多頻帶吸頂天線的製作方法

2023-04-23 07:06:21 6

專利名稱：多頻帶吸頂天線的製作方法
技術領域：
本發明的領域涉及射頻天線，具體涉及工作在多個不同的非諧 波相關頻率的天線。
背景技術：
諸如無線區域網之類的數字無線系統，或諸如蜂窩電話之類的 蜂窩裝置可以存在於多個不同頻帶上，而且均可以採用唯一的通信協
議。例如，蜂窩和GSM電話可以工作在750-960MHz頻帶，PCS和UMTS 可以工作在1700-2170MHz頻帶，WIFI可以工作在2. 4-5. 8GHz頻帶。 不過，蜂窩電話、PCS、 UMTS和WIFI還經常與不同類型的裝置 一起使用，每種裝置均具有不同的功能和數據處理能力。由於不同的 功能，通常，服務提供商必須提供每一種不同協議下的同時的基礎設 施接入。
提供同時接入的一個複雜因素是在不同協議下的接入通常出現 在多個不同的環境中。雖然環境也可以是戶外的，但環境也可以涉及 在餐館、劇院或其他的用戶場所內的使用。這種環境不能允許有損於 該場所結構的大量天線或者天線結構的使用。
另一個複雜因素是蜂窩電話、PCS、潔TS和WIFI通常採用非諧 波相關的頻帶。就這點而言，為一個頻帶設計的天線不能用於其他頻 帶。
現有技術對多頻帶的問題的解決方案已經將單極天極與扼流圈 和接線天線結合起來以產生多頻帶天線結構。該接線可以是傳統的， 或者包括一個或多個用於高頻操作的狹槽。
儘管採用單極天線和接線天線在一些情況下有效，單極天線通 常在高頻會經歷反相，這會導致發射信號的上升模式分裂。另外，在 接線天線結構在高頻帶頻率下超過了 1/4波長的情況下，發射場具有顯著的方位角模式失真。於是，需要更好的工作在多個非諧波相關頻 帶的天線。

發明內容
提供了一種工作在至少兩個非諧波相關頻帶的多頻帶天線。該 天線包括低頻天線和錐形的相對高頻天線，該低頻天線用於至少兩個 非諧波相關頻帶中的相對低的頻帶，該低頻天線在近端從接地板沿主 軸延伸並與接地板電隔離，該錐形的相對高頻天線用於至少兩個非諧 波相關頻帶中的相對高的頻帶，其被布置在該低頻天線的近端上並與 該近端電連接，使得高頻天線的頂點布置得臨近接地板而與該低頻天 線的近端重合併使得高頻天線的基座與主軸同軸地從接地板延伸開 去。該多頻帶天線還包括與主軸同軸地從接地板延伸的第一管狀套 筒，所述管狀套筒與接地板、低頻天線和高頻天線電隔離，並且該多 頻帶天線還包括與主軸同軸地放置的並從高頻天線的基座的邊緣遠 離接地板延伸的第二管狀套筒，所述第二管狀套筒與該高頻天線和低 頻天線電隔離。
另一方面，錐形高頻天線還包括多個布置在低頻天線周圍的圓 上的離散的天線元件，其中，多個天線元件的每一個均在頂點和基座 之間延伸，而且其中，多個天線元件的每一個上的對應位置到主軸是 等距離的。
在另一方面，第一管狀套筒還包括多個布置在低頻天線周圍的 圓上的離散的天線元件，其中，多個天線元件的每一個均平行於主軸 在接地板間延伸。
在另一方面，第二管狀套筒還包括多個布置在低頻天線周圍的 圓上的離散的天線元件，其中，多個天線元件的每一個均平行於主軸 在基座間延伸。
在另一方面，多頻帶天線包括一對印刷電路板，該印刷電路板 沿主軸垂直交叉，使在每個電路板上布置低頻天線、高頻天線、第一 管狀套筒和第二管狀套筒中的每一個的元件對。
在另一個方面，低頻天線還包括發射器元件，該發射器元件與主軸同軸，並平行於接地板從低頻天線的遠端延伸出。
在另一個方面，發射器元件還包括布置在發射器元件和低頻天 線之間的電介質，來將發射器元件與低頻天線電隔離。


圖1是根據本發明的說明性實施例的多頻帶吸頂天線； 圖2是圖1的天線的剖視圖3是圖1的天線的可替換實施例的側面透視圖4A-圖4B是形成圖3的天線的電路板的側視圖；以及 圖5是圖1-圖4的天線的VSWR圖。
具體實施例方式
圖1示出了根據本發明的說明性實施例通常所示出的超寬頻帶 天線10。圖2是圖1的天線10的剖視圖。
該天線IO可以用於多個非諧波頻帶中的任何一個頻帶。示例包 括750-900 MHz/PCS/UMTS/2.3-2.7 GHz WiFi-WiMAX/3.3-3.8GHz WiMAX/4. 9-6GHz WiFi這些頻帶中的任何一個(或全部)。
在第一說明性實施例情況下，天線10包括具有主發射元件21 的第一低頻天線20，其近端臨近接地板12，並使主發射元件21垂直 地從接地板12沿縱軸26向遠端延伸。該低頻電線20與接地板12 電隔離，並工作在一組非諧波相關頻帶的低頻頻帶上。
為了減少高度，低頻天線20可以包括一個或多個耦接到天線20 的遠端的輔助低頻發射元件22、 24。如圖所示，低頻發射元件22、 24從遠端與接地板12平行地延伸。次發射元件22、 24的耦接可通 過直接電連接或電容耦接。
形成在低頻天線20的近端上的是高頻錐形天線14。高頻天線 14工作在非諧波相關頻帶的相對的高頻帶。低頻天線20和高頻天線 14均通過rf連接34 (例如同軸電纜)電耦接至共用射頻(rf)源。
錐形天線14的頂點30在低頻天線20的近端直接臨近接地板12 並通過接地板12延伸的點處與低頻天線20的近端重合併電連接至低頻天線20的近端。錐形天線14的對著頂點30的遠端(即，錐基座 32)與低頻天線20的縱軸同軸。
繞頂點30布置的是從臨近接地板12延伸的第一導電套筒16。 導電套筒16包括套筒元件42和套筒基座44。
導電套筒16與高頻天線14和接地板12均是電隔離的(在直流 方式下)。不過，導電套筒16電容性地耦接36至高頻天線14，而 且還電容性地耦接38至接地板12。
電容性耦接36由套筒元件42與錐形天線14之間的距離40以 及布置在套筒元件42和錐形天線14之間的電介質類型所確定。第二 電容38的電容性耦接由基座元件44的尺寸以及布置在基座元件44 和接地板12之間的電介質46的厚度和類型所確定。
第二導電套筒18從錐形天線14的基座端32 (並從接地板12) 延伸開。套筒18的近端緊鄰錐基座32的邊緣，並由電介質隔離物 28使之與基座32電隔離。套筒18的遠端與輔助元件22的近端接合， 並由電介質隔離物52使之與輔助元件22電隔離。
在一個特定的說明實施例中，低頻天線20可以具有82mm的總 高度，其中包括高度為69mm的主發射元件21，以及延伸了另外的13mm 的一對次發射元件22、 24。發射元件24的直徑是206mra。
高頻錐14沿縱軸26的高度為26. 5mm，基座32的直徑是21mm。 第一導電套筒16高度為5. 8mm，直徑為15mm。在接地板12上支撐天 線10的電介質46是在上表面上具有0. 02mm厚度的聚酯薄膜帶的 6003玻璃纖維。
第二導電套筒18的直徑為21mm，平行於主軸26的高度為41rara。 將高頻天線14和第二導電套筒18隔離開的電介質28的厚度為 1. 5ram。
在另一個實施例中，可以將天線10的元件14、 16、 18、 20分 成多個在從接地板12延伸開的方向上連續、但在繞主軸26的圓周方 向上離散的多個離散元件。圖3是天線IO(在圖3中標示為天線100) 的側面透視圖，其中，元件14、 16、 18、 20被分成從接地板12向上 延伸的四個離散元件(例如，銅基線)。圖4A-圖4B示出了兩個電路板102、 104的側視圖，這兩個電路 板可以被用來與電路板46 —起構建天線100。如圖4A-圖4B所示， 電路板102、 104均具有狹槽106、 108，狹槽106、 108使得電路板 102、 104基本上以直角交叉。 一旦電路板102、 104已經被交叉，通 過採用焊料橋將電路板102、 104之間的結合點連接起來，該焊料橋 電連接主發射元件110和112以及次發射元件114、 116的銅跡線。
如圖4A-圖4B所示，發射元件110和112起到等同於圖1和圖 2中所示的主發射元件21的作用，發射元件114和116起到等同於 發射元件22和24的作用。相似地，圖1和圖2的錐形高頻天線14 現在已經被分成了離散發射元件126、 128、 130、 132。
類似地分開圖1和圖2的套筒16和18。例如，套筒元件118、 120、 122、 124現在基本上起到與圖1的套筒18相同的作用。類似 地，套筒元件134、 136、 138、 140現在基本上起到與圖1的套筒16 相同的作用。與套筒元件16、 18—樣，電介質材料142、 144使套筒 元件134、 136、 138、 140與圖3的高頻天線14隔開。
圖5提供了天線10、 IOO在一組相對大的頻帶上的VSWR。從圖 5中可以看到，天線IO、 IOO在蜂窩頻帶以及較高頻帶中具有相對低 的VSWR。
天線IO、 IOO在較寬範圍的非諧波相關頻帶上性能良好。高頻 錐形天線14工作為覆蓋高頻帶的套筒單極天線。 一個差異是高頻帶 天線14的錐形特性起到對高頻帶頻率的寬帶扼流作用，其本質上防 止高頻分量向上傳播經過錐部進入低頻天線20。
高頻錐形天線14的高頻特性可以由電路板46、 102、 104上的 銅跡線42、44的尺寸確定。例如，通過增大銅跡線42(圖4中的134、 136、 138、 140)的尺寸，增大了電容性耦接36，從而使第一套筒16 變成某些頻率範圍上的發射器。類似地，增大銅跡線44的尺寸增大 了與接地板12的電容性耦接38，從而減小了第一套筒16的發射能 力。
低頻天線20是較低頻帶的主發射器。低頻天線20周圍的第二 套筒18抑制中頻帶頻率(例如，大約是l/4波長)，而且還起到低頻帶發射器的作用。低頻帶天線20和扼流圈18沒有連接。
頂部(次發射器22、 24)提供了用於低頻帶正常工作的負載。 較大的次發射器22、 24會使頻率向更低的頻率偏移。如果諧振頻率 等於該低頻帶(800MHz)的LC扼流圈(並聯諧振電路)被添加到頂 部發射器24上來隔離該低頻帶，則可以實現一個更低的頻帶(400MHz 或更低)(例如裝載了 1/8波長單極天線的線圈)。作為另一個可替 換實施例，UHF呼啦圈(hula ho叩)天線可以用於更低的頻率範圍 組合。
出於說明製造本發明和採用本發明的方式的目的，已經說明了 多頻帶吸頂天線的一個具體實施例。應當理解的是，本發明的其他變 型或改進的實施方式以及它的各個方面對本領域技術人員而言是很 清楚的，而且本發明並不局限於所說明的具體實施例。從而，意圖是 覆蓋本發明以及落在本文所公開和主張的潛在基本原理的真實精神 和範圍內的任何一個和所有改進、變型或等同物。
權利要求
1.一種多頻帶天線，其工作在至少兩個非諧波相關頻帶上，這種天線包括低頻天線，其用於所述至少兩個非諧波相關頻帶的一個相對的低頻帶，所述低頻天線在近端從接地板沿主軸延伸，並與所述接地板電隔離；錐形的相對的高頻天線，其用於所述至少兩個非諧波相關頻帶的一個相對的高頻帶，所述錐形的相對的高頻天線布置在所述低頻天線的近端上並與該近端電連接，使所述高頻天線的頂點布置得臨近所述接地板而與低頻天線的近端重合，並使基座與主軸同軸地從所述接地板延伸開去；第一管狀套筒，其與主軸同軸地從所述接地板延伸，該管狀套筒與所述接地板、低頻天線和高頻天線電隔離；以及第二管狀套筒，其與主軸同軸地放置，並從所述高頻天線的基座的邊緣遠離所述接地板延伸，該第二管狀套筒與高頻天線和低頻天線電隔離。
2. 如權利要求1所述的多頻帶天線，其中，所述錐形的高頻天 線還包括布置在所述低頻天線周圍的圓上的多個離散的天線元件，其 中，所述多個天線元件的每一個均在頂點和基座之間延伸，以及其中， 所述多個天線元件的每一個的相應位置距離主軸均是等距離的。
3. 如權利要求2所述的多頻帶天線，其中，所述第一管狀套筒 還包括布置在所述低頻天線周圍的圓上的多個離散的天線元件，其 中，所述多個天線元件的每一個均平行於主軸在所述接地板之間延 伸。
4. 如權利要求3所述的多頻帶天線，其中，所述第二管狀套筒 還包括布置在所述低頻天線周圍的圓上的多個離散的天線元件，其中，所述多個天線元件的每一個均平行於主軸在基座之間延伸。
5. 如權利要求4所述的多頻帶天線，其還包括一對印刷電路板， 這對印刷電路板沿主軸垂直交叉，使所述低頻天線、高頻天線、第一 管狀套筒和第二管狀套筒中的每一個的元件對被布置在每個所述印 刷電路版上。
6. 如權利要求l所述的多頻帶天線，其中，所述低頻天線還包 括發射器元件，所述發射器元件與主軸同軸，並平行於所述接地板從 所述低頻天線的遠端延伸出。
7. 如權利要求6所述的多頻帶天線，其中，所述發射器元件還 包括布置在所述發射器元件與低頻天線之間的電介質，來使所述發射 器元件與所述低頻天線電隔離。
8. 如權利要求6所述的多頻帶天線，其中，所述發射器元件還 包括布置在所述發射器元件與第二管狀套筒之間的電介質，來使所述 發射器元件與所述低頻天線電隔離。
9. 一種多頻帶天線，其工作在至少兩個非諧波相關頻帶上，這 種天線包括錐形的天線元件，其用於所述至少兩個非諧波相關頻帶的一個 相對的高頻帶，所述錐形的天線元件從接地板延伸，使所述錐形的天 線元件的頂點端布置得臨近在近端上的所述接地板，並使所述錐形的 天線元件的基座從所述接地板延伸出，使得所述錐形的天線元件的主 軸從頂點延伸通過所述基座的中心，所述錐形的天線元件與所述接地 板電隔離；第一多個導電次天線元件，其從所述接地板平行於所述錐形的 天線元件的主軸延伸，並被布置成圓，使得所述多個次天線元件每一 個均電容性地耦接至所述錐形的天線元件和接地板，所述耦接使第一多個次天線元件電懸浮在所述錐形的天線元件的電勢與所述接地板 的電勢之間；天線延伸，其工作在比所述高頻帶相對更低的頻帶上，所述天 線延伸電耦接至所述基座和所述接地板，並沿主軸從所述基座和接地 板延伸開去；以及第二多個導電次天線元件，其平行於所述天線延伸從所述基座 延伸開去，並被布置在天線延伸周圍的圓上，使所述第二多個次天線 元件的每一個均電容性地耦接至所述天線延伸和第一多個次天線元 件，所述耦接使第二多個次天線元件電懸浮在所述第一多個次天線元 件的電勢與所述天線延伸的電勢之間，而且其中，所述主軸布置在兩 個圓的中心。
10. 如權利要求9所述的多頻帶天線，其中，所述第一多個次 天線元件還包括管狀套筒。
11. 如權利要求9所述的多頻帶天線，其中，所述第二多個次 天線元件還包括管狀套筒。
12. 如權利要求9所述的多頻帶天線，其還包括平行於所述接 地板從所述天線延伸的遠端延伸的交叉構件。
13. 如權利要求9所述的多頻帶天線，其還包括平行於所述接 地板從所述天線延伸的遠端延伸的一對互相正交的交叉構件。
14. 如權利要求9所述的多頻帶天線，其中，所述第一多個次 天線元件還包括平行於主軸的基本上等於所述相對的高頻帶的1/4 波長的長度。
15. 如權利要求9所述的多頻帶天線，其中，所述第二多個次 天線元件還包括平行於主軸的基本上等於所述中間頻帶的1/4波長的長度。
16. 如權利要求9所述的多頻帶天線，其還包括布置在所述錐 形的天線元件與每個所述第二多個次天線元件之間的電介質。
17. —種多頻帶天線，其工作在至少兩個非諧波相關頻帶上， 這種天線包括錐形的天線元件，其用於所述至少兩個非諧波相關頻帶的一個 相對的高頻帶，所述錐形的天線元件的頂點布置得臨近接地板，所述 錐形的天線元件沿主軸從所述頂點延伸至遠端的基座端，所述錐形的天線元件與所述接地板電隔離；第一多個次天線元件，其平行於所述主軸延伸，並被布置在所 述錐形的天線元件周圍的圓上，使多個次天線元件的每一個均電容性 地耦接至所述錐形的天線元件和接地板，以便電懸浮在所述錐形的天 線元件的電勢與所述接地板的電勢之間；天線延伸，其工作在低於所述高頻帶的一個相對的低頻帶上， 所述天線延伸電耦接到所述基座端和接地板，並沿所述主軸從所述基座端和接地板延伸開去；以及第二多個次天線元件，其平行於所述天線延伸從所述基座延伸 開去，並被布置在所述天線延伸周圍的圓上，並且所述第二多個次天 線元件每一個均電容性地耦接至所述天線延伸和第一多個次天線元 件，以便電懸浮在所述第一多個次天線元件的電勢和所述天線延伸的 電勢之間，以及其中，所述主軸被布置在這兩個圓的中心上。
18. —種多頻帶天線，其工作在至少兩個非諧波相關頻帶上， 這種天線包括錐形的高頻天線元件，錐形的頂點布置得臨近接地板並且相對端上的基座沿錐的縱軸從接地板延伸開去；離散元件的第一導電套筒，該第一導電套筒平行於縱軸從所述 接地板延伸開去，第一導電套筒至少環繞所述錐形的天線元件的頂點，並且其中，所述導電套筒與所述接地板和高頻天線元件是電隔離 的；天線延伸，其工作在低於所述高頻帶的中間頻帶上，所述天線 延伸電耦接至所述基座端和接地板，並沿主軸從所述基座端和接地板 延伸開去；以及離散元件的第二導電套筒，該第二導電套筒平行於所述天線延 伸從所述基座延伸開去，並被布置在所述天線延伸周圍的圓上，每個 所述第二導電套筒均電容地耦接以電懸浮在所述第一套筒的電勢和 所述天線延伸的電勢之間，並且其中，主軸被布置在兩個圓的中心上。
全文摘要
提供了一種多頻帶天線，其工作在至少兩個非諧波相關頻帶上。該天線包括用於至少兩個非諧波相關頻帶的低頻帶上的低頻天線和用於至少兩個非諧波相關頻帶的相對高頻帶上的錐形的相對的高頻天線，低頻天線在近端從接地板沿主軸延伸並與接地板電隔離，所述錐形的相對的高頻天線被布置在低頻天線的近端上並與該近端電連接，使高頻天線的頂點布置得臨近接地板而與低頻天線的近端重合，並使基座與主軸同軸地從接地板延伸開去。多頻帶天線還包括與主軸同軸地從接地板延伸的第一管狀套筒和與主軸同軸地放置並從高頻天線的基座邊緣遠離接地板延伸的第二管狀套筒，第一管狀套筒與接地板、低頻天線和高頻天線電隔離，第二管狀套筒與高頻天線和低頻天線電隔離。
文檔編號H01Q1/36GK101645536SQ20091016560
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月6日 優先權日2008年8月6日
發明者新 杜 申請人:Pc-Tel公司