长度方向感应的电流。所述电流用通过图2的缝隙1的长度方向的电流向量V来表示。

图1和图2所示的设计是在已完成的接地平面中的2.4GHz辐射缝隙的设计，其中所述接地平面具有111.2mm×60.5mm的尺度。在这种情况下，所选的电介质基板是公知基板Rogers 4003，其物理参数是厚度0.8mm，介电常数ε_r＝3.38，损耗角正切δ＝0.0027。

在图1和图2的情况下，缝隙通过末端短路的微带线3激励。这种类型的激励遵从如Knorr所定义的微带线到缝隙线的耦合的条件(参考J.B.Knorr“Slot lined transition”IEEE Trans.Microwave Theory and Techniques，pages548-554，May 1974)。在这种情况下，缝隙的特性如下：

缝隙长度：42.4mm(～λg/2)

缝隙宽度：0.5mm

如本领域技术人员所知，该缝隙具有对于操作频率来说不能忽略的长度，这使得这种天线难以集成到移动终端中。由于这个事实，为了降低整体尺度，如图3所示，一种已知的实践是将缝隙10的臂10a、10b弯曲为螺旋形。然而，如后文中更详细说明的那样，这样的辐射缝隙的辐射效率显著地降低了。

在图3中，已示出了蚀刻在电介质基板的接地平面11中的缝隙10。该缝隙10由微带线按照Knorr式馈电在它的中间部分12馈电。该缝隙包含两个臂10a、10b，其中每一个臂都显著地折叠为在臂的末端开口的矩形形状。臂10a和10b这种特殊的形状使得可以限制天线总的整体尺寸。在这种情况下，纵向尺度从42.4mm降低到在垂直方向为8.05mm的长度9.5mm。

如图4所示，分别给出了具有上文给定尺度的依照图1的天线和依照图3的天线在不同频率下的效率，可以注意到在2.4GHz处辐射效率从约95％到50％的下降。这可以通过这样的事实来解释，当臂10a或10b被弯曲时，在天线的平行部分中的场线，如图3中的箭头F1和F2所示，显著地相互抵消，这降低了这种类型的天线的辐射效率。

发明内容

由此，本发明涉及一种平面缝隙天线，其配备有可以特别地补偿辐射效率的损耗的装置。

由此，本发明涉及一种紧凑平面天线，包括，在以至少一个接地平面为特征的基板上，辐射缝隙形成具有平行臂部分的至少一个折叠臂，其特征在于在两个连续的臂部分之间包括至少一个反相装置，所述反相装置这样定位在臂中，其方式是平行臂部分的场分量被叠加到一起。

依照一个实施例，所述反相装置由交叉形状地连接缝隙的两边的两个桥，以及接地平面构成，所述接地平面在所述反相装置的水平上包含形成开路的装置。优选地两个桥均由在所述基板的两个不同平面中蚀刻的微带线构成。

依照另一实施例，所述桥可以由连接所述缝隙的两边的分立元件制成。

依照本发明的一个实施例，形成开路的装置由基板中的缝隙组成。

依照本发明的其他特征，所述接地平面包括未金属化区域，其目的是防止来自接地平面的切口的长度方向作用到电路的开放电路的寄生谐振。接地平面的所述缝隙或切口展开到这些未金属化区域中。