多頻帶分支輻射天線元件的製作方法

2023-05-06 23:27:41 3

專利名稱：多頻帶分支輻射天線元件的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及無線通信，特別地，涉及多頻帶天線配置。
背景技術：
目前，各種天線元件和天線陣列配置都在無線通信中應用。例如，偶極天線就是現今最常見的天線配置之一。簡單使得它們相對便宜並且容易建造和配置。就此而言，偶極天線很可能是在各種移動臺和基站設備中使用最廣泛的天線元件形式。
總體上，偶極天線元件僅給出2.13dBi的增益。因此，許多現有的無線系統產品都使用一對偶極，這樣增益就增加到約5dBi。例如，天線陣列可以這樣配置將天線陣列中的偶極天線元件對放置於接地層之上以提供期望的增益水平和具有期望輪廓/引向性的輻射圖。
平板式天線是現今在無線通信系統中可見的另一種天線配置。平板式天線元件包括一片根據所期望的工作頻帶而確定尺寸的金屬板。雖然平板式天線提供了比偶極天線元件更大的增益，但是與對相同頻帶敏感的偶極天線元件相比較，它的尺寸也相當大。此外，為了提供有用的天線陣列，平板式天線通常要求複雜的製造過程以及/或者裝配工藝。
有時，希望提供一種具有雙頻帶性能的基站或接入點。例如，可能希望適應根據不同的協議工作的無線通信網絡，例如利用不同頻帶，如800MHz和2.4GHz的高級行動電話服務(AMPS)和個人通信服務(PCS)。此外或作為選擇，特定無線設備可以使用多於單個頻帶，以例如接入多於單個服務。例如，根據服務所需，無線設備可以具有2.4GHz和5.2GHz的工作頻率。這樣，必須提供在這兩個頻帶都有效的天線以便提供無線電信號的最優發送和接收。
一個提供雙頻帶天線配置的現有技術是提供使對每個這樣的頻帶敏感的天線元件在其中交錯的天線陣列孔。例如，對第一頻帶敏感的偶極元件可以置於在其中具有對第二頻帶敏感的偶極元件的列中。這樣的配置有效地在一個單天線陣列中提供了兩個單頻帶天線系統。相應的，使用了相對大數量的天線元件並且導致相對複雜天線配置。此外，在這樣的雙頻帶配置中的天線饋送網絡可能很複雜或者並不理想。例如，每個這樣的交錯天線陣列可能需要獨立的低損耗(昂貴的)天線饋送電纜。
作為選擇，可以使用負載實現具有單饋送的雙頻帶偶極天線元件。特別地，負載可以放置於每個偶極子的元件中，充當所關心的各個頻率的低或高阻抗，以提供雙頻帶性能。然而，頻率最優化通常導致調節電流路徑並且，在大多數情況下，參與所需頻帶的阻抗匹配。這樣的雙頻帶偶極元件可能相對昂貴並且設計和製造上更加複雜。
另一種提供雙頻帶天線配置的技術利用上面提到的平板式天線元件。例如，不同的模式可以被設置在一個平板式天線上以使其提供雙頻帶性能。然而，這種雙頻帶模式的使用也使這類元件的設計和製造變得複雜。此外，這類天線元件相對較大。因此在特定的雙頻帶系統中可能不能實現平板式天線元件的使用。

發明內容
本發明針對一種利用由饋送板相互連接的多輻射分支來提供多頻帶天線元件的系統和方法，由此提供一種具有單饋送的多頻帶天線元件。例如，優選實施例的多頻帶天線元件的饋送板包括互連多個輻射分支的三角形板。
根據本發明的實施例，在多頻帶天線元件的諧振頻率中的頻率分隔相對較小，例如在1.2倍的階上。根據本發明的另一實施例，在多頻帶天線元件的諧振頻率中的頻率分割相對較大，例如在2.5倍的階上。優選的，天線元件的每個頻帶可以通過改變多頻帶元件各自的輻射分支而被優化並且/或者調節。
此外或作為選擇，根據本發明的實施例利用本發明的多頻帶天線元件的多個輻射分支提供了一種寬頻帶天線配置。例如，本發明的一個實施例利用了矩形或長方形饋送板配置來互相連接多個輻射分支，由此獲得寬頻帶的性能。優選的，在這樣的寬頻帶配置中天線元件的頻帶可以通過改變多頻帶元件的輻射分支來優化和/或調節。
本發明的實施例利用一個或多個反射器，例如提供引向性和/或輻射圖形狀。例如，本發明的實施例可以利用多頻帶天線元件的一個或多個輻射分支作為多頻帶天線元件的另外的一個或多個輻射分支的反射器。此外或作為選擇，接地層平面根據本發明的實施例可以被用作反射器。
上面的描述已經概述了本發明廣泛的特徵和技術優點，以使得下面將要進行的對本發明細節的描述可以更好地被理解。本發明額外的特徵和優點將在下文描述，它構成了本發明權利要求書的主題。本領域的普通技術人員應該知道所公開的概念和具體實施例可以作為實現相同的發明目的的改變或設計其它結構的基礎來使用。本領域的普通技術人員還應該知道與在附隨的權利要求書中限定的等同的構造並不背離本發明的精神和範圍。當與附隨的特徵結合在一起考慮時，被認為是本發明的特徵的新的特徵，及其組織和操作方法，以及進一步的目標和優點將在下面的描述中更好地被理解。特別應該理解，然而，每個特徵都僅為解釋和說明的目的而提供並不作為對本發明限定的限制。


為了更完整的理解本發明，下面的描述結合附圖將作為參考，其中圖1A-1C示出了各種現有技術的偶極天線元件的配置；圖2A和2B示出了現有技術的角形(corner)反射器偶極天線系統的配置；圖3A-3C示出了根據本發明的實施例的多頻帶天線元件的輻射分支配置；圖4A-4E示出了根據本發明的實施例的包括信號饋送板的圖3A-3C的輻射分支配置；圖5示出了根據本發明的多頻帶天線元件的實施例；圖6A-6E表示有益於將本發明的多頻帶天線元件配置為所期望的操作特性的參數和屬性；圖7A和7B示出了根據本發明的實施例的多頻帶天線元件的子反射器輻射分支的配置；圖8示出了根據本發明的實施例的具有引向器元件的多頻帶天線元件的子反射器輻射分支的配置；圖9示出了根據本發明的實施例的多頻帶天線元件的另一子反射器輻射分支的配置；圖10A和10B示出了根據本發明的實施例的包括信號饋送板和傳輸線的圖9的輻射分支配置；圖11A和11B示出了根據本發明的實施例的包括信號饋送板的多頻帶天線元件的印刷電路板的實現；圖12A-12D示出了根據本發明的實施例的角形反射器多頻帶天線配置；圖13示出了圖12A-12D的角形反射器多頻帶天線配置的回波信號損耗的圖；圖14A-14C示出了圖12A-12D的角形反射器多頻帶天線配置在各種頻率下的輻射圖曲線。
具體實施例方式
為了理解本發明的實施例的概念和優點，討論各種現有技術的天線元件配置是有益的。因此，一些有關現有技術的天線配置的細節，例如關於偶極天線元件的信息將在下文中提供。
如圖1A所示，一個偶極子包括一對平衡傳輸線，拓寬到一雙共線的線(極101)中。其輻射圖、輻射電阻和引向性嚴格地依賴長度(l)。很寬的可接受最優長度是具有類似圓環狀的基本輻射圖的半波偶極子配置(l＝1/2λ)。這是正弦電流在偶極子的端點消失的結果。換句話說，該配置由其物理諧振長度l決定，被限制在具有基本輻射圖的單諧振頻率上。這樣的偶極天線的增益被測量並計算為大約2.13dBi。
由於輻射波瓣(lobe)的數量增加，並且在多個方向的傳播中能量被輻射，在比與偶板子的長度相應的頻率更高的頻率上操作偶極子通常是不實際的。因此，如果期望獲得多頻帶設備，上面提到的偶極天線元件配置表現出對於控制輻射圖的挑戰。
具有對於兩個頻帶的單饋送的雙頻帶偶極子可以利用放置於極中的充當各個所關心的頻率的或低或高阻抗的負載來實現。在極111中的偶極子配置實施負載112如圖1B所示。上面提到的負載可以利用多種方法來實現，例如使用時隙(slot)或曲徑(meander)的結構擾動，添加寄生或無源元件。這樣的雙頻帶偶極子配置的頻率優化通常涉及調節電流路徑，並且在大多數情況下，涉及所需頻帶的阻抗匹配。
偶極天線的阻抗帶寬通常受天線元件的物理直徑的限制。因此，通過增加輻射元件的直徑，阻抗帶寬通常可以改進。一個增加阻抗帶寬的設計利用了如圖1C所示的不陡的圓錐。特別的，極121從耦合到偶極子的端點的饋送處在直徑上漸縮。正如從圖1C所示所能理解的那樣，以這種方式增加偶極子的直徑將導致三維體積，從而使得低開銷的製造工藝，例如平面蝕刻，更加困難。因此，實施了二維設計，例如需要寬帶平衡-不平衡變換器和阻抗匹配技術的蝶形天線配置。類似的，印刷偶極子配置的範圍已擴展到模擬更大直徑的電線。
反射器通常用於控制天線的輻射圖，來增加天線的引向性，以及/或者增加天線的增益。例如，當輻射元件被放置於足夠大的反射器之上時，反向輻射可以被排除。一個普通的技術是在反射器(接地層202)和輻射元件(偶極子201，包括極101)之間實施四分之一波長間隔(S＝1/4λ)，如圖2A所示。上面所述的四分之一波長間隔將產生由建設性地(協調)增加的天線元件輻射的場(field)，由此提供增加的舷側(在接地層202對面的偶板子201一側)的輻射幅度。
輻射圖還可以以如圖2B所示的摺疊反射器來控制。特別的，圖2B的接地層212沿著平行於偶極子201的軸摺疊，在那裡驅動元件被放置在和摺疊面具有摺疊距離S的中心位置並且α表示摺疊面之間的夾角。這樣的配置被稱為有效角形反射器。這種反射器配置的有效性是由在孔徑前的常量相位的質量決定的，這樣，反射器和饋送布局是頻率相關的。對於間隔，S，接近1λ，對於饋送天線的反射場的增進將導致相位消除或者破壞的組合，導致舷側無效。
本發明的實施例通過在其中利用多個輻射分支實施偶極天線元件配置解決了多頻帶天線配置的實施提出的挑戰。注意圖3A和3B，示出了兩個包括輻射分支301和311的多頻帶偶極天線元件配置。特別的，圖3A的配置顯示了多頻帶偶極天線元件配置，在其中與寬帶頻帶的最高頻帶或高端有關的輻射分支301被放置在與寬帶頻帶的最低頻帶或低端有關的輻射分支311下面或後面。相反，圖3B的配置顯示了多頻帶偶極天線元件配置，在其中與寬帶頻帶的最低頻帶或低端有關的輻射分支311被放置在與寬帶頻帶的最高頻帶或高端有關的輻射分支301的下面或後面。這些特定配置將在下面更進一步的具體討論。
與本發明的天線元件的輻射分支有關的諧振頻率的頻率分隔可以非常小，例如高頻率在低頻率的大約1.2倍的階上，或者可以非常大，例如高頻率在大約低頻率2.5倍的階上。根據本發明優選的實施例，天線元件的頻帶(寬頻帶配置)或者多頻帶(多頻帶配置)可以通過改變各自的輻射分支而容易地優化或改變。
本發明優選的實施例利用對多頻帶或寬頻帶操作的單饋送。例如，對於優選偶極天線元件實施例，可以利用如圖3C所示的單平衡饋送。雖然可能以串行傳輸線對本發明的天線元件的輻射分支進行直接饋送，但這樣的饋送配置通常導致很差的匹配條件。在饋送線之間的分隔，以及輻射分支之間的分隔同樣影響匹配和輻射屬性。
本發明的實施例利用輻射分支與一個導電板相互連接的單饋送技術。在本發明的多頻帶天線元件中使用的各種信號饋送板配置(即，與輻射分支相比具有相對大面積的導電板)如圖4A-4E所示。具體的，圖4A和4B示出了相應於圖3A的輻射分支配置，其中三角形的信號饋送板401和402分別被用於將具有不同諧振頻率的輻射分支301和311耦合。圖4C和4D示出了相應於圖3B的輻射分支配置，其中三角形的信號饋送板401和402分別被用於將具有不同諧振頻率的輻射分支301和311耦合。
本發明的信號饋送板建立有關天線元件的負載效應，它改進了天線的頻帶的阻抗匹配。因此，信號饋送板可以被確定大小、形狀和/或定向來優化阻抗匹配，以及其它工作特性。例如，可以基於特定的方向選擇特定的三角形信號饋送板401或402，其中三角形的方向被顛倒過來，從而獲得最好的頻帶和/或阻抗匹配。
圖4E示出了信號饋送板的另一配置。圖4E的配置利用矩形信號饋送板403提供超寬帶天線元件，其兩個輻射分支看上去結合為一個單個元件。該寬頻帶效應是由於偶極子的模式衰退了並且由此融合在了一起。特別的，由於信號饋送板的尺寸增加了，諧振頻帶擴散，從而有效的減小(de-Qing)了天線元件，使得頻帶變寬了。
應該知道本發明的實施例的天線元件的結構可以容易的嵌於印刷電路板(PCB)襯底上，例如FR4，以提供使用多個輻射分支的多諧振操作。這樣的PCB天線元件配置可以包括寄生元件，例如反射器和/或引向器，以提高工作特性。這樣的天線元件設計是對於多頻帶蜂窩基站陣列天線設計的最佳候選設計。
優選實施例的多頻帶天線元件的多頻操作可以通過改變合適的輻射分支的長度來調諧。然而，對於外部輻射分支(圖4A和4B中的輻射分支311，圖4C和4D中的輻射分支301，和圖4E中的輻射分支311)，電流在信號饋送板的電容效應之間饋送，這將導致諧振頻率向上移動。即，不僅在內部和外部輻射分支中的電流將確定工作頻率(多頻帶配置)或寬頻帶匹配(寬頻帶配置)，而且電容效應通常也將導致一些諧振頻率的移動。此外，本發明的信號饋送板的維度一般也將影響多頻帶天線元件的工作頻率並且，相反，本發明的信號饋送板的維度也可以由有關輻射分支分隔的設計準則來決定。
上面提到的有關本發明的信號饋送板的電容效應，如圖5所示，可以利用平行板電流遞減或彼此分開以將該耦合效應分割開來的方式來減輕。在圖5的實施例中，高頻輻射分支(即，短的輻射分支)被放置在天線元件的內部(例如，朝向信號發生器)並且低頻輻射分支(即，長的輻射分支)被放置在天線元件的外部(例如，在高頻輻射分支的上面或前面)，類似於圖4D所示的配置。然而，在圖5的實施例中，三角形信號饋送板501彼此漸縮以減少耦合效應，由此提供一個錐形內徑信號饋送板配置。可選實施例可以使用不同的錐形內徑信號饋送配置，例如梯形或曲線配置，來提供期望的工作特性，例如寬頻帶操作。
圖5的箭頭520示出了有關外部輻射分支(在此是低頻分支)的電流並且圖5的箭頭510示出了有關內部輻射分支(在此是高頻分支)的電流。這些電流路徑決定了所示實施例的有關輻射分支的諧振頻率。因此，圖5的錐形內徑信號饋送板配置提供了多頻帶操作並且工作頻率可以通過調節適當的輻射分支的長度來調諧，如上所述。然而，錐形內徑信號饋送板配置通過減少不需要的存儲能量也增加了天線的每個諧振的帶寬。
根據本發明的優選實施例，通過優化由錐形內徑信號饋送板501獲得的天線結構可以獲得另一種模式，即頻率獨立效應模式。頻率獨立效應歸因於錐形內徑信號饋送板501之間的結構的平滑比例，提供如下面的箭頭540所示的孔徑，表示箭頭530所示的電流有關的邊緣場。由這種模式產生的最低諧振由形成邊緣場的孔徑決定。這一電氣屬性類似於喇叭式或錐形槽式天線。
如上所述，本發明的輻射分支的長度以及信號饋送板的尺寸、形狀和/或圖形最好在設計和/或調諧用於在特定頻率或多個頻率下工作的天線元件實施例時考慮。圖6A示出了根據本發明的優選實施例使用的4個最重要的通用設計參數，由A、B、C和D表示。根據這些參數的結構配置，可以實現不同的諧振和工作模式。
有關外部輻射分支(在這裡是低頻輻射分支)的工作屬性主要是參數A和B的函數，而有關內部輻射分支(在這裡是高頻輻射分支)的工作屬性主要是參數B和C的函數。特別的，在信號饋送板的尺寸、形狀和/或圖形(參數B)匹配輻射分支時，參數A和C分別調諧有關外部和內部輻射分支的各個諧振。對於頻率獨立操作模式，參數A、B和D可以優化。
圖6B-6E示出了參數A、B、C和D的各種屬性。天線元件的結構變化可以根據圖6B-6E的特定屬性來實現。有關各種屬性的效應的概要由下表示出。

雖然上面的表中提供的描述是放置在圖6A的配置中的低頻和高頻輻射分支參考的，應該理解所描述的這些參數和屬性對於其它多頻帶天線元件配置也同樣有效。例如，在低頻輻射分支被放置在高頻輻射分支下面或後面時，在上表中提供的低/高頻參考應當被轉置。
從上面的描述中明顯可以看出，諧振頻率可以通過屬性A1+C1(C1對應高頻，A1對應低頻)的選擇來獨立調諧或控制。此外，低諧振頻率也由屬性B1和B2決定，因為這些屬性影響有關低頻輻射分支的電流路徑。屬性A2和C2影響各個輻射分支的帶寬。即，一般說來屬性A2和C2越大，輻射分支帶寬越大。
屬性B3的角度與在偶極子配置中的兩條電流路徑的分隔有關，這樣角度越大，耦合效應減少得越多。此外，屬性B3還影響多頻帶天線元件的多諧振頻帶之間的匹配。由於信號饋送板減少了天線的Q-因子，屬性B3還具有一些寬頻帶效應，並且如關於圖5的描述，結合另一諧振模式，給出了超寬頻率獨立模式。屬性B1、B2和B3確定了超寬頻率獨立模式的孔徑，該孔徑確定該模式的工作頻率。
參數D1和D2定義了提供接近錐形槽天線的操作的曲線形信號饋送板實施例。錐形槽充當頻率獨立波導，類似於上面關於圖5的描述。
根據尺寸減少的實施例來使用屬性A3和A4。例如，與低諧振頻率有關的屬性A1可以非常長。因此，根據屬性A3和A4輻射分支可以被摺疊，以形成尺寸減少的輻射分支。在圖6E的實施例中，這樣的輻射分支的整體長度可以縮短大約屬性A3的長度。與屬性A4有關的圓錐可以被選擇以提供負載效應，調諧諧振頻率並且/或者改進帶寬。當然，減少輻射元件尺寸的各種實施例都可以使用，例如圖6D摺疊配置。
根據傳統知識，高頻元件可以被放置在物理上更大的低頻元件之前。根據傳統知識，這樣配置的一個理由是大元件阻礙或「短路」短波長的電磁波。在這種情況中，高頻電磁波不能傳播通過大元件。反而，大元件可以有效的形成高頻元件的反射器。
本發明的實施例利用了上述現象來優化舷側輻射。特別的，依賴元件之間的間距，輻射場的合成相位可以建設性地結合以優化舷側輻射圖。然而，與傳統知識相反，本發明的優選實施例如下放置輻射分支使得高頻輻射分支被放置在低頻輻射分支下面或後面。
直接關注圖7A和7B，它們示出了高頻輻射分支被放置於低頻輻射分支下面或後面時，用於優化舷側輻射的優選實施例配置。特別的，具有如上所述的低諧振頻率的輻射分支311作為外部輻射器被放置，並且具有如上所述的低諧振頻率的輻射分支301作為內部輻射器被放置。應該知道，雖然本發明的優選實施例提供了偶極天線元件配置，但是圖7A和7B的說明已被簡化以僅僅示出每個輻射分支的單個極。
圖7A和7B還示出了反射器701，該反射器例如可以包括接地層。雖然圖7A和7B為描述而簡化，但是優選實施例的反射器701包括摺疊反射器。例如，反射器701可以諸如通過提供單摺疊來提供角形反射器配置，直接放置於輻射分支301和311之後並具有與它們平行的軸，這樣反射器701的面就以接近45°的夾角放置。當然，對於反射器也可以使用不同於45°的夾角，例如，如果需要，任意小於180°的夾角。反射器701的另一實施例包括多摺疊，如圖2B所示。當然，反射器701的配置可以根據不包括摺疊面的可選實施例來進行使用。例如，反射器710可以包括基本上相應於輻射分支的形狀的元件，然而該元件比最長的輻射分支更長以便提供從中提供反射器。
儘管為簡化起見在圖7A和7B中沒有示出，輻射分支701和711更適宜使用一個信號饋送板按如上所述的方式耦合。而且，儘管沒有在圖7A和7B中特別闡明，應該知道，輻射分支可以被配置用以提供所需的操作特性，例如如上所述的那樣通過調整參數A，B，C，和/或D的屬性。
在圖7A和7B的輻射分支配置中，高頻輻射分支被放置在低頻輻射分支的下面或後面，這使得反射器可以高效地被每個這樣的頻率所使用。特別地，反射器701提供一個反射器用於為在天線舷側方向上的輻射分支311有關的輻射場引向。因此，從輻射分支311傳播的沿反射器701方向的輻射場將被反射器701反射，並與天線舷側的輻射分支301輻射的場相結合。此外，輻射分支311和反射器701提供反射器用於為在天線舷側方向上的與輻射分支301有關的輻射場引向。從輻射分支301傳播的沿輻射分支311方向的輻射場將被輻射分支311反射與輻射分支301的沿反射器701方向輻射的場相結合。結合之後的向反射器701傳播的輻射場將被反射器701反射以提供一個從天線舷側傳播的波前。
在圖7A和7B示出的實施例中，輻射分支311擔當關於輻射分支301的子反射器。反射器701擔當關於輻射分支301和輻射分支311的反射器。
在圖7A和7B的配置中，輻射分支311擔當關於輻射分支301的子反射器。該配置提供了一種多頻帶天線元件，其中每個頻帶的增益都是十分相似的。即，與低諧振頻率的輻射分支相關聯的增益和與高諧振頻率的輻射分支相關聯的增益是相似的。應該知道，在現今可用的大多數雙頻帶天線設計中，一個頻帶的增益典型的基本上與另一個頻帶的增益明顯不同。例如，在傳統的雙頻帶構造中使用不同尺寸的輻射元件將導致與每個這樣的頻帶相關聯的非常不同的天線孔徑。例如，在一個雙頻帶平板式天線中，與較高頻率和較低頻率相關聯的平板元件在尺寸，厚度，和進給路上差異很大。雙頻帶偶極天線構造也具有相同的差異，儘管通過視覺觀察不是十分明顯。這種差異導致了不同的輻射孔徑，因此的兩個頻帶之間的增益是不同的。而且，輻射機制是一個頻帶明顯的不同於另一個頻帶，因此，在一個頻帶中的電流具有一種模式並且在另一個頻帶內的電流具有另一種模式。這兩種模式具有與此有關的不同的增益。然而，如圖7A和7B所示，本發明的優選實施例實現了一個子反射器配置，提供了多頻帶操作，其中多個頻帶的增益基本上是平衡的。
從上述討論中可知，輻射分支之間的間隔影響輻射場與反射輻射場的相控結合。一個確定圖7A和7B所示的輻射分支之間最優間隔的公式如公式(1)所示S2=x{12-(S1+22)}+22---(1)]]>其中S1是輻射分支301和311之間的間隔(見圖7B)，S2是輻射分支301和反射器701之間的間隔(見圖7B)，λ1是輻射分支311的諧振頻率，λ2是輻射分支301的諧振頻率，x是自然數。
間隔距離S1最好為輻射分支301所輻射的場的反射而進行優化。因此，本發明的一個優選實施例中的S1是輻射分支301的波長λ2的一個因子。反射器701對於輻射分支的位置是諧振頻率波長(Ratio_λ1是輻射分支311的波長，Ratio_λ2是輻射分支301的波長)的函數，可以由下面的公式(2)和(3)定義的那樣給出Ratio_1=S1+S21---(2)]]>Ratio_2=S22---(3)]]>根據優選實施例，反射器701對於每個輻射分支的最優位置是其各自波長的0.25到0.7倍。
本發明的實施例可以額外或選擇使用引向器元件，例如增加天線對應於每個頻帶的增益。圖8示出了一個實施例，其中圖7A和7B的輻射分支配置被調整為包括了引向器元件。與上文對圖7A和7B所討論一樣，應該知道，圖8隻是簡化的示出了每個輻射分支的一個單獨的極。
根據優選實施例，對於其驅動元件引向器811被調諧了一個最優長度，輻射分支311。引向器811和輻射分支311之間的間隔也最好被優化以達到最大的引向性。類似地，對於其驅動元件，引向器801最好被調諧一個最優長度，輻射分支301。引向器811和輻射分支301之間的間隔也最好被優化使達到最大的引向性。
應該知道，在圖8的實施例中，對於天線元件的每個工作頻帶都使用了引向器元件。與圖7A和7B的配置相比，該實施例在兩個頻帶都提供了增加的增益。圖8所示配置的另一個優點是當工作的頻率之間的比率大於2時，引向器元件的使用可以在一定程度上緩解對於間隔S2的最優化約束。特別地，引向器801使得S2可以些微地降低以減輕與輻射分支301有關的輻射的舷側消除。
儘管上述實施例中是對於具有兩個不同配置的輻射分支的多頻帶天線元件配置而描述的，但是本發明並不限於該配置。例如，如圖9所示，本發明的多頻帶天線元件可以通過使用三個不同的輻射分支提供三頻帶配置。應該知道，儘管本發明的優選實施例提供了偶極天線元件配置，圖9被簡化為僅僅示出了每個輻射分支的一個極。
在圖9的實施例中，輻射分支301和311，以及反射器701都如圖7所討論的那樣提供。然而，輻射分支901被放置在輻射分支301的前面或上面，該輻射分支901具有的諧振頻率位於輻射分支301的較高諧振頻率和輻射分支311的較低諧振頻率之間。在圖9所示的配置中，輻射分支901使用較低諧振輻射分支311作為反射器去獲得天線舷側方向的最優輻射。儘管與輻射分支901有關的舷側輻射的引向性直接受到間隔S3的影響，輻射分支301和311使用的反射器701對於所示實施例中的輻射分支901具有最小的影響。
應該知道可選實施例可以不同於圖9中所示的多頻帶天線元件配置來實現。例如，根據一個實施例，最高頻率輻射分支301和中頻輻射分支901可以與最低頻率輻射分支311互換。而且，與輻射分支有關的特殊頻帶也不限於圖9中所示。例如，不為與輻射分支901有關的一個中頻率，輻射分支901可以配置為與輻射分支301具有相同的諧振頻率，例如，如果需要，可以提供對於這個工作頻帶的增加的增益和/或提供對於這個工作頻帶的信號差異。
儘管為了簡化起見在圖9中沒有示出，建議使用如上討論中的信號饋送板對各個輻射源進行耦合，例如輻射分支301和311和/或輻射分支311和901。一個實施例中的輻射分支901採用一個與輻射分支301和311相分離的天線饋送，例如用來促進那些相距太近以至於無法有效整合的諧振頻率。因此，當輻射分支301和311的諧振頻率之間的間隔在1.2倍的階時，輻射分支301和901和/或輻射頻率311和901的諧振頻率之間的間隔可以為0.5倍的階或更小。
圖10A和10B示出了三頻帶天線元件配置的實施例具有一個單獨的饋送實現。在圖10A和10B的實施例中，如圖5中所述那樣，輻射分支301和311通過一個錐形內徑的信號饋送板510相耦合。而且，在圖10A和10B的實施例中，在輻射分支311之上放置了多個輻射分支用於提供第三模式。在圖10A所示的構造中，包括串行傳輸線1010用於耦合如圖9中所示的輻射分支311和910。在圖10B所示的配置中，在輻射分支311頂端包含了一個附加的輻射分支1001，由此形成具有比所述輻射分支更低諧振頻率的輻射分支。
另一個提供了單饋送配置的實施例在圖11A和11B中示出。在圖11A和11B的實施例中，輻射分支301，311和901，信號饋送板402，和每半個偶極天線的串行傳輸線1010被放置在電介質襯底1111的異側，例如可以包括一個PCB襯底。輻射分支301、311和901，信號饋送板402和/或串行傳輸線1010被這樣定向以形成一個疊加區域，由此定義圖11B中所示的波導。
所述實施例中的波導1110引導信號通過天線元件到達各個輻射分支。可以知道，通過具有其中放置了電介質材料的，通過波導1110傳播的電磁波被減速，因而可以允許更小的天線元件配置。圖11A和11B所示實施例配置的另一個優點是可以在PCB本身上實現平面的平衡-不平衡變換器，用以向偶極天線元件提供一個平衡的饋送。
一個實現了本發明概念的原型天線在圖12A-12D中示出。在圖12A-12D所示的原型配置中，多頻帶偶極天線元件1200被平衡-不平衡變換器1250饋送並放置在反射器710的前面。應該知道，由於信號饋送板501和摺疊輻射分支311的結合使用，天線元件1200大約比在天線元件1200位於其最低工作頻帶下可操作的典型的無載偶極天線元件小1.5倍左右。
圖12A-12D所示的實施例包括使用反射器701來提供一個高方向性天線，同時提高了輻射分支之間的阻抗匹配。在所述實施例中，反射器710被摺疊以提供一個角形反射器配置。然而，其它實施例可以採用不同的構造。例如，反射器710可以包括一個帶狀的元件，其長度比天線元件的最低工作波長要長，例如這個元件可以嵌在一個與天線元件1200相同的襯底上。
圖12A-12D所示的原型天線構造的一個實施例被配置為響應1.5到1.76GHz(低頻帶)和2.8到3.36GHz(高頻帶)，回波損耗被測量。圖13示出了一幅檢測到的回波損耗的曲線圖，示出了檢測到的阻抗帶寬分別是低頻帶和高頻帶的12％和15％。正如所檢測的，與每個頻帶有關的增益約為7dBi。因此，在示例原型天線配置中，兩個頻帶被提供了基本相同的增益，且每個頻帶的阻抗帶寬高於10％。
另一個重要的特性是結果輻射或天線圖。圖14A-14C示出了在如上配置的原型天線的頻帶內的遠場輻射圖。應該知道，低頻帶和高頻帶的輻射圖是基本相同的。
儘管優選實施例中包括了對偶極天線元件配置的描述，應該知道，本發明的概念卻不僅限與這種配置。例如，可通過使用圖4A-4E中所示天線元件的一半(左右均可)來實現單極配置，它可能更適合與移動終端。
應該知道，本發明的實施例不限於所示的輻射分支的配置。例如本發名的實施例可以採用一個如圖1所示的錐形的輻射分支，一個蝶型輻射分支，一個圓柱型輻射分支，等等。
此外，可以根據本發明給出提供不同的或多個極化的配置。例如，交叉極化可以由一個輻射分支正交放置的配置得到。根據一個具體實施例，由用於每個頻帶的4個輻射分支提供交叉極化，這4個分支中的一對如圖4A-E所示放置，另外一對圍繞其中心軸旋轉90度放置，從而提供縱向的和橫向的極化。
應該知道，儘管上述實施例都是由本發明的天線對信號進行發送的，在此公開的概念同時適用於信號發送和信號接收。因此，本發明的多模式天線元件可以根據需要與傳送器(信號發生器)，接收器，和/或無線電收發機相耦合。因此，其中所採用的「輻射分支」包括適合信號發送，信號接收和/或其結合的分支。
儘管本發明及其優點已在說明書中進行了詳細的描述，在不違被所附權利要求的精神和範圍的前提下，可以對其進行改變，代替和替換。而且，本發明的範圍不應受說明書中描述的過程、機器、製造工藝、物件的組成、裝置、方法和步驟的實施例的限制。作為本領域的普通技術人員從本發明所公開的內容可以容易的知道，現有的或者隨後將被開發的與在此描述的相應實施例執行基本上相同的功能或獲得基本上相同結果的過程、機器、製造工藝、物件的組成、裝置、方法或者步驟根據本發明都可以被利用。因此，附隨的權利要求書意圖在其範圍內包括這些過程、機器、製造工藝、物件的組成、裝置、方法或步驟。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種天線元件，包括第一輻射分支，其與第一諧振頻帶有關；第二輻射分支，其與第二諧振頻帶有關；第一信號饋送板，耦合所述第一輻射分支和所述第二輻射分支，由此提供有關所述第一和第二輻射分支的單信號饋送；第三輻射分支，其與第一諧振頻帶有關；第四輻射分支，其與第二諧振頻帶有關；以及第二信號饋送板，耦合所述第三輻射分支和所述第四輻射分支，由此提供有關所述第三和第四輻射分支的單信號饋送。
2.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述第一諧振頻帶為所述第二諧振頻帶的約1.2倍。
3.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述第一諧振頻帶為所述第二諧振頻帶的約2.5倍。
4.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述第一諧振頻帶為所述第二諧振頻帶的約1.2倍到2.5倍的範圍內。
5.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述第一輻射分支包括摺疊偶極元件。
6.根據權利要求1所述的天線元件，還包括反射器，其被定位以使所述第一輻射分支被放置於所述第二輻射分支和所述反射器之間。
7.根據權利要求6所述的天線元件，還包括第一引向器元件，被放置於所述第一輻射分支和所述反射器之間；以及第二引向器元件，其中所述第二輻射分支被放置於所述第二引向器元件和所述反射器之間。
8.根據權利要求6所述的天線元件，其中所述第一諧振頻率比所述第二諧振頻率大。
9.根據權利要求8所述的天線元件，其中所述第二輻射分支提供對所述第一輻射分支的子反射器，並且所述反射器提供對所述第一和第二輻射分支的反射器。
10.根據權利要求6所述的天線元件，其中所述第二諧振頻率比所述第一諧振頻率大。
11.根據權利要求6所述的天線元件，其中所述反射器包括接地層。
12.根據權利要求6所述的天線元件，其中所述反射器包括具有與所述第一和第二輻射分支平行的摺疊軸的摺疊面。
13.根據權利要求12所述的天線元件，其中所述摺疊面的角度約為45°。
14.根據權利要求6所述的天線元件，其中從所述反射器到所述第一輻射分支的距離S1在大約0.25λ1和0.7λ1的範圍之間，其中λ1是所述第一諧振頻帶的特徵波長，並且從所述反射器到所述第二輻射分支的距離S2在大約0.25λ2和0.7λ2的範圍之間，其中λ2是所述第二諧振頻帶的特徵波長。
15.根據權利要求14所述的天線元件，其中距離S1作為S2的函數根據以下公式確定S1=x{22-(S2+12)}+12]]>16.根據權利要求6所述的天線元件，還包括第三輻射分支，其與第三諧振頻帶有關，其中所述第一和第二輻射分支放置於所述第三輻射分支和所述反射器之間。
17.根據權利要求16所述的天線元件，其中所述第三諧振頻率大於所述第一諧振頻率且小於所述第二諧振頻率。
18.根據權利要求16所述的天線元件，其中所述第三諧振頻率小於所述第一和第二諧振頻率。
19.根據權利要求16所述的天線元件，還包括信號傳輸線，其耦合到與與所述信號饋送板電隔離的所述第三輻射分支。
20.根據權利要求16所述的天線元件，還包括信號傳輸線，將所述第三輻射分支耦合到所述第二輻射分支。
21.根據權利要求16所述的天線元件，還包括信號饋送板，將所述第三輻射分支耦合到所述第二輻射分支。
22.根據權利要求16所述的天線元件，其中所述天線元件提供多頻帶操作，其中所述多頻帶操作的第一頻帶相應於所述第一諧振頻帶，所述多頻帶操作的第二頻帶相應於所述第二諧振頻帶，所述多頻帶操作的第三頻帶相應於所述第三諧振頻帶。
23.根據權利要求16所述的天線元件，其中所述天線元件提供寬頻帶操作，其中所述寬帶操作的第一邊緣相應於所述第一和第三諧振頻帶之一併且所述寬帶操作的第二邊緣相應於所述第二諧振頻帶。
24.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述天線元件提供多頻帶操作，其中所述多頻帶操作的第一頻帶相應於所述第一諧振頻帶並且所述多頻帶操作的第二頻帶相應於所述第二諧振頻帶。
25.根據權利要求16所述的天線元件，其中所述天線元件提供寬帶操作，其中所述寬帶操作的第一邊緣相應於所述第一諧振頻帶並且所述寬帶操作的第二邊緣相應於所述第二諧振頻帶。
26.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述信號饋送板包括三角形結構。
27.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述信號饋送板包括矩形結構。
28.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述第一輻射分支、所述第二輻射分支、以及所述信號饋送板安排在印刷電路板襯底上。
29.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述第一輻射分支、所述第二輻射分支、所述第三輻射分支、所述第四輻射分支、耦合所述第一和第二輻射分支的所述信號饋送板、以及耦合所述第三和第四輻射分支的所述信號饋送板安排在印刷電路板襯底上。
30.根據權利要求29所述的天線元件，其中所述第一輻射分支、所述第二輻射分支、和耦合所述第一和第二輻射分支的所述信號饋送板安排在所述印刷電路板襯底的第一面上，並且所述第三輻射分支、所述第四輻射分支、以及耦合所述第三和第四輻射分支的所述信號饋送板安排在所述印刷電路板襯底的第二面上。
31.根據權利要求30所述的天線元件，其中所述第一輻射分支、所述第二輻射分支、以及耦合所述第一和第二輻射分支的所述信號饋送板中的至少一個的一部分與所述第三輻射分支、所述第四輻射分支、以及耦合所述第三和第四輻射分支的所述信號饋送板中的至少一個的一部分重疊，以由此在其中定義波導。
32.根據權利要求29所述的天線元件，其中耦合所述第一和第二輻射分支的所述信號饋送板和耦合所述第三和第四輻射分支的所述信號饋送板被漸縮以提供錐形內徑天線元件配置。
33.根據權利要求32所述的天線元件，其中所述錐形內徑天線元件配置提供作為所述錐形內徑的孔徑的函數的頻率獨立操作模式。
34.一種提供天線元件的方法，包括利用信號饋送板耦合與第一諧振頻帶有關的第一輻射分支和與第二諧振頻帶有關的第二輻射分支，所述信號饋送板提供有關所述第一和第二輻射分支的單信號饋送；通過成形所述信號饋送板在所述第一輻射分支和所述第二輻射分支之間匹配阻抗；其中所述匹配阻抗步驟包括對所述信號饋送板選擇三角形的形狀並且關於所述第一輻射分支和所述第二輻射分支選擇所述三角形的方向，其中所述第一諧振頻率大於所述第二諧振頻率，並且其中所述方向提供沿所述第一輻射分支的所述三角形的底以及沿所述第二輻射分支的所述三角形的頂。
35.根據權利要求34所述的方法，其中由成形所述信號饋送板匹配的所述阻抗在第一諧振頻率為所述第二諧振頻率的1.2倍和第一諧振頻率為所述第二諧振頻率的2.5倍有關的範圍內。
36.根據權利要求34所述的方法，其中所述第一諧振頻率大於所述第二諧振頻率，並且其中所述方向提供沿所述第一輻射分支的三角形的頂以及沿所述第二輻射分支的三角形的底。
37.根據權利要求34所述的方法，其中所述匹配阻抗的步驟包括選擇所述信號饋送板形狀的角度以減輕耦合偏差。
38.根據權利要求34所述的方法，還包括通過成形所述信號饋送板為獨立於所述第一諧振頻帶和所述第二諧振頻帶的操作模式配置所述天線元件。
39.根據權利要求38所述的方法，其中所述成形所述信號饋送板的步驟包括選擇關於所述信號饋送板的一條邊的角度。
40.根據權利要求38所述的方法，其中所述成形所述信號饋送板的步驟包括對所述信號饋送板提供彎曲的邊。
41.根據權利要求34所述的方法，還包括提供反射器表面，使得所述第一輻射分支置於所述第二輻射分支和所述反射器表面之間。
42.根據權利要求41所述的方法，還包括沿與所述第一和第二輻射分支平行的軸摺疊所述反射器面，由此提供角形反射器配置。
43.根據權利要求41所述的方法，其中所述第一諧振頻率大於所述第二諧振頻率，並且其中操作所述第二輻射分支作為對於所述第一輻射分支的子反射器。
44.根據權利要求43所述的方法，還包括在與所述第一輻射分支相對的所述第二輻射分支的一側提供第三輻射分支。
45.根據權利要求44所述的方法，其中所述第三輻射分支與第三諧振頻率有關。
46.根據權利要求45所述的方法，其中所述第三諧振頻率在所述第一和第二諧振頻率之間。
47.根據權利要求45所述的方法，其中所述第一諧振頻率在所述第二和第三諧振頻率之間。
48.根據權利要求44所述的方法，其中所述輻射分支與所述第一諧振頻率有關。
49.根據權利要求44所述的方法，其中所述第三輻射分支耦合到與所述第一和第二輻射分支隔離的信號饋送傳輸線上。
50.根據權利要求44所述的方法，還包括利用傳輸線將所述第二輻射分支和所述第三輻射分支相耦合。
51.根據權利要求44所述的方法，還包括利用另一信號饋送板將所述第二輻射分支和所述第三輻射分支相耦合。
52.根據權利要求34所述的方法，還包括摺疊所述第二輻射分支，以提供可在所述第二諧振頻率下操作的尺寸減小的輻射分支。
53.根據權利要求34所述的方法，還包括將所述第一輻射分支、所述第二輻射分支以及所述信號饋送板安排在電介質襯底上。
54.根據權利要求53所述的方法，其中所述電介質襯底包括印刷電路板襯底。
55.根據權利要求53所述的方法，還包括將第三輻射分支、第四輻射分支以及另一信號饋送板安排在所述電介質襯底上。
56.根據權利要求55所述的方法，其中所述第三輻射分支與所述第一諧振頻率有關並且所述第四輻射分支與所述第二諧振頻率有關。
57.根據權利要求56所述的方法，其中所述第一和第三輻射分支形成偶極輻射分支，並且所述第二和第四輻射分支形成偶極輻射分支。
58.根據權利要求55所述的方法，其中所述第一輻射分支、所述第二輻射分支以及所述信號饋送板安排在所述電介質襯底的第一面上，並且其中所述第三輻射分支、所述第四輻射分支以及所述另一信號饋送板安排在所述電介質襯底的第二面上。
59.根據權利要求58所述的方法，還包括利用所述電介質襯底以及所述信號饋送板和所述另一信號饋送板的至少一部分形成波導。
60.根據權利要求34所述的方法，還包括提供第一引向器，其與所述第一輻射分支有關；提供第二引向器，其與所述第二輻射分支有關，其中所述第一和第二輻射分支放置於所述第一和第二引向器之間。
61.根據權利要求34所述的方法，其中所述天線元件包括多頻帶天線元件。
62.根據權利要求34所述的方法，其中所述天線元件包括寬頻帶天線元件。
63.一種偶極天線系統，包括第一偶極元件，其與第一頻帶有關；第二偶極元件，其與第二頻帶有關，其中所述第二偶極元件被定向為平行於所述第一偶極元件，並且其中所述第一頻帶大於所述第二頻帶；以及反射器，提供所述第一頻帶和所述第二頻帶的反射，其中所述第一偶極元件放置在所述第二偶極元件和所述反射器之間，其中所述第一偶極元件包括第一和第二輻射分支並且所述第二偶極元件包括第三和第四輻射分支，所述系統還包括第一信號饋送板，其耦合所述第一和第三輻射分支；以及第二信號饋送板，其耦合所述第二和第四輻射分支。
64.根據權利要求63所述的系統，其中所述第一和第二信號饋送板為三角形。
65.根據權利要求63所述的系統，其中所述三角形信號饋送板被放置以提供錐形內徑，該錐形內徑在所述內徑一側的第一和第三輻射分支以及所述內徑另一側的第二和第四輻射分支之間。
66.根據權利要求65所述的系統，其中所述錐形內徑提供信號的去耦合。
67.根據權利要求65所述的系統，其中所述錐形內徑提供頻率獨立操作模式。
68.根據權利要求63所述的系統，其中所述第一偶極元件、所述第二偶極元件、所述第一信號饋送板以及所述第二信號饋送板安排在電介質襯底上。
69.根據權利要求68所述的系統，其中所述第一和第三輻射分支以及所述第一信號饋送板安排在所述電介質襯底的第一面上，並且所述第二和第四輻射分支以及所述第二信號饋送板安排在所述電介質襯底的第二面上。
70.根據權利要求63所述的系統，還包括第一引向器元件，其與所述第一頻帶有關，其中所述第一引向器被定向為與所述第一偶極元件平行並且放置在所述第一偶極元件和所述反射器之間。
71.根據權利要求70所述的系統，還包括第二引向器元件，其與所述第二頻帶有關，其中所述第二偶極元件被定向為與所述第二引向器平行並且放置在所述第二引向器元件和所述反射器之間。
72.根據權利要求63所述的系統，還包括第三偶極元件，其與第三頻帶有關，其中所述第三偶極元件被定向為與所述第一和第二偶極元件平行，並且其中所述第一和第二偶極元件放置在所述第三偶極元件和所述反射器之間。
73.根據權利要求72所述的系統，其中所述第三頻帶在所述第一頻帶和所述第二頻帶之間。
74.根據權利要求72所述的系統，其中所述第一頻帶在所述第二頻帶和所述第三頻帶之間。
權利要求
1.一種天線元件，包括第一輻射分支，其與第一諧振頻帶有關；第二輻射分支，其與第二諧振頻帶有關；以及信號饋送板，耦合所述第一輻射分支和所述第二輻射分支，由此提供有關所述第一和第二輻射分支的單信號饋送。
2.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述第一諧振頻帶為所述第二諧振頻帶的約1.2倍。
3.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述第一諧振頻帶為所述第二諧振頻帶的約2.5倍。
4.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述第一諧振頻帶為所述第二諧振頻帶的約1.2倍到2.5倍的範圍內。
5.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述第一輻射分支包括摺疊偶極元件。
6.根據權利要求1所述的天線元件，還包括反射器，其被定位以使所述第一輻射分支被放置於所述第二輻射分支和所述反射器之間。
7.根據權利要求6所述的天線元件，還包括第一引向器元件，被放置於所述第一輻射分支和所述反射器之間；以及第二引向器元件，其中所述第二輻射分支被放置於所述第二引向器元件和所述輻射器之間。
8.根據權利要求6所述的天線元件，其中所述第一諧振頻率比所述第二諧振頻率大。
9.根據權利要求8所述的天線元件，其中所述第二輻射分支提供對所述第一輻射分支的子反射器，並且所述反射器提供對所述第一和第二輻射分支的反射器。
10.根據權利要求6所述的天線元件，其中所述第二諧振頻率比所述第一諧振頻率大。
11.根據權利要求6所述的天線元件，其中所述反射器包括接地層。
12.根據權利要求6所述的天線元件，其中所述反射器包括具有與所述第一和第二輻射分支平行的摺疊軸的摺疊面。
13.根據權利要求12所述的天線元件，其中所述摺疊面的角度約為45°。
14.根據權利要求6所述的天線元件，其中從所述反射器到所述第一輻射分支的距離S1在大約0.25λ1和0.7λ1的範圍之間，其中λ1是所述第一諧振頻帶的特徵波長，並且從所述反射器到所述第二輻射分支的距離S2在大約0.25λ2和0.7λ2的範圍之間，其中λ2是所述第二諧振頻帶的特徵波長。
15.根據權利要求14所述的天線元件，其中距離S1作為S2的函數根據以下公式確定S1=x{22-(S1+12)}+12]]>
16.根據權利要求6所述的天線元件，還包括第三輻射分支，其與第三諧振頻帶有關，其中所述第一和第二輻射分支放置於所述第三輻射分支和所述反射器之間。
17.根據權利要求16所述的天線元件，其中所述第三諧振頻率大於所述第一諧振頻率且小於所述第二諧振頻率。
18.根據權利要求16所述的天線元件，其中所述第三諧振頻率小於所述第一和第二諧振頻率。
19.根據權利要求16所述的天線元件，還包括信號傳輸線，其耦合到與所述信號饋送板電隔離的所述第三輻射分支。
20.根據權利要求16所述的天線元件，還包括信號傳輸線，將所述第三輻射分支耦合到所述第二輻射分支。
21.根據權利要求16所述的天線元件，還包括信號饋送板，將所述第三輻射分支耦合到所述第二輻射分支。
22.根據權利要求16所述的天線元件，其中所述天線元件提供多頻帶操作，其中所述多頻帶操作的第一頻帶相應於所述第一諧振頻帶，所述多頻帶操作的第二頻帶相應於所述第二諧振頻帶，所述多頻帶操作的第三頻帶相應於所述第三諧振頻帶。
23.根據權利要求16所述的天線元件，其中所述天線元件提供寬帶操作，其中所述寬帶操作的第一邊緣相應於所述第一和第三諧振頻帶之一併且所述寬帶操作的第二邊緣相應於所述第二諧振頻帶。
24.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述天線元件提供多頻帶操作，其中所述多頻帶操作的第一頻帶相應於所述第一諧振頻帶並且所述多頻帶操作的第二頻帶相應於所述第二諧振頻帶。
25.根據權利要求16所述的天線元件，其中所述天線元件提供寬帶操作，其中所述寬帶操作的第一邊緣相應於所述第一諧振頻帶並且所述寬帶操作的第二邊緣相應於所述第二諧振頻帶。
26.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述信號饋送板包括三角形結構。
27.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述信號饋送板包括矩形結構。
28.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述第一輻射分支、所述第二輻射分支、以及所述信號饋送板安排在印刷電路板襯底上。
29.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述天線元件包括偶極天線元件，該偶極天線元件包括第三輻射分支，其與第一諧振頻帶有關；第四輻射分支，其與第二諧振頻帶有關；以及信號饋送板，耦合所述第三輻射分支和所述第四輻射分支，由此提供對所述第一和第二輻射分支的單信號饋送。
30.根據權利要求1所述的天線元件，其中所述第一輻射分支、所述第二輻射分支、所述第三輻射分支、所述第四輻射分支、耦合所述第一和第二輻射分支的所述信號饋送板、以及耦合所述第三和第四輻射分支的所述信號饋送板安排在印刷電路板襯底上。
31.根據權利要求30所述的天線元件，其中所述第一輻射分支、所述第二輻射分支、和耦合所述第一和第二輻射分支的所述信號饋送板安排在所述印刷電路板襯底的第一面上，並且所述第三輻射分支、所述第四輻射分支、以及耦合所述第三和第四輻射分支的所述信號饋送板安排在所述印刷電路板襯底的第二面上。
32.根據權利要求31所述的天線元件，其中所述第一輻射分支、所述第二輻射分支、以及耦合所述第一和第二輻射分支的所述信號饋送板中的至少一個的一部分與所述第三輻射分支、所述第四輻射分支、以及耦合所述第三和第四輻射分支的所述信號饋送板中的至少一個的一部分重疊，以由此在其中定義波導。
33.根據權利要求29所述的天線元件，其中耦合所述第一和第二輻射分支的所述信號饋送板和耦合所述第三和第四輻射分支的所述信號饋送板被漸縮以提供錐形內徑天線元件配置。
34.根據權利要求33所述的天線元件，其中所述錐形內徑天線元件配置提供作為所述錐形內徑的孔徑的函數的頻率獨立操作模式。
35.一種提供天線元件的方法，包括利用信號饋送板耦合與第一諧振頻帶有關的第一輻射分支和與第二諧振頻帶有關的第二輻射分支，所述信號饋送板提供有關所述第一和第二輻射分支的單信號饋送。
36.根據權利要求35所述的方法，還包括通過成形所述信號饋送板在所述第一輻射分支和所述第二輻射分支之間匹配阻抗。
37.根據權利要求36所述的方法，其中由成形所述信號饋送板匹配的所述阻抗在第一諧振頻率為所述第二諧振頻率的1.2倍和第一諧振頻率為所述第二諧振頻率的2.5倍有關的範圍內。
38.根據權利要求36所述的方法，其中所述匹配阻抗步驟包括對所述信號饋送板選擇三角形的形狀。
39.根據權利要求38所述的方法，其中所述匹配阻抗的步驟還包括關於所述第一輻射分支和所述第二輻射分支選擇三角形的方向。
40.根據權利要求39所述的方法，其中所述第一諧振頻率大於所述第二諧振頻率，並且其中所述方向提供沿所述第一輻射分支的三角形的底以及沿所述第二輻射分支的三角形的頂。
41.根據權利要求39所述的方法，其中所述第一諧振頻率大於所述第二諧振頻率，並且其中所述方向提供沿所述第一輻射分支的三角形的頂以及沿所述第二輻射分支的三角形的底。
42.根據權利要求36所述的方法，其中所述匹配阻抗的步驟包括選擇所述信號饋送板形狀的角度以減輕耦合偏差。
43.根據權利要求35所述的方法，還包括通過成形所述信號饋送板為獨立於所述第一諧振頻帶和所述第二諧振頻帶的操作模式配置所述天線元件。
44.根據權利要求43所述的方法，其中所述成形所述信號饋送板的步驟包括選擇關於所述信號饋送板的一條邊的角度。
45.根據權利要求43所述的方法，其中所述成形所述信號饋送板的步驟包括對所述信號饋送板提供彎曲的邊。
46.根據權利要求35所述的方法，還包括提供反射器表面，使得所述第一輻射分支置於所述第二輻射分支和所述反射器表面之間。
47.根據權利要求46所述的方法，還包括沿與所述第一和第二輻射分支平行的軸摺疊所述反射器面，由此提供角形反射器配置。
48.根據權利要求46所述的方法，其中所述第一諧振頻率大於所述第二諧振頻率，並且其中操作所述第二輻射分支作為對於所述第一輻射分支的子反射器。
49.根據權利要求48所述的方法，還包括在與所述第一輻射分支相對的所述第二輻射分支的一側提供第三輻射分支。
50.根據權利要求49所述的方法，其中所述第三輻射分支與第三諧振頻率有關。
51.根據權利要求50所述的方法，其中所述第三諧振頻率在所述第一和第二諧振頻率之間。
52.根據權利要求50所述的方法，其中所述第一諧振頻率在所述第二和第三諧振頻率之間。
53.根據權利要求49所述的方法，其中所述輻射分支與所述第一諧振頻率有關。
54.根據權利要求49所述的方法，其中所述第三輻射分支耦合到與所述第一和第二輻射分支隔離的信號饋送傳輸線上。
55.根據權利要求49所述的方法，還包括利用傳輸線將所述第二輻射分支和所述第三輻射分支相耦合。
56.根據權利要求49所述的方法，還包括利用另一信號饋送板將所述第二輻射分支和所述第三輻射分支相耦合。
57.根據權利要求35所述的方法，還包括摺疊所述第二輻射分支，以提供可在所述第二諧振頻率下操作的尺寸減小的輻射分支。
58.根據權利要求35所述的方法，還包括將所述第一輻射分支、所述第二輻射分支以及所述信號饋送板安排在電介質襯底上。
59.根據權利要求58所述的方法，其中所述電介質襯底包括印刷電路板襯底。
60.根據權利要求58所述的方法，還包括將第三輻射分支、第四輻射分支以及另一信號饋送板安排在所述電介質襯底上。
61.根據權利要求60所述的方法，其中所述第三輻射分支與所述第一諧振頻率有關並且所述第四輻射分支與所述第二諧振頻率有關。
62.根據權利要求61所述的方法，其中所述第一和第三輻射分支形成偶極輻射分支，並且所述第二和第四輻射分支形成偶極輻射分支。
63.根據權利要求60所述的方法，其中所述第一輻射分支、所述第二輻射分支以及所述信號饋送板安排在所述電介質襯底的第一面上，並且其中所述第三輻射分支、所述第二輻射分支以及所述另一信號饋送板安排在所述電介質襯底的第二面上。
64.根據權利要求63所述的方法，還包括利用所述電介質襯底以及所述信號饋送板和所述另一信號饋送板的至少一部分形成波導。
65.根據權利要求35所述的方法，還包括提供第一引向器，其與所述第一輻射分支有關；提供第二引向器，其與所述第二輻射分支有關，其中所述第一和第二輻射分支放置於所述第一和第二引向器之間。
66.根據權利要求35所述的方法，其中所述天線元件包括多頻帶天線元件。
67.根據權利要求35所述的方法，其中所述天線元件包括寬頻帶天線元件。
68.一種偶極天線系統，包括第一偶極元件，其與第一頻帶有關；第二偶極元件，其與第二頻帶有關，其中所述第二偶極元件被定向為平行於所述第一偶極元件，並且其中所述第一頻帶大於所述第二頻帶；以及反射器，提供所述第一頻帶和所述第二頻帶的反射，其中所述第一偶極元件放置在所述第二偶極元件和所述反射器之間。
69.根據權利要求68所述的系統，其中所述第一偶極元件包括第一和第二輻射分支並且所述第二偶極元件包括第三和第四輻射分支，所述系統還包括第一信號饋送板，其耦合所述第一和第三輻射分支；以及第二信號饋送板，其耦合所述第二和第四輻射分支。
70.根據權利要求69所述的系統，其中所述第一和第二信號饋送板為三角形。
71.根據權利要求69所述的系統，其中所述三角形信號饋送板被放置以提供錐形內徑，該錐形內徑在所述內徑一側的第一和第三輻射分支以及所述內徑另一側的第二和第四輻射分支之間。
72.根據權利要求71所述的系統，其中所述錐形內徑提供信號的去耦合。
73.根據權利要求71所述的系統，其中所述錐形內徑提供頻率獨立操作模式。
74.根據權利要求69所述的系統，其中所述第一偶極元件、所述第二偶極元件、所述第一信號饋送板以及所述第二信號饋送板安排在電介質襯底上。
75.根據權利要求74所述的系統，其中所述第一和第三輻射分支以及所述第一信號饋送板安排在所述電介質襯底的第一面上，並且所述第二和第四輻射分支以及所述第二信號饋送板安排在所述電介質襯底的第二面上。
76.根據權利要求68所述的系統，還包括第一引向器元件，其與所述第一頻帶有關，其中所述第一引向器被定向為與所述第一偶極元件平行並且放置在所述第一偶極元件和所述反射器之間。
77.根據權利要求76所述的系統，還包括第二引向器元件，其與所述第二頻帶有關，其中所述第二偶極元件被定向為與所述第二引向器平行並且放置在所述第二引向器元件和所述反射器之間。
78.根據權利要求68所述的系統，還包括第三偶極元件，其與第三頻帶有關，其中所述第三偶極元件被定向為與所述第一和第二偶極元件平行，並且其中所述第一和第二偶極元件放置在所述第三偶極元件和所述反射器之間。
79.根據權利要求78所述的系統，其中所述第三頻帶在所述第一頻帶和所述第二頻帶之間。
80.根據權利要求78所述的系統，其中所述第一頻帶在所述第二頻帶和所述第三頻帶之間。
全文摘要
本發明公開了一種系統和方法，利用與饋送板相互連接的多個輻射分支提供多頻帶天線元件，由此提供具有單饋送的多頻帶天線元件。此外或者作為選擇，利用本發明的多頻帶天線元件的多個輻射分支提供了一種寬頻帶天線配置。本發明的實施例採用一個或多個反射器以便例如提供引向性和/或輻射圖成形，包括利用多頻帶天線元件的一個或多個輻射分支作為反射器用於多頻帶天線元件的另外的一個或多個輻射分支。
文檔編號H01Q5/00GK1802772SQ200480005358
公開日2006年7月12日 申請日期2004年2月27日 優先權日2003年2月28日
發明者彼得·C·T·宋, 羅斯·D·穆 申請人:香港應用科技研究院有限公司