一種天線的製作方法
2023-10-20 18:21:02 1
專利名稱：一種天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及工作在超過200MHz頻率上的一種天線，並且涉及包含該天線的無線電通信系統。
本申請人在大量共同待審查的專利申請中已經公開了一系列電介質加載天線。所公開天線的共同特徵包括高相對介電常數的實心圓柱體陶瓷芯，一個在軸線上穿過芯體到末端終止的同軸饋源，一個導線平衡非平衡轉換器套筒鍍在核心圓柱體表面上並且在一方面與末端表面上饋源終端徑向連接點和另一方面在套筒周遍之間延伸。
在共同待審查申請GB-A-2292638中，公開了一種四線背射天線，具有四個共伸螺旋單元形成兩對，一對單元的電長度與另一對單元的電長度不同。該結構具有在工作頻率例如1575MHz上產生正交相位電流的效果，結果該天線具有用於圓極化信號的心型線輻射圖，例如由GPS(全球定位系統)衛星星座中衛星發射的那些輻射圖。
在GB-A-2309592，該天線具有單一一對直徑方向相反的螺旋單元，以形成扭曲環路獲得除了零點外的全方位輻射圖，該零點對準垂直與該天線圓柱體軸線延伸的零軸線。該天線特別適合於用在便攜電話機上，並且能夠在尺寸上定做得分別在例如歐洲GSM頻帶(890到960MHz)和DCS頻帶(1710到1880MHz)範圍內頻率上具有環路諧振。其它有關頻帶包括美國AMPS(842到894MHz)和PCN(1850到1900MHz)頻帶。
GB-A-2311675公開了雙服務系統例如組合GPS和行動電話系統中的天線使用，該天線具有與GB-A-2292638所公開的相同的總體結構，當諧振在四線(圓極化)模式時該天線用於GPS接收，當諧振在單端(線性極化)模式時用於電話信號。
本申請已經發現，控制圍繞核心接近部分的導電套筒直徑，有可能產生一個諧振，該諧振特徵在於圍繞套筒邊緣(在此稱為「環型諧振」)的駐波和發生在例如行動電話或衛星定位接收機使用的頻率之一上。該環型諧振是有關圓波導模式或環型模式的有效諧振。
按照本發明的第一方面提供一種天線，該天線具有超過200MHz的工作頻率，包括一個圓柱型絕緣主體，該主體具有中心軸並且由大於5的相對介電常數的實心材料形成，主體的外表面限定了實心材料佔據大部分的一個體積；在絕緣主體圓柱表面上的導電套筒。一個導電層，在主體表面上沿軸線橫向延伸，和導電套筒與該層一起形成基本上由實心材料填充的開口空腔；一個饋源結構，與該空腔相連，其中空腔的所述相對介電常數和尺寸適於使其開口周圍的電長度基本上等於在對應所述工作頻率上圍繞所述周邊的波導波長的整數(1，2，3，...)倍。
與上面引用的公知電介質加載四線背射天線有關的一個困難是圓極化信號的天線帶寬相對窄些。這意味著製造公差需要嚴密，並且該天線可能需要單獨調諧到所需要頻率。在按照本發明的天線中，有可能設計使饋源結構激勵圍繞開口上空腔邊緣的旋轉駐波，當用於軸線垂直方向時產生諧振在圓極化波並且具有適合於接收來自衛星信號的相關心型線輻射圖的天線。本申請已經發現有關這種諧振的帶寬比四線天線的帶寬寬得多。
應當注意，術語「激勵」用在本文中是指不僅用於發射信號的天線使用，而且也用於接收信號的天線的使用，因為該天線的功能特性例如頻率響應、輻射圖等遵循針對對應發射和接收特性的互易性原則。類似地，當用於本文接收信號天線時，單元和零件涉及的「輻射」應當理解為從周圍空間吸收能量的單元或零件，由此根據互易性原則，如果該天線用於發射時，這些單元或零件將輻射能量。
在套筒中激勵環型駐波的一種方式是利用絕緣主體表面上加長螺旋或螺旋單元。實際上，螺旋單元在套筒或套筒周邊上傳遞切線激勵分量，所以它們可以被認為是切線激勵或饋電裝置。適當選擇介電常數和套筒及螺旋狀或螺旋單元的尺寸，該天線可以製造得作為雙模式天線工作，具有與環型諧振即圍繞空腔周邊的駐波相關的圓極化模式，和與以上結合扭曲環路設計的環路諧振相關的線性模式。
優選地，在環型模式諧振頻率上，螺旋單元每個具有等於nλg/4的電長度，其中n是整數(1，2，3...)，λg是在環型諧振頻率上沿單元的波導波長。
在該連接中，本領域技術人員應當理解「波導波長」意味著在所要求頻率上沿測量使用路徑即引導波的路徑上完整波周期代表的距離。在此情況下，測量路徑是相應螺旋單元或套筒周邊，而波導波長小於空間中波長一個倍數，該倍數由核心材料的介電常數和由天線結構的幾何形狀決定。應當理解，核心材料的介電常數基本上大於自由空間的介電常數，圍繞套筒周邊或沿螺旋單元的波導波長λg遠遠小於自由空間波長，但通常在每種情況下都不同。在周邊的情況下，電流路徑受電介質材料的影響非常強，因為有關場大部分在材料內部，相反在電介質材料和空氣邊界上螺旋單元電流路徑受的影響弱。
然後，有可能生產一種多模式天線，特別適合於但不唯一地用於圓極化信號而不使用上述四線結構。因此，該天線優選用於便攜或行動裝置例如多頻帶便攜或行動電話機，尤其是蜂窩電話機或尤其是用於全球星或銥星衛星電話系統的便攜電話機，以及具有GPS或GLONASS定位功能的便攜電話機或其它設備，這些衛星服務是利用圓極化信號的服務。
按照本發明的第二方面，提供一種無線電信號接收和/或發射系統，該系統包括一個射頻前端級，設計得工作在第一信號接收或發射頻率上；一個連接到前端級的天線，包括具有中心軸線並且由高於5的介電常數實心材料形成的圓柱體絕緣主體，該主體外表面限定由實心材料佔據主要部分的體積；一個在主體表面上沿軸線橫向延伸的導電層；導電套筒與層一起形成基本上由實心材料填充的開口空腔；和一個與空腔有關的饋源結構，其中所述相對介電常數和空腔的尺寸被適於使開口上空腔周邊的電長度基本上等於對應第一信號頻率波導波長的整數(1，2，3，...)倍。
按照第三方面，本發明也包括一個用於在所需要工作頻率(超200MHz範圍)上圓極化波的電介質加載空腔支持天線，包括具有導電圓柱側壁和連接到側壁的導電底板的空腔，該側壁具有限定底板相反方向的空腔開口的周邊，基本填充空腔並且由大於5的相對介電常數的實心材料形成的一個電介質核心，一個旋轉饋電系統，特徵在於所述介電常數和空腔尺寸使得周邊周長基本上等於在所需要工作頻率上波導波長整數(1，2，3，...)倍，並且其中饋電系統適於在空腔周邊上以所需要工作頻率激勵一個波導諧振，該諧振特徵在於至少一個直徑方向跨過該空腔開口並且圍繞空腔中心軸旋轉的電壓對稱振子(voltagedipole)，以形成圓極化幅射圖，其從空腔開口向外方向並且在相反軸線方向具有零點。
該天線和系統的進一步優選特徵在說明書結尾出現的相關權利要求中闡述。
現在通過參照附圖以舉例方式描述本發明，圖中
圖1是按照本發明包括一個天線的便攜電話機透視圖；圖2是圖1出現的天線的透視圖；圖3是當該天線諧振在環路模式時，表示所產生的水平極化輻射圖；圖4A和4B是表示在形成圖2的該天線零件的套筒中環型模式諧振的圖；圖5是表示當該天線諧振在環型模式時產生的圓極化輻射圖；圖6是圖1的電話機的方框圖；圖7是表示圖1和圖6所示電話機耦合器的圖；圖8是按照本發明第二天線的透視圖。
參照圖1，手持通信設備，在該例子中，便攜電話機具有帶內部表面101的電話機主體10，當進行通話時至少該主體一部分通常對著用戶頭部安置，以便耳機10E鄰近用戶耳朵。電話機10具有安裝在電話機主體10端部上的一個天線12，天線中心軸線12A如圖所示沿主體19縱向伸展。
在圖2中表示該天線12的細節。如同所見，該天線具有兩個由陶瓷芯16圓柱外表面上金屬導體軌跡形成的縱向延伸單元14A、14B。核心16具有軸線通道18，和內部金屬線20，該通道容納一個軸線內部饋電導體22。內部導體22和線20在該例子中形成穿過核心的同軸傳輸線，用於將饋電線23與天線單元14A、14B在核心末端表面16D上的饋電位置上耦合。在核心上的該導體也包括在末端表面16D上金屬軌跡形成的相應連接徑向天線單元14AR、14BR，在直徑相反端14AE、14BE上將各自縱向延伸單元14A、14B連接到饋電線。這些徑向單元與軸向傳輸線結合構成了平衡饋電端點。該天線單元14A，14B的另一端14AF、14BF也在直徑上相反並且由圍繞核心16接近端部分的鍍金屬套筒形式的圓柱導體24連接。該套筒隨後通過核心16接近端表面上的橫向伸展導電層26連接到軸向通道18的線22。套筒24和導電層26一起形成充滿電介質核心材料的開口空腔，由基本上位於垂直與核心和天線整體中心軸12A的平面上的周邊24R限定空腔的開口。
因此，套筒24覆蓋了天線核心16的鄰近部分，由此圍繞由線20形成的同軸傳輸線和內部導體22，核心材料16充滿了套筒24與線20之間的整個空間。如上共同待審查申請所述，套筒24和橫向層26一起形成平衡-非平衡轉換器，以便饋電線中的信號在該天線接近端部分上的非平衡狀態與在末端表面16D上的至少近似平衡狀態之間轉換。
套筒24的另一個效果是套筒24的周邊24R可以有效地構成經饋電線外導體代表的地線絕緣的環型電流路徑，這意味著在絕緣條件下在延伸螺旋單元14A、14B中電流循環被限制在周邊24R上，以便這些單元、周邊和徑向單元14AR、14BR一起形成絕緣環路。
在圖示說明的天線中，縱向延伸螺旋單元14A、14B是等長度的，每個都是圍繞核心16的軸線12A繞半圈的簡單螺旋形式，螺旋單元的末端和接近端分別位於公共平面上，如圖2的點劃線28所表示的。傳輸線的平衡端也清楚地位於該平面上。這種結構的效果是當該天線諧振在環路模式時，它具有在軸線12A橫向並且與平面28垂直方向輻射圖中的零點。該輻射圖因此在橫穿軸線12A的水平和垂直平面上近似於8字型，如圖3所示。通過圖1、2和3所示的包括軸X、Y、Z的軸系統表示了圖2所示的針對該天線的輻射圖方向。該輻射圖具有兩個缺口，在天線每個側面各一個。將輻射圖零點之一定向在用戶頭部方向，該天線安裝得其中心軸12A和平面28平行於手機10的內部表面10I，如圖1所示。該天線的相對方向，其輻射圖和電話機主體10通過比較軸系統X、Y、Z很清楚，如同圖2所示，分別代表的圖1和3出現的軸系統。
圖2所示的天線由於套筒起波導作用也具有諧振。特別是，如果套筒圓周等於所需要的另一個工作頻率上波導波長的整數，就建立環型模式，特徵在於跨過空腔開口的直徑方向上至少一個電壓雙振子。與徑向連接14AR、14BR和傳輸線20、22一起起饋電系統作用的螺旋單元14A、14B給雙振子一個旋轉元件，以便它圍繞中心軸12A旋轉。在圖4的平面圖中表示了該效果，其中圖示的雙振子在高電壓幅度的兩個直徑相反方向位置H之間延伸，箭頭表示了旋轉元件。該天線結構(使用Kimberley通信諮詢有限公司微帶組件生產的)的計算機模擬顯示，環型諧振特徵在於不僅在套筒周邊24R上而且也在向下延伸到套筒內部表面到橫嚮導電層或底板26上，在直徑相反位置H上電流密度最大，如圖4B所示。圖4B的虛線表示在套筒內表面上恆定電流密度的近似恆值線。當周邊24R的周長基本上等於所需要的另一個工作頻率上的波長λg時，圖4A和4B所示的輻射圖對應環型諧振。當波導波長是周邊周長整幾分之一倍時，存在另外的環型諧振，於是，例如，兩個或三個相反電流和電壓最大值對出現，圍繞周邊24R和套筒24內表面分布。因此，在通常情況下，圖4B所示的一對或幾對直徑方向相反電流最大值可以存在於工作頻率或幾個頻率上。
在每種情況下，環型諧振獲得各自頻率上的圓極化輻射心型線輻射圖，如圖5所示。這必然是當該天線定向於向上空腔開口時，該天線特別適合於接收圓極化信號。以此方式，視野內衛星落入心型線響應曲線的上半球，基本上與方位無關。
因此，本申請利用作為平衡-非平衡轉換器使用的套筒24來形成一個波導，該波導在圓波導模式諧振下被激勵。這可以不使用例如GB-A-2292638所公開的現有四線天線的正交相位天線單元結構實現，這種現有技術的結構特徵在於兩個相互正交的直徑相反方向的螺旋單元被排列得一對單元形成的導電路徑部分比包含另一對單元的路徑長。
上述旋轉雙振子是通過切線激勵元件的效力實現的，該元件是通過將周邊在直徑相反位置連接到饋電系統螺旋單元獲得的。有利地，螺旋單元14A、14B與連接單元14AR、14BR的每個串聯組合具有等于波導四分之一波長的整數。圖2所示的優選實施例具有螺旋和徑向單元的組合，每個組合具有沿這些單元的半個波導波長的電長度，以便在末端表面16D上平衡饋電端的電流最大值轉換為螺旋單元14A、14B與周邊24R結合點14AF、14BF上的電流最大值。通過在環型諧振頻率上起平衡-非平衡轉換器作用的套筒24實現在末端表面16D上端點的平衡。
參照圖2描述的該天線設計和尺寸選擇得在全球星上行鏈路(用戶到衛星)的1610到1625.5MHz發射頻帶上呈現環型諧振，而在歐洲GSM蜂窩電話的890到960MHz頻帶上呈現環路諧振。這些頻帶的第一個頻帶也是銥星電話系統的上行鏈路頻帶。在該第一頻帶上，套筒周邊24R的電長度近似等于波導波長λg，即螺旋單元14A、14B與周邊24R結合點之間的每個半環獲得頻帶內頻率上大約180度的相移。每個螺旋單元14A、14B和有關的徑向連接單元14AR、14BR具有λg/2的電長度。儘管每個螺旋和徑向單元組合明顯比周邊下半環長，卻具有類似的電長度，因為兩個電流路徑所經歷的相對介電常數有效值不同，所以在相同頻率上沿周邊的λg比沿螺旋和徑向單元的λg短。
當徑向和螺旋單元14AR、14A、一個或另一個半環周邊24R和另一個螺旋和徑向單元14B、14BR代表的環路導電路徑具有一個波長的電長度時(即，相位變換360度)，該實施例在GSM頻帶上出現環路諧振。
一般，當陶瓷芯16的相對介電常數εr是90，核心16的直徑是10mm，平衡-非平衡轉換器套筒24的軸向延伸是4mm和螺旋單元14A、14B的軸線長度(即，平行於軸線12A)大約14.85mm時，可以看出這些諧振。另一方面，如同上述公開的專利申請所描述的天線結構，在本說明書中引用作為參考。在本申請優選實施例中用於核心16的特定材料是鈦酸鋇或鈦酸釹鋇。
可以設計出給出不同諧振組合以適應不同服務的另一種天線，例如通過首先建立適合的扭曲環路尺寸，如GB-A-2309592所述，以適應所需要工作頻率之一，然後調整套筒直徑產生所需要的波導波長整數以適應另一個所需要工作頻率。上述模擬組件可以用於觀察該天線或該天線部件的軟體模型中的電流和電場密度。如同參照圖4B所述，環型諧振具有特別的可確認特性。頻率組合的改變不僅通過選擇不同介電常數和尺寸獲得，而且可以通過允許周邊、螺旋單元和它們徑向連接的電長度以及平衡-非平衡轉換器深度等於適當的波導波長或四分之一波導波長的整數倍獲得。平衡-非平衡轉換器深度與橫嚮導電層或空腔底板的半徑一起通常在λg/4範圍，以實現核心末端表面16D上的平衡。可以使用λg或λg/4的奇數倍。
另外，環型諧振可以與上述公開申請所描述的其它諧振結構組合，包括特徵在於單一端模式的準單振子諧振，其中徑向連接14RA、14RB、螺旋單元14A、14B和套筒24組合形成從末端表面16D饋電端點直到橫嚮導電層26與傳輸線外屏蔽20結合點的線性路徑。
在本發明的其它實施例中，可以使用環型諧振本身。在圖7中表示了免除諧振環路模式的另一個結構。在此情況下，每個螺旋單元14A、14B是四分之一匝單元(與圖2實施例中的半匝單元不同)，每個螺旋單元和其相連的徑向連接14AR、14BR的電長度一般等於λg/4，獲得環型諧振頻率上的完整360度環路(周邊24R的每個半環具有λg/2的電長度)。
在該天線多頻帶實施例中，信號可以通過如圖6所示的耦合級在該天線與所連接無線電通信設備的射頻(RF)前端級各個部分之間傳遞。該設備可以是具有參照圖2描述的天線12的手持電話機設備，RF前端級部分30A、30B形成接收和/發射各自工作頻率頻帶上信號的單獨RF信道。這些前端級部分30A、30B通過耦合級32連接到該天線12，該耦合級具有天線饋電線的公共信號線32A和和各自前端級部分30A、30B的兩個信號線32B、32C。上述公開的GB-A-2311675公開了雙工器形式的一個耦合級，其原理可以用於不同頻帶內需要同時使用該天線12的場合。另一個方式，參照圖8，可以使用阻抗匹配部分34和雙向RF開關36(一般是一個PIN二極體器件)的簡單組合。根據開關36的狀態，公共線32A耦合到兩個其它信號線或埠32B、32C之一，對該埠可以連接不同前端級部分。本領域技術人員應當理解，該天線12可以用於在單獨物理設備之間被分散的通信設備，而非圖6所示的單一設備10。
權利要求
1.一種具有超過200MHz工作頻率的天線，包括一個具有中心軸和大於5的相對介電常數形成的圓柱體絕緣主體，該主體的外表面限定了由實心材料佔據主要部分的體積；一個在絕緣主體圓柱體表面上的導電套筒；一個在主體表面上沿軸線橫向方向延伸的導電層；該導電套筒和層一起形成基本上由實心材料填充的開口空腔；和一個與該空腔相關的饋源結構；其中所述相對介電常數和空腔的尺寸適於使開口圓周上的電長度基本上等於圍繞所述圓周對應所述工作頻率波導波長的整數(1，2，3，...)倍。
2.按照權利要求1的一種天線，其中工作頻率小於5GHz。
3.按照權利要求1或2的一種天線，其中饋源結構設計得激勵在開口上圍繞空腔周邊的旋轉波。
4.按照權利要求3的一種天線，其中饋源結構包括在絕緣主體的圓柱體表面上的延長螺旋單元。
5.按照權利要求4的一種天線，其中饋源結構進一步包括一個平衡饋電端，並且具有兩個所述螺旋單元，這些螺旋單元軸向共伸、徑向相對、並且每個從與饋電端各自連接點向空腔周邊延伸，和其中每個螺旋單元和形成與饋電端各自連接的任何單元的電長度等於nλg/4，在此n是整數(1，2，3，...)，而λg是沿該單元在所述工作頻率上的波導波長。
6.按照權利要求1或權利要求2的一種天線，其中饋源結構包括一個平衡饋電端和一對導電軌跡從饋電端沿絕緣主體相反側向向開口上空腔周邊上直徑方向相反位置延伸，和其中每個軌跡的電長度等於nλg/4，在此n是整數(1，2，3，...)而λg是沿該軌跡在所述工作頻率上的波導波長。
7.按照權利要求5或權利要求6的一種天線，其中n等於2。
8.按照前面任何一個權利要求的一種天線，其中饋源結構包括一個饋源線通過中心軸上的絕緣主體從與所述導電層的連接處向空腔開口外的饋電端延伸，並且其中套筒適於在所述工作頻率上起平衡-非平衡轉換器作用，由此將相鄰導電層饋源線上的單端信號轉換為饋電端的平衡信號。
9.按照前面任何權利要求的一種天線，其中絕緣主體材料的相對介電常數在從50到100的範圍內，優選地大約90。
10.按照前面任何權利要求的一種天線，具有在工作頻率上圓極化輻射的輻射圖，該輻射圖是心型線形狀最大值沿絕緣主體軸線從空腔開口向外方向。
11.按照前面任何權利要求的一種天線，適於以便工作頻率基本上是1575MHz。
12.按照權利要求1到10中的任何一個的一種天線，適於以便工作頻率基本上是1228MHz。
13.按照權利要求1到10中的任何一個的一種天線，適於以便工作頻率是在從1597到1617MHz的範圍內。
14.按照權利要求1到10中的任何一個的一種天線，適於以便工作頻率是在從1240到1260MHz的範圍內。
15.按照權利要求1到10中的任何一個的一種天線，適於以便工作頻率是在從1610到1626.5MHz的範圍內。
16.按照權利要求1到10中的任何一個的一種天線，適於以便工作頻率是在從2483.5到2500MHz的範圍內。
17.按照權利要求1到10中的任何一個的一種天線，適於以便工作頻率是在從1626.5到1646.5MHz的範圍內。
18.按照權利要求1到10中的任何一個的一種天線，適於以便工作頻率是在從1525到1545MHz的範圍內。
19.按照權利要求1的一種天線，其中電介質芯具有在軸線方向伸展到空腔開口外的部分，並且饋源結構包括在所述核心部分表面上的導體圖形。
20.按照權利要求19的一種天線，其中該導體包括軸向共伸螺旋單元，每個在一端連接到一個饋電端而另一端連接到側壁周邊。
21.按照權利要求20的一種天線，其中饋源結構進一步包括一個同軸傳輸線軸向通過空腔底板和通過核心向所述饋電端延伸，該線的外屏蔽連接到空腔底板，由此套筒在端接點上起促進平衡的平衡-非平衡轉換器的作用。
22.按照權利要求20或權利要求21的一種天線，其中螺旋單元端點基本上位於包含中心軸的單一平面上，該天線呈現產生零點外的全方位輻射圖的環路諧振，該零點在穿過核心基本上垂直於所述平面的橫向軸線上。
23.按照權利要求22的一種天線，其中在從824到960MHz範圍或從1710到1990MHz範圍內的頻率上出現環路諧振。
24.一種無線電通信系統，該系統包括按照權利要求1到23中的任何一個的天線，一個射頻信號接收或發射級與該天線耦合，以便工作在該天線的工作頻率上。
25.一種適於作為行動電話機的系統，用於接收具有圓極化的衛星信號。
26.按照權利要求25的一種系統，適於在與所接收衛星信號頻率隔開的頻帶上接收另外的陸地電話信號。
27.一種無線電信號接收和/或發射系統，該系統包括一個射頻前端級工作在第一信號接收或發射頻率上，並且連接到該前端級的一個天線包括一個圓柱體絕緣主體，具有中心軸並且由相對介電常數大於5的實心材料形成，該主體的外表面限定由實心材料佔據主要部分的體積，一個在該主體表面上的導電層，沿軸線橫向延伸，該導電套筒和層一起形成基本上由實心材料填充的開口空腔，和一個與該空腔有關的饋源結構，其中所述相對介電常數和該空腔尺寸適於使在其開口端該空腔周邊電長度基本上等於對應第一信號頻率的波導波長的整數(1，2，3，...)倍。
28.按照權利要求27的一種系統，適於接收第一信號頻率上的圓極化信號，其中饋源結構設計得促進圍繞該空腔周邊的旋轉駐波。
29.按照權利要求27或28的一種系統，其中饋源結構包括一對軸向共伸徑向相對的螺旋單元，每個螺旋單元從與該空腔開口外饋電端的各自連接點向該空腔周邊延伸。
30.按照權利要求29的一種天線，其中饋源結構進一步包括一個同軸傳輸線，通過在軸線上的核心從其屏蔽與所述導電層連接點向所述饋電端穿過，並且其中該空腔在第一信號頻率上起平衡-非平衡轉換器作用。
31.按照權利要求27到30中的任何一個的一種系統，其中射頻前端級適於工作在另外的第二接收或發射頻率上，並且其中該核心具有在軸線方向上伸出該空腔開口之外的部分，和饋源結構包括一對在所述從該空腔周邊向饋電端延伸的核心部分表面上的延長導體，所述導體在所述第二信號頻率上對於線性極化信號呈現諧振，和其中該系統進一步包括一個耦合級，該級具有連接該天線饋源結構的一個公共信號線和至少兩個連接用另外信號線，以分別工作在第一和第二信號接收頻率上。
32.按照權利要求31的一種系統，其中耦合級包括一個阻抗匹配部分和一個信號方向部分，兩者連接在饋源結構和所述另外信號線之間，該信號方向部分設計得將第一信號頻率上的另外信號線之一與公共信號線耦合到一起，並且將第二信號頻率上另外信號線與公共信號線耦合到一起。
33.按照權利要求32的一種系統，其中該對延長導體形成為扭曲環路，該導體端部基本上位於包含中心軸的單一平面上，由此它們具有在第二信號頻率上的有關輻射圖，該輻射圖除了對準穿過核心橫向零點軸線上的零點外是全方位的。
34.按照權利要求33的一種系統，其中第一信號頻率基本上是1575MHz或1228MHz，或是在從1597到1617MHz或1240到1260MHz或1610到1626.5MHz或2483.5到2500MHz或1625.5到1645.5MHz或1525到1545MHz的範圍內。而第二信號頻率是在從824到960MHz或1710到1900MHz的範圍內。
35.一種電介質加載空腔支持天線，在超過200MHz的所需要工作頻率上用於圓極化波，該天線包括一個帶有導電圓柱體側壁和連接到該側壁的導電底板的空腔，該側壁具有限定與底板相反的空腔開口的周邊，一個電介質核心基本上充滿該空腔並且由具有大於5的相對介電常數的實心材料形成，和一個旋轉饋電系統，特徵在於所述介電常數和該空腔尺寸使周邊的周長基本上等於在所需要工作頻率上波導波長的整數(1，2，3，...)倍，和其中饋電系統適於在所需要工作頻率上激勵該空腔中的波導諧振，該諧振特徵在於定向在直徑方向跨過該空腔開口並且圍繞該空腔中心軸旋轉的至少一個電壓對稱振子，由此產生圓極化輻射圖，該輻射圖從該空腔開口向外方向並且在相反軸線方向具有零點。
36.一種行動電話系統可工作在至少兩個分隔的頻帶上，該系統包括一個天線，一個耦合級和一個射頻級，射頻級具有至少兩個信道適於工作在各自所述頻帶內的頻率上，其中該天線包括按照權利要求35的一個天線，該天線的所述工作頻率是第一工作頻率；該天線核心伸展到空腔開口之外，該饋電系統進一步包括一對起環路作用的延長導體，該環路在第二工作頻率上呈現對於線性極化波的諧振，出現圓極化和線性極化波諧振的工作頻率分別在包含所述信道工作頻率的隔開的頻帶內，並且該耦合級具有一個公共信號線連接到該天線的饋電系統，並且另一個信號線連接到射頻級的各自輸入，該輸入分別與所述信道相關。
37.一種操作天線的方法，該天線具有一個大於5的介電常數材料製造的圓柱體絕緣主體，一個在主體圓柱體表面上的導電套筒，一個導電層配置在主體的橫向延伸表面上，以便與該套筒形成基本上由電介質材料填充的開口空腔，和一個與該空腔有關的饋源結構，其中該方法包括將從周圍吸收的信號饋送給無線電信號接收機設備，和/或從無線電信號發射機向周圍輻射信號，在開口端至少在一個頻率上出現圍繞套筒的環型諧振模式。
38.按照權利要求37的一種方法，其中吸收和輻射的信號是圓極化的。
全文摘要
一種用於圓極化輻射的電介質加載天線通常具有圓柱型實心電介質主體(16),該電介質主體具有大於5的相對介電常數,該主體上被鍍上環繞主體的導電套筒(24)和導電底層(26),該套筒和底層與主體(16)一起形成基本上由陶瓷材料的主體(16)充滿的開口空腔。空腔邊緣(24R)的電長度是對應小於5GHz的天線工作頻率的波導波長的整數倍。由一個饋源結構圍繞空腔邊緣(24R)激勵出旋轉駐波,該饋源結構包括在圓柱體主體(16)表面上兩個螺旋軌跡(14A,14B),該螺旋軌跡耦合在空腔邊緣與軸向穿過主體(16)的同軸饋源(20,22)之間。
文檔編號H01Q11/00GK1338133SQ9981638
公開日2002年2月27日 申請日期1999年11月19日 優先權日1998年12月29日
發明者O·P·萊斯藤 申請人:賽倫特爾有限公司