[實用新型]一種射頻芯片小天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820213623.7
• 申請日: 2008-11-20
• 公開（公告）號: CN201611683U
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉波
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大鵬光啟科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/10
• 代理公司: 深圳市永杰專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44238
• 代理人: 曹建軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及無線射頻器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的射頻芯片小天線。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體工藝的高度發(fā)展，對當(dāng)今的電子系統(tǒng)集成度提出了越來越高的要求，器件的小型化成為了整個產(chǎn)業(yè)非常關(guān)注的技術(shù)問題。然而，不同于IC芯片遵循“摩爾定律”的發(fā)展，作為電子系統(tǒng)的另外重要組成——射頻模塊，卻面臨著器件小型化的高難度技術(shù)挑戰(zhàn)。射頻模塊主要包括了混頻、功放、濾波、射頻信號傳輸、匹配網(wǎng)絡(luò)與天線等主要器件。其中，天線作為最終射頻信號的輻射單元和接收器件，其工作特性將直接影響整個電子系統(tǒng)的工作性能。然而天線的尺寸、帶寬、增益等重要指標(biāo)卻受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益極限、帶寬極限等)。這些指標(biāo)極限的基本原理使得天線的小型化技術(shù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其它器件，而由于射頻器件的電磁場分析的復(fù)雜性，逼近這些極限值都成為了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

同時，隨著現(xiàn)代電子系統(tǒng)的復(fù)雜化，多模服務(wù)的需求在無線通信、無線接入、衛(wèi)星通信、無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)中變得越來越重要。而多模服務(wù)的需求進(jìn)一步增大了小型化天線多模設(shè)計的復(fù)雜度。除去小型化的技術(shù)挑戰(zhàn)，天線的多模阻抗匹配也成為了天線技術(shù)的瓶頸。另一方面，多輸入多輸出系統(tǒng)(MIMO)在無線通信、無線數(shù)據(jù)服務(wù)領(lǐng)域的高速發(fā)展更進(jìn)一步苛刻地要求了天線尺寸的小型化并同時保證良好的隔離度、輻射性能以及抗干擾能力。然而，傳統(tǒng)的終端通信天線主要基于電單極子或偶極子的輻射原理進(jìn)行設(shè)計，比如最常用的平面反F天線(PIFA)。傳統(tǒng)天線的輻射工作頻率直接和天線的尺寸正相關(guān)，帶寬和天線的面積正相關(guān)，使得天線的設(shè)計通常需要半波長的物理長度。在一些更為復(fù)雜的電子系統(tǒng)中，天線需要多模工作，就需要在饋入天線前額外的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。但阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)額外的增加了電子系統(tǒng)的饋線設(shè)計、增大了射頻系統(tǒng)的面積同時匹配網(wǎng)絡(luò)還引入了不少的能量損耗，很難滿足低功耗的系統(tǒng)設(shè)計要求。因此，小型化、多模式的新型天線技術(shù)成為了當(dāng)代電子集成系統(tǒng)的一個重要技術(shù)瓶頸。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的射頻芯片小天線，突破傳統(tǒng)天線設(shè)計的框架，省去阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜設(shè)計，保證其小型化和多模化。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種射頻芯片小天線，包括兩片平板狀的相互平行的金屬片、饋線、接地線；所述兩片金屬片上均設(shè)置有可短接點，分別用于連接饋線和接地線。

其中，所述兩片金屬片上均鏤刻有一個金屬微結(jié)構(gòu)或者由至少兩個金屬微結(jié)構(gòu)組合而成的組陣結(jié)構(gòu)。

其中，所述兩片金屬片中，其中之一金屬片上鏤刻的金屬微結(jié)構(gòu)或者組陣結(jié)構(gòu)不同于另一金屬片上鏤刻的金屬微結(jié)構(gòu)或者組陣結(jié)構(gòu)。

其中，在每片金屬片上的金屬微結(jié)構(gòu)內(nèi)部，嵌入鏤刻有新的金屬微結(jié)構(gòu)。

其中，所述金屬微結(jié)構(gòu)的外部形狀為敞開式的圓形或者多邊形。

其中，所述兩片金屬片上所鏤刻的金屬微結(jié)構(gòu)為互補式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、互補式螺旋線結(jié)構(gòu)、開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、互補式彎折線結(jié)構(gòu)、開口螺旋環(huán)與彎折線混合結(jié)構(gòu)、開口螺旋環(huán)與雙開口螺旋環(huán)混合結(jié)構(gòu)中的任一種。

其中，所述兩片金屬片上均設(shè)有金屬化通孔，且所述兩片金屬片通過該金屬化通孔短接。

其中，所述兩片金屬片之間還包括實際填空介質(zhì)，所述兩片金屬片分別位于該實際填空介質(zhì)的上下兩層。

其中，所述實際填空介質(zhì)為空氣、陶瓷、或者介質(zhì)基板。

其中，所述饋線采用電感饋入方式或者電容饋入方式，所述接地線采用電感接地方式或者電容接地方式。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型的射頻芯片小天線的設(shè)計突破了傳統(tǒng)天線的設(shè)計框架，集成了新型人工電磁材料，因此其輻射具有非常豐富的色散特性，可以形成多種輻射模式，即可免去繁瑣的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，并可以通過調(diào)整饋線的饋入耦合方式、接地線接入方式、上下兩層金屬片上金屬微結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、上下兩層金屬片上金屬化通孔的位置、以及饋線與接地線與上下兩層金屬片的可短接點位置來進(jìn)行調(diào)諧，這種豐富的色散特性為多頻點的阻抗匹配帶來了極大的便利。同時，本實用新型的小天線采取芯片模式，因此可以充分利用輻射面積，逼近Chu?Limit的天線尺寸極限原理，且雙芯片的構(gòu)造也對局限電磁波、減少外界對天線工作的影響帶來技術(shù)優(yōu)勢。

綜上所述，本實用新型的射頻芯片小天線具有尺寸小、加工簡單、成本低廉、天線輻射面積利用率高、容易進(jìn)行多模天線匹配設(shè)計以及抗干擾能力強等優(yōu)點。從應(yīng)用領(lǐng)域劃分，射頻芯片小天線可以通過相應(yīng)的接口在以下無線設(shè)備環(huán)境中應(yīng)用：