[发明专利]绝缘封装天线

说明书

相关申请的交叉参考

本申请是非临时申请，要求于2005年4月12日提交的名称为“绝缘封装天线(Dielectric Encapsulating Antenna)”的临时申请序列第60/670,932号的优先权，其全部内容结合与此作为参考。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及用于通信装置的天线领域，更具体地涉及具有在天线匹配电路和天线包覆模(overmolding)之间的间隙的天线。

背景技术

通常，诸如Edge、UMTS、和其它3G技术等多频带和多模式操作技术采用宽频带天线来支持宽操作频率操作范围。这种天线通常包括用来将天线连接到无线通信装置的连接器、小印刷电路组件上用来将无线通信装置匹配到天线的匹配电路、和实际的“有线”天线。连接器、匹配电路、和有线天线的部分接着以塑料模制，以提供刚性给组合结构并提供电及机械保护给匹配电路。这种包覆模完全封装天线连接器组件、印刷电路组件、和电匹配元件的部分以及天线组件的下部铰链部分。

图1示出根据现有技术的提供包覆模的示范性双频带天线。这种天线具有组成匹配电路的电元件。匹配电路的电元件包括电感器和电容器，用来提供双频带共振匹配功能以使得天线在790-1020MHz频带和1750-2010MHz频带效率最高。

图2示出根据现有技术的传统双频带天线的匹配电路。

如图1中所示，匹配电路被包覆模处理(例如，用塑料封装)，从而为天线系统提供结构支持和保护。这种设计的缺点是，包覆模显著地改变了天线的电特征。

图3示出根据现有技术的在已经被包覆模处理的天线组件和没有被包覆模处理的天线组件之间测量到的带宽差。如图3中所示，可用于表征天线性能的诸多参数之一是电压驻波比(VoltageStanding Wave Ratio，VSWR)。VSWR是沿负荷连接至的传输线的驻波图案最大/最小值之比。VSWR值的范围从1(匹配负荷)到短路负荷或开路负荷的无穷大。通常，无线天线的最大可接受VSWR值约为2.0。这与9.5dB的回波损耗近似相同。这样的回波损耗表明，从发射器(transmitter)到天线的信号大部分被辐射(即，90％被辐射，10％被反射)。1.5的VSWR值(14.5dB的回波损耗)表明信号的96％被辐射，4％被反射，这是认为是极好的。

在图3中，为具有(X)和不具有(O)包覆模的相同天线测量了VSWR，如图3所示，包覆模具有改变匹配电路的特征使得1750-2010MHz频带的带宽减少和频带中心下移的效果。这是因为包覆模具有比空气(即，近似自由空间)大的介电常数。通常，包覆模由塑料或橡胶制成，但是也可由各种材料制成。用于获得图3的比较数据的包覆模是介电常数为2.3的Santoprene ThermoplastcElastomer，而空气具有1.00054的介电常数。仅供参考，真空的介电常数为1.00000。

由于包覆模造成天线的电特征有显著变化有几个原因。实际上，所有无源电子器件展示出从理想电容器到理想电感器变化的寄生电容和电感。可看到，实际的电感器事实上以寄生电感和电容为特征。这有时与标准器件规格一起提供，或者他们可在自由空间中被测量。这些寄生器件可被整合进电路模制，以获得想要的匹配电路特征。通过在印刷电路组件上一致地模制匹配电路，尤其是由于电感器的寄生电容以及电容器的寄生电容的改变，电感器和电容器周围的节电常数被改变。结果是，由于有效元件模型已经从自由空间中的一个改变，从而整体匹配从自由空间降级。效果常常在较高频率更显著。

这种效果在图3中被很好地展示出来，其中高频带回波损耗在频率上已经降低，更重要地，其带宽减小。通过设计匹配，使得在包覆模处理和所形成的频率偏移后我们获得正确的中心频率，可处理频率偏移。然而，减少的带宽不易补偿，且在较宽频带中，天线不能被恢复。