[发明专利]平面天线设备

说明书

技术领域

本发明涉及意欲固定到平面的天线，用于射频设备，比如一个蜂窝电话，GPS定位系统，和其它的RF应用。本发明还涉及一种方法，用于在衬底上制造导电图形。

背景技术

在许多现有的应用中都提供一个RF天线以便能够通信，比如蜂窝电话，GPS系统，无线数据网络等等。在一些情况下，设备配备有天线，例如在一个蜂窝电话上的一个短棒单元。然而在其他情况下，需要提供一个外部连接的天线。此外，对于诸如汽车中使用的蜂窝电话之类的应用设备，期望提供一个附加的天线来增强信号强度。出于此目的的传统的天线通常被外部地安装在车辆上。这就增加了风隙噪声，易于被损坏，而且有损于车辆的外观。

对于这种类型的任何天线应用，需要考虑各种问题。脱离开上述所指出的问题，天线应该提供最大的有效面积，同时最好是外表不突出显眼的。安装应该简单，而且电学上和结构上是可靠的。

已经建议通过粘附一个阵列到一个汽车的一个车窗的内侧来提供一种天线。Shoemaker的美国专利No.5363114描述了一个平面、螺旋形的天线，它被粘附到一个载体层，并然后被粘附到一个适当的车辆表面。该公开的天线具有一种螺旋形构图的布置。

本发明的一个目的是提供用于安装在平面表面上的一种改进的天线。

发明概述

按照本发明的一个方面，提供一种平面天线，包括由两个方形元件形成的一个矩形导电元件，通过一个中央定位的并分叉的、具有两个引线的返回导线在矩形内限定方形元件，每个方形元件在一端上被连接到一个连接器元件并在另一端上被连接到所述返回导线，其中选择方形元件的尺寸以便对于所选择的射频有最大的增益，其特征在于天线进一步包括一个或多个附加的但是部分的方形元件，每个附加的部分方形元件在一端邻近相应的方形元件终止，并在一边上由返回导线的一个引线限定。

应该明白，术语平面意味着平坦的表面和平滑曲线的表面，比如一个汽车挡风玻璃的形状。

本发明的天线布置比现有的设计具有许多优点。在打算的应用中，天线被粘附到一个现有的表面(比如一个窗)，不需要导电元件本身结构坚硬，因而能够使用稀疏的几何结构。此外，这能够使天线具有一个相当大的有效面积，因为它被安装在一个表面上而不是独立式的。另外，由于具有水平和垂直布置的元件，天线能良好地接收垂直或水平极化的信号，在由于建筑物和其他结构出现造成散射的应用中这是很有利的。

此外，本发明提供了一种方法，用于在一个衬底上提供导电元件，包括步骤：

使用导电墨水在一个衬底上印刷一个期望的导电图形；和

在一个电镀过程中使用从导电墨水形成的图形作为一个电极，在导电图形上电沉积另外的导电材料。

便利的是，导电材料可以是铜。电镀过程的参数将取决于所选择的工艺，但应该是提供一足够厚度的铜，而不是沉积过多的铜使图形变得易于出机械故障。发明者已经发现在蜂窝电话应用中，大约25微米的厚度是合适的。

图形适于通过使用一种丝网印刷工艺来印刷。在实践中，可以印刷一大张柔性材料并使用适当的工具切割以提供许多天线阵列。

在沉积之后，最好施加一种双面的粘着膜(最好是透明的)，以提供用于粘附到期望表面的机构，并防止铜的腐蚀。

发明者对于天线的实际制造已经研究了各种方法。虽然在此解释了本发明，但应该明白，本发明可以等效地应用于衬底器件上其他导体的制造。单独的使用导电墨水不会提供天线的适当电阻特性，在经过了大量的反复试验后才能得出把电沉积增加到印刷方法中。

附图简述

现在将结合附图描述本发明的一个实施例，其中：

图1是本发明设备一个实施例的一个平面图；

图2示意地显示了能够进行多设备连接的本发明另一个实施例的连接；和

图3是图2的连接器布置的一个分解图。

发明详述

本发明主要针对被设计为作为一个另外附加设备粘附到一个表面的设备进行描述。然而，应该清楚的是，发明的天线设计可以被形成为一个物品的一部分，或形成在例如一个车辆的一部分或一个电子设备的外壳内。

图1显示了本发明的一个实施例，适于作为在蜂窝电话频率，全球卫星定位(GPS)频率和个人通信系统(PCS)频率的频带上使用的一个多频带天线。