相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2014年3月26日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序號(hào)61/970,432的權(quán)益，該申請(qǐng)被整體地通過(guò)引用結(jié)合到本文中。

本公開(kāi)一般地涉及一種天線結(jié)構(gòu)，并且更具體地涉及包括電介質(zhì)加載的天線結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

本節(jié)意圖向讀者介紹各種技術(shù)方面，其可與下面描述的本實(shí)施例有關(guān)。本討論被認(rèn)為在為讀者提供背景信息以促進(jìn)對(duì)本公開(kāi)的各種方面的更好理解方面有幫助。因此，應(yīng)理解的是將就此來(lái)閱讀這些敘述。

在今天的許多通信系統(tǒng)中存在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。在系統(tǒng)中使用的許多通信設(shè)備包括用于對(duì)接到網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)天線。這些通信設(shè)備常常包括但不限于機(jī)頂盒、網(wǎng)關(guān)、蜂窩或無(wú)線電話、電視、家用計(jì)算機(jī)、媒體內(nèi)容播放器等。此外，這些通信設(shè)備中的許多可包括用于不同類型的網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)接口。因此，在通信設(shè)備上或其中可存在一個(gè)或多個(gè)天線。

隨著通信設(shè)備繼續(xù)在尺寸方面變得更小，還可減少在通信設(shè)備中為包括（多個(gè)）天線的通信電路分配的空間。天線所需的尺寸或空間可取決于多個(gè)因素而改變，包括通信網(wǎng)絡(luò)和所使用的天線類型的選擇。一個(gè)特定操作情形涉及到在2.4千兆赫（ghz）家用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中使用倒f天線。圖1a—1c圖示出被結(jié)合到位于通信設(shè)備內(nèi)部的印刷電路板上的示例性倒f天線設(shè)計(jì)。倒f天線使用多層印刷電路板的頂部和底部導(dǎo)電銅層。導(dǎo)電銅層被用層間通孔結(jié)合在一起以形成天線的元件。

圖1a包括導(dǎo)電元件105。元件105以類似于接地平面上的單極天線的特性操作。元件115的一端在離元件105的一端為預(yù)定距離的點(diǎn)處連接到元件105。元件115的另一端連接到元件120。元件120是到電路的接口點(diǎn)，諸如到通信電路的連接點(diǎn)。元件105的長(zhǎng)度被選擇成近似天線的操作頻率的四分之一波長(zhǎng)。從元件105的末端到與元件115的連接點(diǎn)的距離被選擇成使得輻射電阻盡可能接近于用于被連接到元件120的通信電路的操作阻抗或電阻。最接近于元件115的元件105的末端被連接到另一導(dǎo)電元件110的一端。元件110的另一端被進(jìn)一步連接到導(dǎo)電銅接地平面125。元件110的添加對(duì)倒f天線的結(jié)構(gòu)而言是重要的。由于天線長(zhǎng)度通常被選擇成小于用于天線的操作頻率的全波長(zhǎng)，所以用于天線的電接口可等價(jià)于與低值電容元件串聯(lián)的電阻元件而進(jìn)行電操作。元件110與添加與天線中的其余等價(jià)元件并聯(lián)的電感器類似地進(jìn)行電操作。因此，元件110減少用于天線的等價(jià)串聯(lián)電容的效果。雖然可使用串聯(lián)電容的添加來(lái)減小天線的尺寸，但是另外的串聯(lián)電容的位置和量還可導(dǎo)致不期望的效果，包括天線阻抗或電阻的退化和天線輻射圖的退化。

圖1b包括分別地標(biāo)記為106、111和126的元件105、110和125的鏡像。圖1b不包括元件115和120。圖1a和圖1a中的鏡像元件105、106、110和111被使用通孔130a—n連接在一起。圖1a和圖1b中的鏡像接地平面125和126被使用通孔135a—n連接在一起。通孔130a—n和135a—n在用于天線的操作或諧振頻率的波長(zhǎng)的小部分處被間隔開(kāi)。因此，元件的鏡像集合有效地充當(dāng)元件的單個(gè)集合并作為其來(lái)進(jìn)行操作。元件150和106的其它末端被擱置斷開(kāi)或未被連接。元件105和106的這些末端也被保持在離導(dǎo)電接地平面125和126的一定距離處，使得任何非期望或雜散電容被保持到最小值，以便對(duì)天線的調(diào)諧或諧振頻率具有可忽略的影響。

圖1c示出了針對(duì)圖1a和圖1b描述的元件的三維視圖。

印刷電路板天線（諸如在圖1a—1c中描述的倒f天線）另外依賴于與天線周?chē)脑筒牧舷嚓P(guān)聯(lián)的特性，以便確定天線物理參數(shù)與天線電氣操作參數(shù)之間的關(guān)系。物理參數(shù)（包括元件的尺寸、厚度以及長(zhǎng)度）連同用于與天線一起使用的材料的導(dǎo)電性和介電常數(shù)一起確定用于天線的電操作頻率。圖1a—1c中的天線依賴于作為物理參數(shù)中的一個(gè)的與空氣相關(guān)聯(lián)的介電常數(shù)值（例如，等于一的介電常數(shù)值）以確定電參數(shù)，并且因此確定構(gòu)建天線的物理參數(shù)或尺寸。然而，給定對(duì)設(shè)備中的空間的日益增加的約束，期望具有小物理參數(shù)的天線，如前所述。因此，需要開(kāi)發(fā)一種在保持相同或類似電操作參數(shù)的同時(shí)在物理尺寸方面小于常規(guī)印刷電路板天線的印刷電路板天線。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開(kāi)的一方面，描述了一種天線結(jié)構(gòu)。該天線結(jié)構(gòu)包括形成天線結(jié)構(gòu)的第一部分的第一組導(dǎo)電元件以及形成天線結(jié)構(gòu)的第二部分的第二組導(dǎo)電元件，所述第一組導(dǎo)電元件在多層印刷電路板的第一層上形成，第二組導(dǎo)電元件在多層印刷電路板的第二層上平行于第一組導(dǎo)電元件形成，其中，第一層和第二層是多層印刷電路板的內(nèi)層。

根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，描述了一種通信裝置。該通信裝置包括能夠進(jìn)行發(fā)射和接收信號(hào)中的至少一個(gè)的電路以及被耦合到該電路的天線。該天線還包括在多層印刷電路板的第一層上形成天線結(jié)構(gòu)的第一部分的第一組導(dǎo)電元件和在多層印刷電路板的第二層上形成天線結(jié)構(gòu)的第二部分的第二組導(dǎo)電元件。第二組導(dǎo)電元件與第一組導(dǎo)電元件平行地形成，其中，第一層和第二層是多層印刷電路板的內(nèi)層。

附圖說(shuō)明

根據(jù)要結(jié)合附圖來(lái)閱讀的優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本公開(kāi)的這些及其它方面、特征以及優(yōu)點(diǎn)將被描述或變得顯而易見(jiàn)。

圖1a是示例性天線的第一視圖的圖；

圖1b是示例性天線的第二視圖的圖；

圖1c是示例性天線的第三視圖的圖；

圖2是根據(jù)本公開(kāi)的各方面的示例性通信設(shè)備的框圖；

圖3是根據(jù)本公開(kāi)的各方面的示例性天線的三維圖；

圖4是根據(jù)本公開(kāi)的各方面的與示例性天線相關(guān)聯(lián)的印刷電路板結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖5是根據(jù)本公開(kāi)的各方面的另一示例性天線的三維圖；

圖6是圖示出根據(jù)本公開(kāi)的各方面的示例性天線的特性的圖；以及

圖7是根據(jù)本公開(kāi)的各方面的用于制造天線的示例性過(guò)程的流程圖。

應(yīng)理解的是（多個(gè)）圖是出于說(shuō)明本公開(kāi)的概念的目的，并且不一定是用于說(shuō)明本公開(kāi)的唯一可能配置，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的。

具體實(shí)施方式

應(yīng)理解的是圖中所示的元件可用各種形式的硬件、軟件或其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，在一個(gè)或多個(gè)被適當(dāng)編程的通用設(shè)備（其可包括處理器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口）上用硬件和軟件的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)這些元件。在本文中，短語(yǔ)“耦合”被定義成表示直接地連接到或者通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間部件間接地連接。此類中間部件可包括基于硬件和軟件兩者的部件。

本描述說(shuō)明了本公開(kāi)的原理。因此將認(rèn)識(shí)到的是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)各種布置，其雖然未在本文中明確地描述或示出，但體現(xiàn)本公開(kāi)的原理并被包括在其范圍內(nèi)。

在本文中記載的所有示例和有條件語(yǔ)言意圖用于教育目的以幫助讀者理解本公開(kāi)的原理和由本發(fā)明人貢獻(xiàn)的用以增進(jìn)本領(lǐng)域的概念，并且應(yīng)被解釋為不限于此類具體記載的示例和條件。

此外，在本文中記載本公開(kāi)的原理、方面和實(shí)施例以及其特定示例的所有敘述意圖涵蓋其結(jié)構(gòu)和功能等價(jià)物兩者。另外，意圖在于此類等價(jià)物包括當(dāng)前已知等價(jià)物以及未來(lái)開(kāi)發(fā)的等價(jià)物兩者，即執(zhí)行相同功能（無(wú)論結(jié)構(gòu)如何）的開(kāi)發(fā)的任何元件。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是在本文中提出的圖表示體現(xiàn)本公開(kāi)的原理的說(shuō)明性電路和元件的概念圖。

可通過(guò)使用專用硬件以及能夠與適當(dāng)軟件相關(guān)聯(lián)地執(zhí)行軟件的硬件來(lái)提供圖中所示的各種元件的功能。當(dāng)由處理器提供時(shí)，該功能可由單個(gè)專用處理器、由單個(gè)共享處理器或由多個(gè)單獨(dú)處理器（其中的某些可被共享）提供。此外，不應(yīng)將術(shù)語(yǔ)“處理器”或“控制器”的明確使用解釋成專門(mén)地指代能夠執(zhí)行軟件的硬件，并且可隱含地包括（在沒(méi)有限制的情況下）數(shù)字信號(hào)處理器（dsp）硬件、用于存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器（rom）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ram）以及非易失儲(chǔ)存器。

本公開(kāi)是針對(duì)與減小被用作通信電路的一部分的天線的尺寸有關(guān)的問(wèn)題。隨著使用天線的設(shè)備在尺寸方面繼續(xù)縮小，用于部件（包括天線）的高效封裝和結(jié)構(gòu)變得更加重要?？捎秒姴僮鲄?shù)與物理特性之間的約束和固有權(quán)衡來(lái)限制天線設(shè)計(jì)。本公開(kāi)嘗試解決這些問(wèn)題中的至少某些。

本公開(kāi)的實(shí)施例涉及一種天線，其被印刷到印刷電路板上或其中并利用印刷電路板材料作為與用于天線的電氣性質(zhì)相關(guān)聯(lián)的電介質(zhì)元件的一部分以便減小天線的物理尺寸。該天線在電路板的內(nèi)層上平行地放置用于天線的導(dǎo)電元件，其中該導(dǎo)電元件在電路板中被使用通孔連接在一起。結(jié)合天線來(lái)描述印刷電路板結(jié)構(gòu)。在印刷電路板結(jié)構(gòu)中，四個(gè)銅表面或?qū)颖粖A在三個(gè)材料區(qū)周?chē)?。第一和第二層是被材料圍繞的內(nèi)層，而第三和第四層是印刷電路板結(jié)構(gòu)的頂層和底層。因此，天線結(jié)構(gòu)位于被用于印刷電路板的材料內(nèi)。

基于用于實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，用于天線的輻射場(chǎng)在進(jìn)入空中之前對(duì)稱地通過(guò)印刷電路板材料。用于印刷電路板材料的介電常數(shù)大于用于空氣的介電常數(shù)或比其更大。較高的介電常數(shù)產(chǎn)生用于天線的電氣性質(zhì)與物理性質(zhì)之間的關(guān)系的變化，在保持類似操作或諧振頻率的同時(shí)導(dǎo)致用于天線的減小的物理尺寸。另外，可使用電路板材料作為電介質(zhì)來(lái)將天線的一端電容耦合或加載到接地平面以便進(jìn)一步減小天線的尺寸。

本文所述的是用于實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)天線的機(jī)制。特別地，相對(duì)于倒f天線來(lái)描述該機(jī)制。重要的是注意到該機(jī)制可適于在其它天線設(shè)計(jì)中使用，特別是傳統(tǒng)上可被設(shè)計(jì)成在與在印刷電路板上實(shí)現(xiàn)的空氣電介質(zhì)接口設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的頻率下操作的那些。該機(jī)制進(jìn)一步對(duì)處于在對(duì)于其而言微帶或貼片天線可切合實(shí)際的頻率范圍以下的頻率（例如，在2.5ghz以下的頻率）的天線設(shè)計(jì)有用。例如，用僅較小的修改，就可以將下面描述的實(shí)施例修改成用包括在通信設(shè)備中的偶極天線工作或用所述通信設(shè)備工作。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，示出了根據(jù)本公開(kāi)的各方面的通信設(shè)備200的實(shí)施例的框圖。通信設(shè)備200可被用作通信接收機(jī)、發(fā)射機(jī)和/或收發(fā)機(jī)設(shè)備（包括但不限于手持式無(wú)線電、機(jī)頂盒、網(wǎng)關(guān)、調(diào)制解調(diào)器、蜂窩或無(wú)線電話、電視、家用計(jì)算機(jī)、平板電腦以及媒體內(nèi)容播放器）的一部分。通信設(shè)備200可包括到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)接口，包括但不限于wi-fi、電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（ieee）標(biāo)準(zhǔn)802.11或其它類似的無(wú)線通信協(xié)議。重要的是要注意到為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)而未示出作為獨(dú)立設(shè)備或被結(jié)合為另一設(shè)備的一部分的通信設(shè)備200的完全操作所必要的多個(gè)部件和互連，因?yàn)槲词境龅牟考?duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是公知的。

通信設(shè)備200包括與其它處理電路（諸如內(nèi)容源和/或內(nèi)容重放設(shè)備）對(duì)接的通信電路210，未被示出。通信電路210連接到天線220。天線220提供到電波的接口以進(jìn)行信號(hào)到和從通信設(shè)備200的發(fā)射和接收。

通信電路210包括用于改善通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)由天線220對(duì)接到另一設(shè)備的信號(hào)的發(fā)射和接收的電路。從天線220接收到的信號(hào)可被低噪聲放大器放大，并且被一組濾波器、混頻器和振蕩器調(diào)諧。已調(diào)諧信號(hào)可被數(shù)字化并進(jìn)一步被解調(diào)和解碼。已解碼信號(hào)可被提供到其它處理電路。另外，通信電路210生成、轉(zhuǎn)換和/或格式化來(lái)自其它處理電路的輸入信號(hào)（例如，音頻、視頻或數(shù)據(jù)信號(hào)）以便通過(guò)天線220進(jìn)行發(fā)射。通信電路210可包括用于增加通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)從通信設(shè)備200發(fā)送的信號(hào)的發(fā)射信號(hào)水平的功率放大器。施加到從天線220接收到的信號(hào)的放大以及用于由天線220發(fā)射的信號(hào)的放大的調(diào)整可被通信電路210中的電路控制，或者可被其它處理電路控制。

通信電路210還包括用以向其它處理電路（未示出）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（例如，音頻和/或視頻信號(hào)）的接口。通信電路200進(jìn)一步將數(shù)據(jù)放大并處理以便將數(shù)據(jù)提供給天線220以用于傳輸或者將數(shù)據(jù)提供給其它處理電路。通信電路210可以采用模擬或數(shù)字信號(hào)格式接收或發(fā)送音頻、視頻和/或數(shù)據(jù)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，通信電路210具有用于將數(shù)據(jù)傳送到其它處理電路的以太網(wǎng)接口和用于與天線220通信的正交頻分復(fù)用（ofdm）接口。通信電路210包括用于將信號(hào)在以太網(wǎng)格式與ofdm格式之間轉(zhuǎn)換的處理電路。

天線220在通信電路210與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間對(duì)接信號(hào)。在優(yōu)選實(shí)施例中，天線220是倒f天線，并且被進(jìn)一步結(jié)合到印刷電路板（諸如被用于通信電路210的印刷電路板）中。該天線使用位于印刷電路板的內(nèi)層上的成對(duì)導(dǎo)電元件。該對(duì)元件被使用印刷電路板中的通孔連接在一起，允許每對(duì)元件作為一個(gè)元件來(lái)操作。下面將描述關(guān)于天線（諸如天線220）的更多細(xì)節(jié)。

重要的是注意到可在通信設(shè)備200中使用多于一個(gè)天線220。多于一個(gè)天線的使用提供另外的性能能力和控制選項(xiàng)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可使第一天線在第一取向或軸中取向，并且第二天線在第二取向或軸中取向。在另一實(shí)施例中，可將兩個(gè)天線在通信設(shè)備200或包括通信設(shè)備200的更大設(shè)備的相對(duì)末端處在物理上間隔開(kāi)。如本文所述的實(shí)施例中的多個(gè)天線的使用允許如取向控制、分集發(fā)射或接收、天線轉(zhuǎn)向（steering）以及多輸入多輸出信號(hào)發(fā)射和接收這樣的性能改善。

圖2中的通信設(shè)備200主要被描述為用本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)（諸如wifi或ieee802.11）進(jìn)行操作。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是可使用結(jié)合了無(wú)線物理接口的其它網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。例如，通信設(shè)備200可容易地與藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)、wimax網(wǎng)絡(luò)或任何數(shù)目的蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一起使用。此外，可替換地或同時(shí)地一起使用多于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，示出了使用本公開(kāi)的各方面的示例性天線300的三維圖。天線300可被用作通信設(shè)備（諸如圖2中描述的通信設(shè)備200）的一部分。此外，可將天線300包括在較大的多功能設(shè)備中，諸如但不限于手持式無(wú)線電、機(jī)頂盒、網(wǎng)關(guān)、調(diào)制解調(diào)器、蜂窩或無(wú)線電話、電視、家用計(jì)算機(jī)、平板電腦以及媒體內(nèi)容播放器。

天線300包括導(dǎo)電元件305和306。元件305在更接近于元件305的末端中的一個(gè)的點(diǎn)處通過(guò)導(dǎo)電元件315連接到元件320。最接近于元件315的元件305和元件306的末端被分別地連接到導(dǎo)電元件310和311的一端。元件310和311的其它末端被分別地進(jìn)一步連接到接地平面325和326。元件305和305以及310和311被使用通孔330a—n連接在一起。接地平面325和326被使用通孔335a—n連接在一起。元件305和306、310和311以及325和326之間的物理區(qū)域被材料340占用。直接地在元件305和306、310和311以及325和326以上和以下的物理區(qū)域分別地被材料345和350占用。除了如在這里描述的之外，天線300以及特別是元件305和306、310和311、315、320以及325和326的操作類似于用于針對(duì)圖1a—1c中的天線描述的類似編號(hào)元件的操作。此外，材料340、345和350在圖3中被示為透明的。然而，材料340、345和/或350可以是半透明的、透明的（translucent）、不透明的、或在其之間的任何光電容率（lightpermittivity）范圍。

天線300描述了被結(jié)合到通信設(shè)備內(nèi)部的印刷電路中的示例性倒f天線設(shè)計(jì)。不同于先前的印刷電路板天線（諸如圖1a—1c中描述的天線），天線300將導(dǎo)電元件放置在印刷電路板材料內(nèi)，并且使用層間通孔來(lái)形成天線的元件。

材料340、345和350包括印刷電路板材料。印刷電路板材料通常具有大于空氣且在三與五之間的范圍中的介電常數(shù)值。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用稱為fr-4的普通印刷電路板材料，并且其具有等于4.5的介電常數(shù)值。通過(guò)將用于天線300的導(dǎo)電元件浸沒(méi)或圍繞在具有大于空氣的介電常數(shù)值的材料345和350中，由天線300的輻射圖產(chǎn)生的電磁波將變慢，與介電常數(shù)值的平方根成比例。因此，波長(zhǎng)變得較小，允許通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)減小針對(duì)相同操作頻率的天線的有效物理長(zhǎng)度。

在物理上不可能將整個(gè)近和遠(yuǎn)電磁輻射場(chǎng)浸沒(méi)到作為印刷電路板天線（諸如天線300）的一部分的材料345和350中。然而，來(lái)自存在于近輻射場(chǎng)中的天線345和350的電介質(zhì)加載對(duì)用于天線300的諧振頻率產(chǎn)生明顯且顯著的影響。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于材料345和350兩者而言等于.025英寸的厚度與在沒(méi)有材料345和350的情況相比將用于天線300的諧振頻率降低大約百分之五。元件305和306的物理長(zhǎng)度可由于電介質(zhì)加載而被縮短，以便使天線300的諧振頻率返回到期望的諧振或操作頻率范圍。對(duì)導(dǎo)電元件使用內(nèi)層實(shí)施方式的天線（諸如天線300）占用較少空間，并且物理上在尺寸方面比使用外層實(shí)施方式的類似結(jié)構(gòu)（例如，圖1a—1c中描述的天線）更小。

通孔330a—n連同通孔335a—n一起被示為通過(guò)材料340的層間通孔，并且還在通過(guò)材料345和350之后出現(xiàn)在頂部和底部處。通孔330a—n可為天線300的輻射提供另外的導(dǎo)電表面。如先前所述，通孔被以針對(duì)用于天線300的操作頻率的波長(zhǎng)的一小部分（例如，波長(zhǎng)的十分之一）間隔開(kāi)。小的間距促使通孔如同其是連續(xù)的那樣起作用，并且導(dǎo)致用于天線300的另外的金屬表面面積和材料厚度。該另外的金屬表面面積減少了電阻損耗并改善天線效率。然而，通過(guò)材料345和350的通孔還可進(jìn)一步減小天線300的尺寸或長(zhǎng)度。在替換實(shí)施例中，通孔330a—n和/或通孔335a—n可僅通過(guò)材料340且并不通過(guò)材料345和350繼續(xù)，然而，還可使用此替換實(shí)施例來(lái)減少上述添加的益處。僅通過(guò)以連接內(nèi)層且未通過(guò)至頂面和底面的通孔被稱為盲孔。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，示出了根據(jù)本公開(kāi)的各方面的與示例性天線相關(guān)聯(lián)的印刷電路板結(jié)構(gòu)400的圖。特別地，將相對(duì)于圖3中描述的天線300來(lái)描述電路板結(jié)構(gòu)400。在這里將不會(huì)詳細(xì)地描述用于印刷電路板的結(jié)構(gòu)和制造過(guò)程，因?yàn)槠涫潜绢I(lǐng)域技術(shù)人員公知的。

電路板結(jié)構(gòu)400包括圍繞材料區(qū)440的第一導(dǎo)電元件區(qū)425和第二導(dǎo)電區(qū)430。另外的材料區(qū)445和450分別地位于在導(dǎo)電區(qū)425以上和導(dǎo)電區(qū)430以下的區(qū)域中。另外的導(dǎo)電區(qū)455和460分別地位于材料區(qū)445的頂面和材料區(qū)450的底面上。

每個(gè)導(dǎo)電區(qū)425、430、455以及460通常是非常薄的。在導(dǎo)電區(qū)425、430、455和460中使用的導(dǎo)電材料通常是銅或銅合金。然而，可以以純或合金形式來(lái)使用其它導(dǎo)電材料，諸如銀、鉑或金。材料區(qū)440、445以及450可使用普通印刷電路板材料，諸如fr-4等。在材料區(qū)440中使用的材料可與被用于材料區(qū)445和450的材料相同或不同。另外，材料區(qū)440可以是與材料區(qū)445和450相同或不同的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，用于導(dǎo)電區(qū)425、430、455和460的厚度是.0025英寸，用于材料區(qū)440的厚度是.0125英寸，并且用于材料區(qū)445和450的厚度是.025英寸?？墒褂闷渌穸取Ｈ欢?，重要的是注意到天線300的操作依賴于用于材料區(qū)445和450中的材料的介電常數(shù)值以及該材料的厚度。由本實(shí)施例的原理實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)將受到材料區(qū)445和450中的材料的厚度以及用于該材料的介電常數(shù)值的影響。

此外，電路板結(jié)構(gòu)400圖示出包括兩個(gè)內(nèi)層以及兩個(gè)外層的多層板，稱為四層板。其它實(shí)施例可利用更多層。例如，在另一實(shí)施例中，電路板結(jié)構(gòu)可使用八層印刷電路板，其包括七個(gè)材料區(qū)和六個(gè)導(dǎo)電區(qū)。為了最大地受益于本公開(kāi)的原理，多層板的最內(nèi)層或?qū)щ妳^(qū)應(yīng)被用于天線結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電元件。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，示出了使用本公開(kāi)的各方面的另一示例性天線500的三維圖。天線500可被用作通信設(shè)備（諸如圖2中描述的通信設(shè)備200）的一部分。此外，可將天線500包括在較大的多功能設(shè)備中，諸如但不限于手持式無(wú)線電、機(jī)頂盒、網(wǎng)關(guān)、調(diào)制解調(diào)器、蜂窩或無(wú)線電話、電視、家用計(jì)算機(jī)、平板電腦以及媒體內(nèi)容播放器。除了如在這里描述的之外，天線500的元件以與針對(duì)圖3中描述的天線300描述的類似編號(hào)元件類似的方式被定位并運(yùn)行。

天線500還包括分別地標(biāo)記為527和528的接地平面525和接地平面526的一部分。部分527和528分別緊密接近于元件505和506的開(kāi)放或未連接末端定位。天線500中的配置在部分527和528處將元件505和506的末端電容加載或電容耦合到地。如上所述，對(duì)于天線的操作而言一般不期望電容加載。然而，天線500中的配置產(chǎn)生電容耦合，其被集中到元件505和506的末端并被通過(guò)材料540、545以及550介電加載。

另外的電容耦合進(jìn)一步降低用于天線500的操作或諧振頻率。因此，可減小天線500的尺寸，主要是通過(guò)減小元件505和506的長(zhǎng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，元件505和506的長(zhǎng)度與16.6mm的原始長(zhǎng)度相比被減小至10.4毫米（mm）。另外，接地平面527和528的更緊密接近將天線500的總長(zhǎng)度從26.6mm減小至12.3mm。

圖6圖示出根據(jù)本公開(kāi)的各方面的天線500的電氣特性的圖表600。圖表600表示用于天線500的回波損耗的標(biāo)量值對(duì)比在天線電氣端子（例如，元件520）處測(cè)量的頻率。圖表600包括以兆赫（mhz）為單位來(lái)顯示頻率的x軸610。圖表600還包括以分貝（db）為單位來(lái)顯示被顯示為（s1,1）的回波損耗的y軸620。線630顯示用于天線500的回波損耗的值對(duì)比頻率。點(diǎn)640顯示用于回波損耗的最小值，表示天線500與元件520處的預(yù)期電路阻抗之間的最佳阻抗匹配點(diǎn)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，示出了根據(jù)本公開(kāi)的各方面的用于制造天線的示例性過(guò)程700的流程圖。過(guò)程700可被結(jié)合為用于制造天線（諸如先前在圖3中描述的天線300或先前在圖5中描述的天線300）的過(guò)程的一部分。過(guò)程700還可被結(jié)合為用于制造通信設(shè)備（諸如在圖2中描述的通信設(shè)備200）的過(guò)程的一部分。過(guò)程700還可依賴于某些制造技術(shù)和材料，包括但不限于在圖4中描述的技術(shù)和材料。在這里將不會(huì)進(jìn)一步描述關(guān)于制造天線和/或設(shè)備所需的某些制造技術(shù)的特定細(xì)節(jié)，因?yàn)槠鋵?duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是公知的。

過(guò)程700使用印刷電路板的兩個(gè)內(nèi)層來(lái)形成天線，作為制造過(guò)程的一部分。內(nèi)層被通過(guò)還在制造過(guò)程中形成的多個(gè)導(dǎo)電導(dǎo)通孔或元件而被連接。在一個(gè)實(shí)施例中，由過(guò)程700形成的天線是意圖在2.5ghz或更低的頻率下操作的倒f天線。

在步驟710處，使用第一組導(dǎo)電元件在多層印刷電路板的第一層上形成天線結(jié)構(gòu)的第一部分。在步驟720處，使用第二組導(dǎo)電元件在多層印刷電路板的第二層上形成天線結(jié)構(gòu)的第二部分。重要的是注意到第一和第二組導(dǎo)電元件被形成為使得第二組導(dǎo)電元件與第一組導(dǎo)電元件平行。接下來(lái)，在步驟730處，多個(gè)導(dǎo)電導(dǎo)通孔或元件被形成為將第一組導(dǎo)電元件連接到在步驟710和720處形成的第二組導(dǎo)電元件。重要的是注意到在步驟730處可使用其它連接結(jié)構(gòu)，或者連接步驟730可被組合為步驟710和/或步驟720的固有部分。

在某些實(shí)施例中，可繼續(xù)過(guò)程700，以便形成與用于天線的接地平面有關(guān)的另外的結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電接地平面的一部分和第二導(dǎo)電接地平面的一部分被電容耦合到第一組導(dǎo)電元件的一部分和第二組導(dǎo)電元件的一部分時(shí)，接地平面可減小天線結(jié)構(gòu)的尺寸。

在步驟740處，在多層印刷電路板的第一層上形成第一導(dǎo)電接地平面。在步驟750處，在多層印刷電路板的第二層上形成第二導(dǎo)電接地平面，使得第二導(dǎo)電接地平面與第一導(dǎo)電接地平面平行。最后，在步驟760處，多個(gè)導(dǎo)電導(dǎo)通孔或元件將第一導(dǎo)電接地平面和第二導(dǎo)電接地平面連接在一起。如先前的步驟730一樣，步驟760處的連接可通過(guò)除通孔連接之外的機(jī)制完成，或者可將步驟730結(jié)合到步驟740和750中。

本文中的實(shí)施例描述了一種天線，其被印刷到印刷電路板上或其中并利用印刷電路板材料作為與用于天線的電氣性質(zhì)相關(guān)聯(lián)的電介質(zhì)元件的一部分以便減小天線的物理尺寸。該天線被描述為被用作通信設(shè)備的一部分。該天線在電路板的內(nèi)層上放置用于天線的導(dǎo)電元件，其中該導(dǎo)電元件被使用在電路板中的通孔連接在一起。

在本實(shí)施例中描述的配置有效地在天線的整個(gè)導(dǎo)電表面周?chē)胖秒娊橘|(zhì)材料。因此，用于天線的輻射場(chǎng)在進(jìn)入空中之前對(duì)稱地通過(guò)印刷電路板材料。用于印刷電路板材料的介電常數(shù)大于用于空氣的介電常數(shù)。較高的介電常數(shù)產(chǎn)生用于天線的電氣性質(zhì)與物理性質(zhì)之間的關(guān)系的變化，在保持類似操作或諧振頻率的同時(shí)導(dǎo)致用于天線的減小的物理尺寸。另外，可使用電路板材料作為電介質(zhì)來(lái)將天線的一端電容耦合或加載到接地平面以便進(jìn)一步減小天線的尺寸。

雖然在本文中已詳細(xì)地示出并描述了結(jié)合了本公開(kāi)的教導(dǎo)的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地設(shè)計(jì)仍結(jié)合這些教導(dǎo)的許多其它不同實(shí)施例。已使用電介質(zhì)加載（其意圖是說(shuō)明性且非限制性的）描述了天線的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)注意的是可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上面教導(dǎo)來(lái)進(jìn)行修改和變更。因此將理解的是可在由所附權(quán)利要求概括的本公開(kāi)的范圍內(nèi)公開(kāi)的本公開(kāi)的實(shí)施例中進(jìn)行改變。