[发明专利]环形谐振器和天线

说明书

技术领域

本发明涉及在无线通讯设备中使用的高频环形谐振器和天线。

背景技术

无线通讯设备的优势在于它与有线通讯设备相比由于具有优异的便携性而很容易作为通讯设备来配置。在很多情况下，为了增强其便携性，这种设备还需要尺寸减小。因此，尺寸减小对于构成设备的元件来说也是必须的。

在高频滤波器、振荡器或诸如此类中使用的小型谐振器经常使用如图1所示的TEM模式一波长(TEM-mode-one-wavelength)环形谐振器。

上部导体101和下部导体102在介电基板100的相反表面上构成，因此构成一个波长的环形谐振器。输入信号通过耦合电容103施加在上部导体101上的一点。谐振信号从位于电长度对应于谐振频率半波长的点b输出，并通过耦合电容104，这样就配置成高-Q谐振器。

因为上导体101、耦合电容103、104等，可以通过印刷或光刻技术在介电基板100上形成，这样就有利于谐振器大规模生产并且具有对期望特性良好的可再现性。

为了减少一个波长谐振器的尺寸，就提出了在上部导体中配置间隙作为谐振线，将电容接入间隙，并且传输线与谐振器耦合，因而取得输出的方案。这种配置可以将谐振电路谐振线的长度减少到一个波长或更短，因而允许制造出小型谐振器结构。然而，谐振器的Q值可能由于谐振电路中集总常数的元件而减小。这样，这种谐振器与一波长环形谐振器相比就更会有受Q值衰减影响的趋势。

同时，环形天线作为天线在RF设备中使用已经为人们所熟知。图2示出一种环形谐振器的传统结构。作为具有对应于谐振器频率一个波长电长度的平衡转换电路的导体1101的末端与平衡不平衡转换器1102相连。在平衡不平衡转换器1102的不平衡转换电路产生输出。

简单结构的环形谐振器非常适合大规模生产并且具有对期望特性的良好再现性。

然而，原则上环形天线需要对应一个波长的线长。这就增加了特别是对于具有长波长的频带的尺寸，导致制造便携式射频设备的困难。

发明内容

本发明的第一目标在于在不产生Q值衰减的情况下，减少谐振器的尺寸。

第二目标在于减少环形天线结构的尺寸。

根据本发明，当TEM模式中的传输线是由两个导体构成，这些导体的末端就与另一线末端的反向极相连，因而就构造出在半波长模式下谐振的谐振器。这种结构，摆脱了线不连续性引起的Q值衰减，能够构成具有等同于一个波长谐振器高Q值的谐振器。而且，传输线长度令人满意地减小为一个波长谐振器的一半。因此，就有可能用这种结构来减小外形，而且很少有Q值衰减。

此时，因为没有具有衰减特性的线不连续性，天线可以如同一个波长环形天线一样高效率地构造。因此，就可能将尺寸减小到传统天线尺寸的一半。

而且，可以通过在环形天线电路中插入电容元件进一步减小尺寸。

附图说明    

图1是示出传统的一个波长环形谐振器的一个实例的示意图；

图2是示出传统一个波长环形天线的一个实例的示意图；

图3是本发明环形谐振器实施例的示意图；

图4是根据本发明的环形谐振器谐振状态的电流和电压分布图。

图5是图1的一个波长谐振器谐振状态的电流和电压分布图；

图6是示出图3的上部导体和下部导体具体结构的示意图；

图7是示出本发明环形天线的第一实施例的示意图；

图8是图2环形天线的谐振模式的电流和电压分布图；

图9是图7环形天线的谐振模式的电流和电压分布图；

图10是示出本发明环形天线的第二实施例的示意图；和

图11是示出图10的环形天线中上部导体、下部导体和电容元件具体结构的示意图，其中图11A是示出整体结构的示意图，并且图11B和11C是示出电容元件区域的其他结构俯视图。

图12是示出本发明环形天线的第三实施例的示意图；

图13是示出本发明环形天线的第四实施例的示意图；和

图14是示出图13的环形天线中上部导体、下部导体和电容元件具体结构的示意图，其中图14A是示出整体结构的示意图，并且图14B和14C是示出电容元件区域的其他结构俯视图。

具体实施方式

本发明的示范实施例将在下文中结合附图进行说明。

1.第一示范实施例