专利名称：紧密贴片天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种紧密贴片天线。贴片天线，也称作矩形微带天线，在现有技术状态下是已知的。它们包括单个金属贴片和介电基片，该单个金属贴片悬置在接地平面上方，而该介电基片布置在接地平面与金属贴片之间；天线组件一般包含在塑料盖中，该塑料盖保护天线免遭可能的损坏。它们用在各种用途中，因为它们结构紧凑、重量轻、轮廓小、几何形状可与表面相适、及最后容易与信号供给网(它可以包括放大器、滤波器和/或功率分配器)对接。缺点包括中-低效率(由于低成本材料)、固有地窄的操作频带(由于谐振型操作)、及在基片中的激励表面波的非远程能力，这些激励表面波是寄生辐射的根源。贴片天线的操作是谐振型的，并且谐振频率主要取决于印刷区域的形状和大小，并且取决于基片的介电常数。取而代之的是，输入阻抗取决于供给点，借此为了供给天线，应该选择一模式，该天线取得在与希望阻抗相对应的点附近的信号。 如果天线用在射频中，则金属贴片具有与一半波长相等的长度。微带天线与常规微波天线相比具有各种优点，因为它们可以容易地覆盖宽范围的频率，典型地从IOOMHz至IOOGHz0所述天线重量轻、体积小、机械强度高、及生产成本低。然而，它们具有与窄频带和与约六分贝的很低增益相关的某些缺点；频带可以通过使用高介电常数介电层而增大，并且增益可以借助于微带天线阵列而增大。如果采用的基片很薄，并且具有高介电常数，则微带线的辐射现象已知被显著地减小。因为这些原因，当要提供具有高辐射效率的微带天线时，低介电常数的厚基片是优选的。贴片的长度强烈地确定谐振频率，并且是确定频带的关键参数；的确，典型地微带天线与通常谐振天线的带宽相比，具有小得多的带宽。基片的增大高度和较小介电常数可以增大带宽，但这可导致与选中的集成规模不相容的几何参数。大致上，谐振频率与电介质的长度和与电介质的相对介电常数都成反比。由于用于真实贴片的宽度和长度具有有限尺度，所以在边缘处的场经受边缘效应。这种效应是由于要求场线穿过不均匀介质，该不均匀介质包括两种分离电介质基片和空气。有其它贴片天线，这些贴片天线高度频繁地用在无线发射中，具有与波长的1/4相等的长度，及具有对于接地平面短路的辐射金属贴片，如PIFA天线(平面倒置F-天线)。鉴于现有技术的状态，本发明的目的是提供一种紧密贴片天线，该紧密贴片天线与已知天线不同。按照本发明的天线具有小尺寸，并且在谐振频率下优选地具有带宽的高度选择性。按照本发明，所述目的由一种紧密贴片天线实现，该紧密贴片天线特别是要安装在机动车辆中，该紧密贴片天线包括供电带状辐射元件；接地平面，所述带状辐射元件在第一端部处借助于金属联系连接到该接地平面上，并且在与第一端部相对的第二端部处借助于可变电容器连接到该接地平面上；印刷电路，其底部表面与接地平面是整体的；介电材料层，布置在带状辐射元件与印刷电路之间，所述带状辐射元件与所述接地平面大体相平行，其特征在于，所述介电材料层具有范围从3至6的相对介电常数、和范围从O. 03至O.I的损耗因数。本发明的特征和优点由其实际实施例的如下详细描述将成为显然的，该实际实施例作为非限制性例子表示在附图
中，在附图中图I是按照本发明实施例的紧密贴片天线的俯视图；图2是在图I中的天线的图示横截面图；图3和图4表示在图I中的天线根据频率的增益的图；图5是按照本发明实施例的变形的紧密贴片天线的图示横截面图；图6是在图5中的紧密贴片天线的俯视图；·
图7表示在图5中的天线根据频率的增益的图；图8表示机动车辆，在该机动车辆中，已经安装在图I或图5中的紧密贴片天线；图9更详细地表示在图I或图5中的紧密贴片天线，该紧密贴片天线固定到机动车辆上。参照图I和图2，表示按照本发明实施例的一种紧密贴片天线。天线包括带状金属元件或微带I，该带状金属元件或微带I优选地具有与例如频率Fo = 434MHz的谐振频率的波长的1/4相等的长度。所述带状金属元件I在一个端部11处接地GND，并且在相对端部12处连接到可变电容器5上，该可变电容器5接地；所述可变电容器5被调整，以将天线的谐振电路调谐到对于操作频率的谐振。天线包括具有印刷电路的平基座2，该平基座2的完全镀铜底部正面是接地平面3 ;带状金属元件I与接地平面3相平行。天线相对于接地平面的高度h是约7mm ;在带状金属元件I与接地平面3之间的空间部分地用印刷电路的材料和部分地用介电材料6填充，该介电材料6具有适当介电常数和适当损耗因数。介电材料6，在特定塑料中，粘结到带状辐射元件I上，并且粘结到具有印刷电路的平基座2上，因而即使在可探测到的、强烈机械震动存在的情况下，例如如果天线安装在汽车中，也得到刚性的、牢固平面结构。天线包括小微带7,该小微带7与带状金属元件I成整体，并且适于向天线供电；通过微带7也进行阻抗匹配。具体地说，带状金属元件I在端部11的侧部上包括小矩形裂口 15，该小矩形裂口 15向端部12延伸。裂口端部14是在微带7与金属元件I之间的接触点。按照本发明的紧密贴片天线的几何形状是矩形类型的，但从而金属元件I大于介电层6，并且小于具有接地平面3的印刷电路2。介电材料层6具有范围在3至6之间的相对介电常数ε r，这允许减小贴片天线的尺寸；的确，可以使用金属带状元件，该金属带状元件具有与波长的1/4相等的长度，而天线的厚度小于一厘米。况且，介电材料层6具有范围从O. 03至O. 1，优选地从O. 05至O. 1，的损耗因数
tan δ E，这允许带宽增大到天线的谐振频率，即允许带宽调谐到其谐振频率，而不使天线的适当操作无效。的确，借助于具有小于0.03(例如，0.01)的损耗因数tanS E的介电材料，可能得到非常苛刻的天线，该天线难以制造和校准，并且该天线相对于天线的寿命可失去其谐振频率。为了不使天线的适当操作频率经过数年而无效，没有对关于谐振频率的带宽变窄的需要，特别是在机动车辆或汽车用途的领域中；具有非常窄带宽的天线可能是苛刻的，并且其谐振频率由于在例如机动车辆上发现的机械和热应力，可能显著地变化。具体地说，范围在O. 05至O. I之间的介电材料的损耗因数tans ε的选择，允许在一方面对具有如减小不希望干扰和信号的带宽的天线的需要、与另一方面对容易制造和校准，并且特别是具有长寿命，的天线的需要之间的良好平衡。例如，可以用来填充在金属元件I与接地平面3之间的空间的某些介电材料，是具有介电常数4. 7和损耗因数O. 03的FR4材料(玻璃纤维增强环氧树脂)，并且特别是具有介电常数3. 7和损耗因数O. 06的PMMA材料(甲基丙烯酸甲酯)，或者是具有介电常数3. 5和损耗因数O. 09的ABS材料(丙烯腈二乙烯丁二烯)。天线呈现调谐到频率范围在300兆赫兹至I吉赫兹之间的谐振，并且介电材料允许调谐成，使它与各种用途需要相匹配。然而，有对于至少等于或大于15MHz的带宽的需要。图3表示AG天线和VSWR(电压驻波比)的反增益图，即如果电介质是PMMA，则根据频率，按分贝指示在驻波图案的最大和最小电压值之间的比值的参数；在谐振频率Fo =434MHz上对中的带宽是15MHz，具有某些分贝的增益。图4表示如果电介质是ABS材料，则根据频率，按分贝的AG天线和VSWR的反增益 图；在谐振频率Fo = 434MHz上对中的带宽是25MHz，具有某些分贝的增益，但小于在图3中的天线的增益。按照本发明实施例的变型的紧密贴片天线表示在图5和6中。所述天线由于SAW滤波器20的存在，与在图I和2中的天线不同，该SAW滤波器20具有对应阻抗匹配电路21，该对应阻抗匹配电路21与小微带7相联接，该小微带7允许向天线供电。SAW滤波器20允许天线选择性地增大，特别是如果天线用在汽车中，同时保持天线的机械稳定性和高可能性，如在图7中的AG天线的反增益图所示，具有在谐振频率Fo =434MHz上对中的带宽。按照本发明的天线适于用在数据传输和接收系统中，这些数据传输和接收系统用于车辆，优选地用于机动车辆。天线首先布置在不透气的塑料盖200内，该塑料盖200固定到机动车辆202的车架201上，优选地固定到机动车辆202的车架201的底部的外表面上，具体地说，在车架201的底部的中部部分203中，如图8和9所示；塑料盖200可以简单地借助于螺钉或螺栓固定到机动车辆的车架201上，这些螺钉或螺栓与盖的孔、和与在机动车辆的底部的外表面上制成的孔相配合。天线主要构造成，接收从特定发射器300发射的数据，这些特定发射器300用于轮胎301的压力，布置在轮胎本身内部；优选地，所述发射器是在同一申请人的专利申请EP 1787831中描述的那些发射器。具体地说，所述发射器与轮胎阀相关联，如在专利申请EP 1787831中的图中和在其说明书中描述的那样；每个发射器300适于进行信号的脉冲-位置调制(PPM)，该信号指示轮胎301的压力。按照本发明的紧密贴片天线适于从所述发射器300接收脉冲调制信号。按照本发明的紧密贴片天线连接到接收器(在图中未表示)上，该接收器布置在机动车辆内部，以解调由天线接收的信号。
权利要求
1.一种紧密贴片天线，特别是用来安装在车辆中，包括供电带状辐射元件(I);接地平面(3)，所述带状辐射元件在第一端部(11)借助于金属联系连接到该接地平面(3)上，并且在与第一端部相对的第二端部(12)借助于可变电容器(5)连接到该接地平面(3)上；印刷电路(2)，其底部表面与接地平面(3)是整体的；介电材料层￠)，其布置在所述带状辐射元件(I)与所述印刷电路(2)之间，所述带状辐射元件(I)与所述接地平面(3)大体相平行，其特征在于，所述介电材料层(6)具有3至6范围的相对介电常数和O. 03至O. I范围的损耗因数。
2.根据权利要求I所述的紧密贴片天线，其特征在于，所述带状辐射元件(I)具有与波长的1/4相等的长度。
3.根据权利要求I所述的紧密贴片天线，其特征在于，所述介电材料层(6)具有范围在O. 05至O. I之间的损耗因数。
4.根据权利要求I所述的紧密贴片天线，其特征在于，在带状辐射元件(I)与接地平面(2)之间的天线的高度小于1cm。
5.根据权利要求I所述的紧密贴片天线，其特征在于，在带状辐射元件(I)与接地平面(2)之间的天线的高度大体是7_。
6.根据权利要求I所述的紧密贴片天线，其特征在于，所述带状辐射元件(I)包括裂口(15)，并且所述天线包括金属联系(7)，该金属联系(7)用来向所述带状辐射元件(I)供电，布置在所述裂口(15)内部，并且与所述裂口(15)的内边缘(14)相接触。
7.根据权利要求I所述的紧密贴片天线，其特征在于，它包括金属联系(7)和SAW滤波器(20)，该金属联系(7)用来向所述带状辐射元件(I)供电，连接到所述带状辐射元件(I)的一个端部(14)上，该SAW滤波器(20)具有对应的阻抗匹配电路(21)，该阻抗匹配电路(21)连接在所述带状辐射元件(I)的所述端部(14)与所述金属联系(7)之间。
8.根据权利要求I所述的紧密贴片天线，其特征在于，天线构造成，呈现调谐到频率范围从300兆赫兹至I吉赫兹的谐振。
9.一种车辆，包括车架(201)和至少一对设有轮胎(301)的车轮，至少一个轮胎设有指示轮胎压力的信号发射器(300)，所述车辆包括至少一个信号的接收设备，该至少一个信号从所述至少一个发射器发射，所述接收设备包括天线(200)，其特征在于，所述天线连接到车辆的车架(201)上，并且天线是在以上权利要求任一项中限定的紧密贴片天线。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述天线连接到车辆车架的底部的外表面上。
11.根据权利要求9或10所述的车辆，其特征在于，所述天线布置在不透气的塑料盖(200)中，该塑料盖(200)固定到车辆的车架上。
全文摘要
描述了一种紧密贴片天线，该紧密贴片天线特别是用来安装在车辆中，包括供电带状辐射元件(1)和接地平面(3)。带状辐射元件在第一端部(11)借助于金属联系连接到接地平面上，并且在与第一端部相对的第二端部(12)借助于可变电容器(5)连接到接地平面上。紧密贴片天线包括印刷电路(2)，其底部表面与接地平面(3)是整体的；介电材料层(6)，布置在带状辐射元件(1)与印刷电路(2)之间；带状辐射元件(1)与接地平面(3)大体相平行。介电材料层具有范围在3至6之间的相对介电常数和范围在0.03至0.1之间的损耗因数。
文档编号H01Q1/32GK102906937SQ201180024910
公开日2013年1月30日 申请日期2011年5月20日 优先权日2010年5月21日
发明者圭多·莫伊拉吉, 卢卡·莫伊拉吉, 保罗·莫伊拉吉 申请人:圭多·莫伊拉吉公司之电子通讯有限合伙公司