專利名稱：單分支多頻帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及天線,更具體地,涉及能夠以多個頻帶工作的緊湊天線(compactantenna)。
背景技術(shù)：
下列專利文獻(xiàn)被認(rèn)為代表現(xiàn)有技術(shù)。
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美國專利7，053，844,7,835，707 和 6，975，278。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種在無線通信設(shè)備中使用的緊湊的單分支多頻帶天線。因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種多頻帶天線，該多頻帶天線包括接地平面；開放端輻射元件，相對于接地平面偏移并在饋電點(diǎn)處被饋電，該開放端輻射元件以第一頻帶進(jìn)行輻射；以及導(dǎo)電的接地腿部，在饋電點(diǎn)與接地平面之間延伸，該導(dǎo)電的接地腿部將開放端輻射元件電連接到接地平面，該導(dǎo)電的接地腿部以第二頻帶進(jìn)行輻射，并且具有至少等于對應(yīng)于第二頻帶的波長的約四分之一的電長度。優(yōu)選地，開放端輻射元件和導(dǎo)電的接地腿部被設(shè)置為緊鄰接地平面，并且接地腿部是折疊的。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，開放端輻射元件由不導(dǎo)電載體支撐。優(yōu)選地,開放端福射元件包括位于載體的上表面上的起始區(qū)段(initialsection)和位于載體的下表面上的開放端末端區(qū)段(terminal section)。優(yōu)選地，起始區(qū)段和末端區(qū)段通過過孔或鍍通孔部件而電連接。優(yōu)選地，接地腿部位于載體的上表面上。優(yōu)選地，接地腿部平行于開放端輻射元件的起始區(qū)段延伸，并且延伸到接地平面的邊緣且與該邊緣間隔有間隙。優(yōu)選地,第一頻帶包括低頻帶。優(yōu)選地,第二頻帶包括高頻帶。優(yōu)選地，高頻帶的帶寬大于低頻帶的帶寬。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例，開放端輻射元件和接地腿部布置在接地平面之上。優(yōu)選地，開放端輻射元件和接地腿部由導(dǎo)電的支撐結(jié)構(gòu)支撐。優(yōu)選地,第一頻帶包括高頻帶。
優(yōu)選地,第二頻帶包括低頻帶。
根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實(shí)施例，接地腿部變換開放端輻射元件的阻抗。
優(yōu)選地，開放端輻射元件包括多頻帶天線的唯一開放端輻射元件。
優(yōu)選地，開放端輻射元件和接地腿部包括整體式結(jié)構(gòu)。


根據(jù)以下結(jié)合附圖所進(jìn)行的詳細(xì)描述，將更充分地了解和理解本發(fā)明，在附圖中
圖1A、圖IB和圖IC分別是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造和工作的天線的簡化俯視圖、底面圖和透視圖2是示出了圖IA至圖IC中示出的類型的天線的回波損耗的曲線圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造和工作的天線的簡化透視圖；以及
圖4是示出了圖3中示出的類型的天線的回波損耗的曲線圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在，參照圖1A、圖IB和圖1C，其分別是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造和工作的天線的簡化俯視圖、底面圖和透視圖。
由圖IA至圖IC可知，提供了天線100，該天線100包括優(yōu)選地與不導(dǎo)電載體104鄰接的接地平面102。開放端輻射元件106被設(shè)置成緊鄰接地平面102，并且且優(yōu)選地由載體 104來支撐。開放端輻射元件106優(yōu)選地以第一頻帶進(jìn)行輻射。根據(jù)對圖IA至圖IC的考慮容易理解，開放端輻射元件106是天線100的唯一開放端輻射分支。盡管如此，天線100 仍作為多頻帶天線來工作且能夠以至少兩個頻帶進(jìn)行輻射，如將在以下更詳細(xì)地說明的那樣。
由圖IA中非常清楚地看出，開放端輻射元件106優(yōu)選地包括位于載體104的上表面110上的起始區(qū)段108。由圖IC中非常清楚地看出，開放端輻射元件106的起始區(qū)段 108優(yōu)選地在區(qū)域112穿過載體104。然后，區(qū)段108纏繞在載體104上以形成末端開放端區(qū)段114，該末端開放端區(qū)段114優(yōu)選地位于載體104的下表面116上，由圖IB非常清楚地看出。
在圖IA至圖IC中示出的實(shí)施例中，區(qū)段108被示為在區(qū)域112中向下延伸穿過載體104。區(qū)域112可以包括過孔或鍍通孔部件，通過過孔或鍍通孔部件建立了開放端輻射元件106的起始區(qū)段108和末端區(qū)段114之間的電接觸。
開放端輻射元件106優(yōu)選地在饋電點(diǎn)118處被饋電，該饋電點(diǎn)118優(yōu)選地鄰近于接地平面102的上邊緣120且與接地平面102的上邊緣120隔開。饋電點(diǎn)118優(yōu)選地連接到饋線122，該饋線122可以可選地包括多個匹配電路部件并且優(yōu)選地端接于射頻輸入點(diǎn) 124 處。
提供了電氣且物理上延長的、優(yōu)選地折疊的導(dǎo)電接地腿部126，該接地腿部126在饋電點(diǎn)118與接地平面102之間延伸且優(yōu)選地設(shè)置成緊鄰接地平面102。接地腿部126用于將開放端輻射元件106電連接到接地平面102。接地腿部126優(yōu)選地位于載體104的上表面110上。接地腿部126優(yōu)選地平行于開放端輻射元件106的第一區(qū)段108延伸，并且且延伸到接地平面的邊緣120且與接地平面的邊緣120間隔了小間隙128。然而，應(yīng)理解， 接地腿部126和/或開放端輻射元件106的其他定向也是可能的。
應(yīng)進(jìn)一步理解的是，雖然此處為了區(qū)別開放端輻射元件106和接地腿部126的不同功能而將開放端輻射元件106與接地腿部126區(qū)分開，但開放端輻射元件106和接地腿部126優(yōu)選地形成為整體式結(jié)構(gòu)。如在圖IA至圖IC中示出的實(shí)施例中，該整體式結(jié)構(gòu)可以包括三維導(dǎo)電跡線?？商孢x地，開放端輻射元件106和接地腿部126可以作為平面印刷功能部件直接形成在接地平面102的表面上，由此可以省略載體104。
不導(dǎo)電載體104優(yōu)選地包括相對介電常數(shù)大于I的介電材料，并且接地平面102 優(yōu)選地包括PCB接地平面。然而，應(yīng)理解的是，接地平面102可以包括任何適合的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)， 包括結(jié)合有天線100的無線設(shè)備的殼體的一部分。
在工作中，天線100作為多頻帶天線來工作，以至少兩個頻帶進(jìn)行福射。天線100 的如下能力是由于接地腿部126的獨(dú)特的電氣且物理上延長的結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的盡管僅包括單個開放端輻射元件106，但仍以多于一個頻帶進(jìn)行輻射。該結(jié)構(gòu)使得接地腿部126能夠自身作為輻射元件來工作，以第二頻帶進(jìn)行輻射。接地腿部126的電長度至少等于對應(yīng)于第二頻帶的波長的約四分之一。
這樣，天線100能夠以分別由開放端輻射元件106和接地腿部126提供的兩個頻帶來進(jìn)行輻射。這樣，天線100不同于傳統(tǒng)的多頻帶天線之處在于，傳統(tǒng)的多頻帶天線一般要求多個開放端輻射元件以便以多于一個頻帶進(jìn)行輻射。
由于天線100僅包括單個開放端輻射元件，所以與傳統(tǒng)的多頻帶天線相比，天線 100更加緊湊且可以被設(shè)置成緊鄰接地平面。然而，應(yīng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易將天線100修改成通過包括適當(dāng)設(shè)置的附加開放端輻射分支，除由開放端輻射元件106和接地腿部126提供的頻帶以外，還以另外的頻帶進(jìn)行輻射。
除了接地腿部126作為輻射元件工作外，接地腿部126在天線100內(nèi)還具有作為阻抗匹配元件的第二功能。接地平面102、接地腿部126和開放端輻射元件106之間的近場耦合用于控制開放端輻射元件106與天線100的輸入阻抗的阻抗匹配，該輸入阻抗優(yōu)選地是約500hm。在沒有接地腿部126的情況下，由于開放端輻射元件106的特定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并且其緊鄰接地平面102，所以開放端輻射元件106的自然阻抗會易于顯著低于500hm。
接地腿部126與為了阻抗匹配而采用的傳統(tǒng)的電短路接地連接的區(qū)別在于接地腿部126的電氣且物理上延長的、折疊的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的接地連接由于電尺寸小而一般不像接地腿部126那樣還起到輻射元件的作用。
在天線100的工作中，開放端輻射元件106優(yōu)選地以低頻帶進(jìn)行輻射，并且接地腿部126優(yōu)選地以高頻帶進(jìn)行輻射。接地腿部126優(yōu)選地具有至少等于對應(yīng)于高頻帶的波長的約四分之一的電長度。應(yīng)理解的是，多頻帶天線100的高頻帶在其性質(zhì)方面與通常與低頻單極或PIFA天線相關(guān)聯(lián)的較高階諧振模式區(qū)別很大。后者的較高階諧振模式通常是在為天線的基本工作頻率的兩倍或三倍的頻率處觀察并且根據(jù)該基本工作頻率的變化而變化。
相比之下，天線100的高頻帶和低頻帶不是顯著地相互依賴，而是可以通過修改開放端輻射元件106和接地腿部126的設(shè)計(jì)而分別調(diào)整。然而，應(yīng)注意，接地腿部126的變化很可能會在某種程度上影響開放端輻射元件106的工作特性，這是因?yàn)榻拥赝炔孔鳛橛肅N 102934246 A書明說4/5頁于開放端發(fā)射元件106的阻抗變換器的功能隨之發(fā)生了變化。
現(xiàn)在，參照圖2，圖2是示出了在圖IA至圖IC中示出的類型的天線的回波損耗的曲線圖。
曲線圖的第一局部極小值A(chǔ)—般對應(yīng)于低頻帶，優(yōu)選地由開放端輻射元件106提供，而第二局部極小值B—般對應(yīng)于高頻帶，優(yōu)選地由接地腿部126提供。
根據(jù)對區(qū)域A和區(qū)域B的考慮顯而易見的是，高頻帶的帶寬比低頻帶的帶寬寬。這是由于圖IA中所示的在接地腿部126與接地平面102的邊緣120之間存在間隙128，該間隙128形成了提高高頻帶寬的諧振結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，作為示例，天線100的工作頻率可以位于700MHz至2100MHz的范圍內(nèi)。然而，應(yīng)理解的是，天線100可適于在寬范圍的工作頻率內(nèi)工作，包括蜂窩通信頻率、 WiFi、WiMax和LTE頻帶。天線100的工作頻率可以通過修改天線100的各種幾何參數(shù)來進(jìn)行調(diào)整，這些幾何參數(shù)包括但不限于開放端輻射元件106的長度、接地腿部126的長度和間隙128的大小。
現(xiàn)在參照圖3，圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造和工作的天線的簡化透視圖。
由圖3可知，提供了天線300，該天線300包括與垂直地伸出的導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)304 鄰接的接地平 面302。開放端輻射元件306相對于接地平面302偏移。開放端輻射元件306 優(yōu)選地設(shè)置成緊鄰接地平面302，并且尤其優(yōu)選地布置在接地平面302之上。開放端輻射元件306優(yōu)選地以第一頻帶進(jìn)行輻射。
由視圖A明顯可知，開放端輻射元件306優(yōu)選地在饋電點(diǎn)308處由饋線310饋電。 在圖3所示的實(shí)施例中，作為示例，饋線310被示為同軸電纜。然而，應(yīng)理解的是，可替選地， 饋線310可以是任何其他適合的饋電結(jié)構(gòu)。
提供了在饋電點(diǎn)308和支撐結(jié)構(gòu)304之間延伸的在電氣且物理上延長的、優(yōu)選地折疊的接地腿部312，該接地腿部312用于通過支撐結(jié)構(gòu)304將開放端輻射元件306電連接到接地平面302。接地腿部312以第二頻帶進(jìn)行輻射，并且接地腿部312的電長度至少等于對應(yīng)于第二頻帶的波長的約四分之一。
接地腿部312優(yōu)選地布置在接地平面302之上且緊鄰接地平面302。這樣，支撐結(jié)構(gòu)304既起到將接地腿部312和開放端輻射元件306支撐在接地平面302之上預(yù)定高度處的作用，又起到在兩個連接點(diǎn)314和316處將接地腿部312和開放端輻射元件306電連接到接地平面302的作用。應(yīng)理解的是，在圖3中僅作為示例示出了支撐結(jié)構(gòu)304的垂直伸出設(shè)計(jì)，并且支撐結(jié)構(gòu)304的各種其它形狀、尺寸和定向也都是可能的，包括更多或更少數(shù)量的至接地平面302的連接點(diǎn)。
根據(jù)對圖3的考慮應(yīng)理解的是，天線300僅包括單個開放端輻射元件，即開放端輻射元件306。盡管如此，天線300仍作為多頻帶天線來工作并能夠至少以第一頻帶和第二頻帶進(jìn)行輻射。天線300以多個頻帶進(jìn)行工作的能力是由于接地腿部312的獨(dú)特的電氣且物理上延長的結(jié)構(gòu)而得到的，該結(jié)構(gòu)使得接地腿部312能夠如以上關(guān)于天線100的接地腿部 126所述的那樣既用作輻射元件又用作阻抗匹配元件。這樣，接地腿部312的結(jié)構(gòu)使得天線300能夠作為多頻帶天線來工作，從而以分別由開放端輻射元件306和接地腿部312提供的至少兩個頻帶進(jìn)行輻射。6
在天線300工作中，開放端輻射元件306優(yōu)選地以高頻帶進(jìn)行輻射，并且接地腿部 312優(yōu)選地以低頻帶進(jìn)行輻射。接地腿部312優(yōu)選地具有至少等于對應(yīng)于低頻帶的波長的約四分之一的電長度。應(yīng)理解的是，天線300的工作因而通常會類似于天線100的工作，區(qū)別在于，在天線300中，開放端輻射元件306以高頻帶進(jìn)行輻射并且接地腿部312以低頻帶進(jìn)行輻射，而在天線100中，開放端輻射元件106以低頻帶進(jìn)行輻射并且接地腿部126以高頻帶進(jìn)行輻射。
天線300通常同樣具有以上關(guān)于天線100描述的優(yōu)點(diǎn)，包括其緊湊性和其低頻帶和高頻帶的低相互依賴性。
例如借助于插入天線300的本體的多個孔318中的熱熔樁(heatstake)，開放端輻射元件306和接地腿部312可適于附接到要結(jié)合天線300的無線設(shè)備。
現(xiàn)在參照圖4，圖4是示出了圖3中示出的類型的天線的回波損耗的曲線圖。
曲線圖的第一局部極小值A(chǔ)—般對應(yīng)于低頻帶，優(yōu)選地由接地腿部312提供，而第二局部極小值B —般對應(yīng)于高頻帶，優(yōu)選地由開放端輻射元件306提供。
如圖4所示，作為示例，天線300的工作頻率可以位于2360MHz至2660MHz和/或 4900MHz至6000MHz范圍之 間。然而，應(yīng)理解的是，天線300可適于在寬范圍的工作頻率內(nèi)工作，包括WiFi、WiMax、藍(lán)牙、ZigBee、6-LoWPAN、蜂窩通信和LTE工作頻帶。天線300的工作頻率可以通過修改天線300的各種幾何參數(shù)來進(jìn)行調(diào)整，包括但不限于開放端輻射元件 306的長度、接地腿部312的長度以及開放端輻射元件306和接地腿部312與接地平面302 的間隔。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，本發(fā)明不限于下文具體要求保護(hù)的內(nèi)容。更確切地， 本發(fā)明的范圍包括本領(lǐng)域技術(shù)人員在參照附圖閱讀以上描述時會想到的且不落入現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)的上文所述的特征的各種組合和子組合及其修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種多頻帶天線,包括接地平面；開放端輻射元件，相對于所述接地平面偏移并在饋電點(diǎn)處被饋電，所述開放端輻射元件以第一頻帶進(jìn)行輻射；以及導(dǎo)電的接地腿部，在所述饋電點(diǎn)與所述接地平面之間延伸，所述導(dǎo)電的接地腿部將所述開放端輻射元件電連接到所述接地平面，所述導(dǎo)電的接地腿部以第二頻帶進(jìn)行輻射，并且具有至少等于對應(yīng)于所述第二頻帶的波長的約四分之一的電長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多頻帶天線，其中，所述開放端輻射元件和所述接地腿部被設(shè)置成緊鄰所述接地平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多頻帶天線，其中，所述接地腿部是折疊的。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多頻帶天線，其中，所述開放端輻射元件由不導(dǎo)電載體支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多頻帶天線，其中，所述開放端輻射元件包括位于所述載體的上表面上的起始區(qū)段和位于所述載體的下表面上的開放端末端區(qū)段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多頻帶天線，其中，所述起始區(qū)段和所述末端區(qū)段通過過孔或鍍通孔部件來電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多頻帶天線，其中，所述接地腿部位于所述載體的所述上表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多頻帶天線，其中，所述接地腿部平行于所述開放端輻射元件的所述起始區(qū)段延伸，并且延伸到所述接地平面的邊緣且與所述邊緣間隔有間隙。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多頻帶天線，其中，所述第一頻帶包括低頻帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多頻帶天線,其中,所述第二頻帶包括高頻帶。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多頻帶天線，其中，所述高頻帶的帶寬大于所述低頻帶的帶寬。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多頻帶天線，其中，所述開放端輻射元件和所述接地腿部布置在所述接地平面之上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的多頻帶天線，其中，所述開放端輻射元件和所述接地腿部由導(dǎo)電的支撐結(jié)構(gòu)支撐。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的多頻帶天線，其中，所述第一頻帶包括高頻帶。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多頻帶天線,其中,所述第二頻帶包括低頻帶。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多頻帶天線，其中，所述接地腿部變換所述開放端輻射元件的阻抗。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多頻帶天線，其中，所述開放端輻射元件包括所述多頻帶天線的唯一開放端福射元件。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多頻帶天線，其中，所述開放端輻射元件和所述接地腿部包括整體式結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種多頻帶天線包括接地平面；開放端輻射元件，相對于接地平面偏移并在饋電點(diǎn)處被饋電，該開放端輻射元件以第一頻帶進(jìn)行輻射；以及導(dǎo)電的接地腿部，在饋電點(diǎn)與接地平面之間延伸，該導(dǎo)電的接地腿部將開放端輻射元件電連接到接地平面，該導(dǎo)電的接地腿部以第二頻帶進(jìn)行輻射，并且該導(dǎo)電的接地腿部具有至少等于對應(yīng)于第二頻帶的波長的約四分之一的電長度。
文檔編號H01L35/00GK102934246SQ201180028144
公開日2013年2月13日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者史蒂夫·克魯帕, 馬林·斯托伊切夫 申請人:蓋爾創(chuàng)尼克斯有限公司