專利名稱：多波段倒l型天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及多波段天線，具體而言，涉及應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的多 波段倒L型天線。
背景技術(shù)：
諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中的接收機(GNSS's)使用 基于衛(wèi)星廣播的瞄準(zhǔn)線信號的距離測量。所述的接收機測量一個或多個廣播信號 的到達(dá)時間。該到達(dá)時間測量包括一時間測量，其基于一信號的粗捕獲碼部分， 稱為偽距，及一相位測量。在GPS中，衛(wèi)星廣播的信號具有一個或幾個頻帶的頻率，包括L1波段 (1565-1585 MHz)， L2波段(1217-1237 MHz)、 L5波段(1164-1189 MHz)以及 L波段通信(1520-1560MHz)。其他的GNSS，s的廣播信號具有相似頻帶。為了接 收一個或多個廣播信號，GNSS's中的接收機通常有對應(yīng)于衛(wèi)星廣播信號的頻帶的 多個天線。多個天線以及相關(guān)的前端電子設(shè)備增加了 GNSS's中的接收機的復(fù)雜性 和費用。此外，可相互物理置換的多個天線的使用可降低由接收機確定的測距及 定位的精度。因此，有改進GNSS's中接收機使用的多個天線得必要，以解決與現(xiàn)有多個天 線相關(guān)聯(lián)的問題。發(fā)明內(nèi)容描述多波段天線的實施例。在一些實施例中，所述天線包括第一天線單元和 第二天線單元。所述第一天線單元和所述第二天線單元被配置以用在第一波段頻 率和在所述第二波段頻率中發(fā)射和接收信號。所述第二波段頻率中的頻率大于所 述第一波段頻率中的頻率。串聯(lián)連接的第一對延遲線連接至所述第一天線單元， 串聯(lián)連接的第二對延遲線連接至所述第二天線單元。在所述第一對延遲線和所述 第二對延遲線中的第一延遲線被配置以用相位移動耦合至和來自所述第一天線單 元和所述第二天線單元的電信號，這樣，在所述第一波段頻率和在所述第二波段 頻率中，所述天線的第一阻抗大約相等。在所述第一對延遲線和所述第二對延遲
線中的第二延遲線配置成將所述第一阻抗轉(zhuǎn)換為第二阻抗。在一個典型實施例中，所述的第二阻抗為50Q，或大致為50Q。所述天線可以包括耦合至所述第一天線單元的第一諧振電路和耦合至所述第 二天線單元的第二諧振電路。所述第一諧振電路和所述第二諧振電路被配置成各 具有一大于所述第二波段頻率中的一預(yù)定值的阻抗，這樣，對應(yīng)于所述第一波段 頻率的所述電信號耦合至所述第一天線單元和所述第二天線單元，對應(yīng)于所述第 二波段頻率的電信號大致耦合至一部分所述第一天線單元和一部分所述第二天線 單元。所述第二波段頻率中的中心頻率可以是所述第一波段頻率中的中心頻率的約 5/4倍?？蛇x擇地，所述第二波段頻率中的中心頻率可以是所述第一波段頻率中的 中心頻率的約1.29倍。所述第一對延遲線和所述第二對延遲線中的所述第二延遲線可具有大約是所 述第一阻抗和所述第二阻抗的幾何平均值的阻抗。所述第一天線單元和所述第二天線單元可大致沿著所述天線的第一軸布置。所述第一天線單元和所述第二天線單元各可包括一被置于接地層之上的單極 天線。所述單極天線可包括一附著在一印刷電路板上的金屬層。所述印刷電路板 可適用于微波應(yīng)用。所述第一天線和所述第二天線可以各是倒L型天線。在一些實施例中，所述單極天線位于一平面中，所述平面大致平行于一包括 接地層的平面。在一些實施例中，所述天線可包括第三天線單元和第四天線單元。所述第三 天線單元和所述第四天線單元被配置以用在第一波段頻率和在所述第二波段頻率 中發(fā)射和接收信號。第三對延遲線連接至所述第三天線單元，第四對延遲線連接 至所述第四天線單元。在所述第三對延遲線和所述第四對延遲線中的第三延遲線 被配置以用相位移動耦合至和來自所述第三天線單元和所述第四天線單元的電信 號，這樣，在所述第一波段頻率和在所述第二波段頻率中，所述天線的第一阻抗 大約相等。在所述第三對延遲線和所述第四對延遲線中的第四延遲線配置成將所 述第一阻抗轉(zhuǎn)換為所述第二阻抗。
所述天線可以包括耦合至所述第三天線單元的第三諧振電路和耦合至所述第 四天線單元的第四諧振電路。所述第三諧振電路和所述第四諧振電路各被配置以 用具有一大于所述第二波段頻率中的一預(yù)定值的阻抗，這樣，對應(yīng)于所述第一波 段頻率的所述電信號耦合至所述第三天線單元和所述第四天線單元，對應(yīng)于所述第二波段頻率的電信號大致耦合至一部分所述第三天線單元和一部分所述第四天 線單元。所述第三天線單元和所述第四天線單元可大致沿著所述天線的第二軸布置。 所述第一軸和所述第二軸可相互旋轉(zhuǎn)約90° 。在一些實施例中， 一饋送網(wǎng)絡(luò)電路耦合至所述第一、第二、第三和第四天線 單元。所述饋送網(wǎng)絡(luò)電路被配置以用相位移所述耦合至和來自所述天線單元的電 信號，這樣，輻射至或來自所述天線的輻射被圓極化。輻射至或來自所述天線的 所述被圓極化的輻射可以是右旋圓極化或左旋圓極化。所述饋送網(wǎng)絡(luò)電路可被配 置以用以約90°相位移動耦合至所述天線中的鄰近的天線單元的電信號。所述多波段天線的實施例至少部分克服了以上描述的現(xiàn)有天線存在的問題。


本發(fā)明其他目的和特征在結(jié)合附圖的詳細(xì)的說明和所附要求后更容易清楚。圖1A是表示一實施例的多波段天線側(cè)視圖的方框圖；圖1B是表示一實施例的多波段天線俯視圖的方框圖；圖2A是表示一實施例的多波段天線側(cè)視圖的方框圖；圖2B是表示一實施例的多波段天線俯視圖的方框圖；圖2C是表示一實施例的多波段天線側(cè)視圖的方框圖；圖2D是表示一實施例的多波段天線俯視圖的方框圖；圖3A是表示一實施例的多波段天線側(cè)視圖的方框圖；圖3B是表示一實施例的多波段天線俯視圖的方框圖；圖4是表示一實施例的饋送網(wǎng)絡(luò)電路的方框圖；圖5表示在極坐標(biāo)中作為用于一實施例的多波段天線的頻率的函數(shù)的模擬復(fù) 數(shù)反射系數(shù)；圖6是表示一實施例的一天線單元的方框圖；圖7表示在用于一實施例的多波段天線的直角坐標(biāo)系中模擬復(fù)數(shù)反射系數(shù)； 圖8表示對應(yīng)一全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的波段的頻率； 圖9是使用多波段天線的方法的一實施例的流程貫穿所述幾個圖中，相同的引用數(shù)字指相應(yīng)的部件。具體實施方案現(xiàn)根據(jù)發(fā)明的實施例詳細(xì)說明，具體的例子在附圖中表示。在下面的具體說 明中，詳細(xì)闡述了許多具體細(xì)節(jié)以給本發(fā)明提供更詳細(xì)的理解。然而，對于本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員顯而易見的是，無需這些詳細(xì)說明就能實現(xiàn)。在另外一些例子中， 為了不使本發(fā)明的產(chǎn)生一些不必要的混淆，沒有對常用的方法、程序、元件和電 路進行詳細(xì)描述。所述多波段天線包含一頻率范圍，所述頻率范圍可以遠(yuǎn)大于單個現(xiàn)有的天線 中使用的頻率范圍。在一個典型實施例中，所述多波段天線被用于在L1波段 (1565-1585 MHz)、 L2波段(1217-1237 MHz)、 L5波段(1164-1189 MHz)禾口 L 波段通信(1520-1560 MHz)發(fā)射或接收信號。這四個L波段被劃分為兩不同波段 的頻率第一波段頻率的范圍為約1164-1237 MHz，第二波段頻率的范圍為約 1520-1585 MHz。這兩波段的大致中心頻率位于1200 MHz (f。和1552 MHz (f2)。 這些具體頻率和頻帶只是示例，在其它實施例中可以使用其它的頻率和頻帶。所述多波段天線也被配置以用在所述第一和所述第二波段的頻率中具有實質(zhì) 上恒定的阻抗(有時稱為公共阻抗)。這些特征可以允許諸如GPS的GNSS's中的 接收機使用更少或甚至一個天線來接收多個頻帶中的信號。雖然在以下的討論中用于GPS的多波段天線的實施例作為說明例子，但是應(yīng) 該理解所述多波段天線可以應(yīng)用于各種應(yīng)用，包括無線通信、移動電話以及其它 GNSS's。雖然所述多波段天線的實施例利用兩頻帶關(guān)注的相位關(guān)系，但描述的所 述技術(shù)可被廣泛地應(yīng)用于使用不同范圍頻率的各種天線類型和設(shè)計?，F(xiàn)直接針對多波段天線的實施例進行描述。圖1A和1B是表示一實施例的多 波段天線100側(cè)視圖和俯視圖的方框圖。所述天線100包括一接地層IIO和兩倒L 型單元112。所述倒L型單元112大致沿所述天線100的第一軸布置。利用信號線 122,電信號130耦合至和自于所述倒L型單元。在一些實施例中，所述信號線122 是同軸電纜，所述接地層110是適用于微波應(yīng)用的金屬層(例如位于印刷電路 板中或上)。每一所述倒L型單元122具有兩段126、 127。第一段126 (例如倒L型單元 112-1的126-1)長度(當(dāng)投影到接地層IIO上時)為LA+LB，第二段127的長度(當(dāng)投影到接地層110上時)為U。每一倒L型單元的所述第一和第二段126、 127由一振蕩回路124 (例如用于倒L型單元122-1的振蕩回路124-1)彼此電氣 性分隔。在第一波段頻率中，所述振蕩回路124具有低阻抗，因此允許電信號130被 耦合至所述倒L型單元112的兩段。然而，在第二波段的頻率中，所述振蕩回路 124具有高阻抗并有效地阻斷電信號130到達(dá)所述倒L型單元122的所述第二段 127。從另一觀點來說，對于第一波段的頻率中的信號，各天線單元122-1、 122-2 的有效長度為LA+LB+LE，而對于第二波段的頻率中的信號，各天線單元122-1、 122-2的有效長度為LA+LB。在一典型實施例中，所述振蕩回路124的各例子可以是一平行的電感器和電 容器。所述振蕩回路124有時也稱為諧振電路。例如，振蕩回路124可在第二波 段頻率的中心頻率f2展現(xiàn)諧振。這樣，振蕩回路124可被用作用于第二波段頻率 中的電信號130的一阻波器。每個倒L型單元112，例如倒L型單元112-1，可具有一設(shè)置在接地層110之 上的單極天線。在所述天線100中，所述單極天線位于一平面中，該平面大致平 行于包括接地層110的平面。所述單極天線可通過利用附著在一印刷電路板上的 金屬層實施。當(dāng)在第二波段的頻率中運行時，所述單極天線具有長度LA+LB(114，116) 、厚度132、寬度134，并且位于接地層110以上的長度可為LD120。如上所 述，當(dāng)在第一波段的頻率中運行時，所述單極天線具有長度LA+LB+LE (114， 116，117) 。所述兩倒L型單元112可以一距離Lcl18分隔開。所述倒L型單元112-1 可有一傾斜段，其沿著接地層110投影的長度為LAl14。該傾斜段可改變天線IOO 的輻射模式。然而，它不能改變天線100的電阻抗特性。在一些實施例中，所述天線100可包括更多或更少的元件?？梢越Y(jié)合兩個或 多個元件的功能?？梢愿淖円粋€或多個元件的位置。例如，倒L型單元112中的 單極天線具有可改變的幾何形狀。如圖2A和2B所示，表示的多波段天線200 — 個實施例的側(cè)視和俯視的方框圖。多波段天線200與所述天線100 (圖1A和1B) 相似，并可具有一與天線IOO (圖1A和1B)相似的增益模式和電阻抗。在天線 200中，倒L型單元211中的單極天線位于一垂直或大致垂直于包括所述接地層 110的平面內(nèi)。當(dāng)在第一波段頻率中運行時，每個單極天線，例如倒L型單元212-1 中的單極天線，長度可為LA+LB+LE (214， 216， 217);當(dāng)在第二波段頻率中運行 時，長度可為LA+U (214， 216)、厚度222、寬度224，并且位于接地層110以上 的長度可為Lo120。所述兩倒L型單元212可被一距離Lc218分隔開。所述倒L 型單元212-1可有一傾斜段，其沿著接地層110投影的長度為LA212。該傾斜段可 改變天線200的輻射模式。然而，它不能改變天線200的電阻抗特性。在一些實施例中，天線200可包括更多或更少的元件。例如圖2C和2D表 示一個沒有振蕩回路124的實施例250。當(dāng)在第一波段頻率和第二波段頻率運行時， 所述倒L型單元212-1有一固定或不變的長度LA+LB (214， 260)?？梢越Y(jié)合兩個 或多個元件的功能?？梢愿淖円粋€或多個元件的位置。在另外一些實施例中，所述天線200或所述天線100 (圖1A和1B)可包括附 加的倒L型單元。如圖3A和3B所示，表示的多波段天線300的實施例，所述多 波段天線300包括112-1至112-4四個倒L型單元。盡管沒有示出，還有實施例具 有對應(yīng)于天線200 (圖2A和2B)或天線250 (圖2C和2D)中的倒L型單元的幾 何形狀值的四個倒L型單元。倒L型單元112-1和112-2大致沿天線300的第一軸 布置。倒L型單元112-3和112-4大致沿天線300的第二軸布置。所述第二軸可相 對所述第一軸旋轉(zhuǎn)約90。。所述天線300在每個倒L型單元112中不包括各自的振蕩回路，諸如振蕩回 路124(圖2)。然而在一些實施例中，天線300的每個倒L型單元112包括一各 自的振蕩回路(未示出)，其分隔每個倒L型單元112的第一和第二段。所述振蕩 回路執(zhí)行類似上文描述的振蕩回路124 (圖1A和圖1B)的功能。在一些實施例中，天線300可包括更多或更少的元件?？梢越Y(jié)合兩個或多個 元件的功能。可以改變一個或多個元件的位置。如圖4所示，饋送網(wǎng)絡(luò)電路400可與天線300 (圖3A和圖3B)耦合，以提 供適當(dāng)?shù)南嗫仉娦盘?10給所述倒L型單元112。 一180°混合電路412接收一輸 入電信號410并輸出兩個相對約180°異相的電信號。這些電信號中的每一個耦合 至90°混合電路414的一個。所述90°混合電路414輸出電信號310。因此各個 電信號，例如電信號310-1，可具有一相對相鄰電信號310約90。的相位移。在這 種配置中，饋送網(wǎng)絡(luò)電路400被稱為正交饋送網(wǎng)絡(luò)。電信號310的相位配置使得 天線300 (圖3A和圖3B)產(chǎn)生圓極化輻射模式。所述輻射可以是右旋圓極化 (RHCP)或左旋圓極化(LHCP)。注意，電信號310的相對相位移越接近90。， 電信號310的振幅相互匹配越平坦，天線300 (圖3A和圖3B)的軸比將更好。在一些實施例中，饋送網(wǎng)絡(luò)電路400可包括更多或更少的元件。可以結(jié)合兩 個或多個元件的功能?？梢愿淖円粋€或多個元件的位置。現(xiàn)直接針對多波段天線的實施例和發(fā)生在至少兩個頻率波段值中的相位關(guān)系 進行描述。盡管所述討論重點在所述天線300 (圖3A和3B)，可以理解的是這種 方法同樣可應(yīng)用于其它的天線實施例。參照圖3A和3B，倒L型單元112的幾何形狀由對應(yīng)于第一波段頻率的波長 X (真空中)為基礎(chǔ)決定，例如第一波段頻率的中心頻率& (中心頻率f,的波長人 等于c/fi， c是指真空中的光速)。在一些實施例中，所述倒L型單元112和/或 212由垂直于所述接地層110的印刷電路板支撐。例如，所述倒L型單元112和/ 或212可附著在垂直安裝在所述接地層110的印刷電路板中，從而實現(xiàn)圖1-3中所 示的幾何形狀。在一個典型實施例中，所述印刷電路板的材料為0.03英寸厚的 Rogers4003， Rogers4003是一種適用于微波應(yīng)用的印刷電路板材料(它具有低損耗 特性，其3.38的介電常數(shù)e非常一致)。用圖2A-2D作一個具體描述，長度LD220 為0雖，長度Lc為0.096人，長度LB260為0.152X，寬度224為0鹿X，厚度222 為0.017mm。例如，如果中心頻率ft為1200MHz，那么長度LD220大約為20mm， 長度Lc118大約為24mm，單極天線長度LM。n。p。le312大約為38mm， Lc118大約為 24mm，以及寬度224大約為6mm (請注意，由于在實施例300中Le等于零，所以LM。n。p。te312等于LA+LB)。在該典型實施例中，第二波段頻率的中心頻率f2大約是第一波段頻率的中心頻率&的5/4倍(或者更為精確地說是1.293)。用于第 二波段頻率的中心頻率的f2 (約1552MHz)的LM。n。p。,e312為約29mm。因此所述 倒L型單元112的所述第一段126應(yīng)該為約29mm長，所述第二段127應(yīng)該為約 9mm長。在一些所述倒L型單元由印刷電路板支撐的實施例中，所述倒L型單元112 和/或212的幾何形狀與印刷電路板或襯底的介電常數(shù)成函數(shù)關(guān)系。用圖2C和2D 作為描述的例子，對于在這些頻率運行并包含具有介電常數(shù)e的0.03英寸厚的襯 底的天線，LB260，長度LD220及寬度224通?？砂聪旅娴耐ㄊ奖硎綥B = 0.152X(-0.015756s + 1.053256) LD = 0.08X(-0.015756s + 1.053256)
和<formula>formula see original document page 12</formula>(-0.015756 s+ 1.053256)如果使用具有更低介電常數(shù)的襯底，那么所述倒L型單元112和/或212的長度將 大于預(yù)定的中心頻率&。注意，Lc大致與介電常數(shù)e無關(guān)。所述天線300的幾何形狀具有有利的特性。如圖5所示，其表示一倒L型單 元的復(fù)數(shù)反射系數(shù)514 (其與阻抗相關(guān))，例如倒L型單元112-1，在極坐標(biāo)中作 為頻率的函數(shù)，稱為史密斯圓圖。所述復(fù)數(shù)反射系數(shù)514是基于僅位于接地層110 以上的所述倒L型單元112-1的底部。在史密斯圓圖中，圓周510表示固定電阻， 圓弧512表示固定電抗。水平線512-4對應(yīng)實際阻抗值，即具有零電抗的元件的電 阻值。所述水平線512-4最左端表示OQ，最右端表示。Q (無窮大電阻)。零交 叉516對應(yīng)于第一波段頻率的中心頻率f\，零交叉518對應(yīng)于第二波段頻率的中心 頻率f2。在一個典型實施例中，所述零交叉516在頻率為1200 MHz時阻抗為12.5Q， 零交叉518在頻率為1552MHz時阻抗為200Q。而如果所述倒L型單元112-1在 所述第一波段頻率和所述第二波段頻率具有約50Q的阻抗，則沿著耦合所述電信 號310至所述天線300 (圖3A和3B)的信號線將是大致為零反射系數(shù)。圖6表示實施例600，包括倒L型單元112-1、接地端610和串聯(lián)連接以實施 阻抗轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的延遲線612。所述延遲線612將不同相位移應(yīng)用于不同頻率的電信 號310-1 。具體而言，延遲線612-1具有長度d,614-l ，延遲線612-2具有長度d2614-2。 選擇長度山614-1使其對應(yīng)于在中心頻率&時約360°的相位移和在中心頻率f2時 約540° (360° +180° )的相位移。這樣，在所述第一波段頻率和所述第二波段頻 率的所述倒L型單元112-1的阻抗將會大致相同(即在中心頻率f!的阻抗)。選擇所述第二延遲線612-2的長度d2614-2，使它對應(yīng)于在接近所述第一波段 頻率和所述第二波段頻率的頻率時的90° (V4)的相位移?；谠撛?，所述第 二延遲線612-2可稱為四分之一波長線。此外，所述第二延遲線612-2的特性阻抗 等于或大致等于在中心頻率A時的阻抗與預(yù)期的最終阻抗的幾何平均值。這 樣，所述第一波段頻率和所述第二波段頻率中，所述倒L型單元112-1的阻抗被 轉(zhuǎn)換至約50Q。類似的阻抗轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)可應(yīng)用于天線100 (圖1A和1B)、天線200 (圖2A和圖2B)、天線250 (圖2C和圖2D)和/或天線300 (圖3A和圖3B) 中的其它倒L型天線單元112。在一個典型實施例中，在1200MHz時，360°的相位移對應(yīng)0.250m。在 1552MHz時，270°的相位移對應(yīng)0.242m。這兩個長度在彼此的3%內(nèi)。因此，如 果長度山614-1在0.242-0.250m范圍內(nèi)，那么在1200 MHz時的阻抗(12.5Q)大 致保持不變，并且在1552MHz時通過增加180。的相位轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的阻抗大致等于 1200 MHz時的阻抗。作為折衷，長度(12614-2對應(yīng)于1377 MHz (大約位于 1200-1552MHz的中間)。在一個實施例中，四分之一波長延遲線612-2的特性阻 抗大約為25Q。這導(dǎo)致在1200和1552 MHz的阻抗為約50Q。在一些實施例中，實施例600可包括更多或更少的元件?？梢越Y(jié)合兩個或多 個元件的功能?？梢愿淖円粋€或多個元件的位置。雖然實施例600描述了應(yīng)用于 一天線的兩種模式的阻抗轉(zhuǎn)換，但是在其它實施例中類似的阻抗轉(zhuǎn)換可應(yīng)用于一 天線的兩種以上模式。圖7表示如上所述多波段天線實施例的模擬復(fù)數(shù)反射系數(shù)，包括在直角坐標(biāo) 系中作為頻率710函數(shù)的幅度712和相位714。諸如天線300 (圖3A和圖3B)的 天線，在接近1200MHz和1552 MHz區(qū)域展示出低的回波損耗和良好的匹配性(如 低反射系數(shù)幅度712所證明)。下面參照圖8進行描述，這些頻率對應(yīng)于第一波 段頻率和第二波段頻率的中間頻率。這表示天線設(shè)計能夠支持至少雙波段運行。圖8表示對應(yīng)于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的波段的頻率，包括所述的Ll波段 (1565-1585MHz)、所述的L2波段(1217-1237 MHz) 、 L5波段(1164-1189 MHz) 以及L波段通信(1520-1560MHz)。在上描述的多波段天線的典型實施例中，第 一波段頻率812-1包括1164-1237 MHz，第二波段頻率812-2包括1520-1585 MHz。 注意，雖然1200MHz和1552 MHz不是非常精確地等于這些波段的中心頻率(也 稱為波段中央頻率)，但是它們足夠接近達(dá)到預(yù)期天線特性的所述波段中央頻率 (實際中心頻率為1200.5 MHz和1552.5 MHz，僅比用于設(shè)計圖6中的延遲線和圖 lA中的振蕩回路124的標(biāo)稱值高0.5MHz)。特別是，所述多波段天線在第一波 段頻率812-1和第二波段頻率812-2具有低的回波損耗。此外，第一波段頻率812-1
包括L2波段和L5波段，第二波段頻率812-1包括L1波段和L波段通信。因此， 單個多波段天線能夠發(fā)射和/或接收在這四個GPS波段中的信號?，F(xiàn)直接針對使用多波段天線的方法的實施例進行描述。圖9是表示使用多波 段天線實施例900的流程圖相位移動與天線中的第一天線單元和第二天線單元 相耦合的電信號(910);轉(zhuǎn)換所述電信號，以使所述天線的第一阻抗轉(zhuǎn)換成第二 阻抗(912)。在一些實施例中，實施例900可包含更少或更多的步驟。所述步驟順序可改 變。至少兩步步驟可合并為單個步驟。為了解釋本發(fā)明，前述說明使用具體術(shù)語以提供對本發(fā)明的徹底理解。然而， 對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，不需要具體詳述就能實現(xiàn)本發(fā)明。選擇和描 述的實施例是為了最好地解釋本發(fā)明的原理和它的實際應(yīng)用，因此能夠使本領(lǐng)域 的技術(shù)人員最好地利用本發(fā)明和結(jié)合具體使用設(shè)想而修改的不同實施例。因此， 前述披露不是為了將本發(fā)明限制于所公開的精確形式。更具上述教導(dǎo)，許多修改 和變化是可能的。本發(fā)明的保護范圍由以下的權(quán)利要求及其等效內(nèi)容所限定。
權(quán)利要求
1、一種天線，包括第一天線單元和第二天線單元，其中所述第一天線單元和第二天線單元被配置以用在第一波段頻率和第二波段頻率發(fā)射和接收信號，且其中所述第二波段頻率中的頻率大于所述第一波段頻率中的頻率；耦合至所述第一天線單元的第一對延遲線，和耦合至所述第二天線單元的第二對延遲線，其中所述第一對延遲線和第二對延遲線中的第一延遲線被配置以用相位移動與所述第一天線單元和第二天線單元相耦合的電信號，以使所述天線的一第一阻抗在所述第一波段頻率和所述第二波段頻率中大致相等，且其中所述第一對延遲線和第二對延遲線中的第二延遲線被配置以用轉(zhuǎn)換所述第一阻抗至第二阻抗。
2、 如權(quán)利要求l所述的天線，其特征在于所述第二阻抗大致為50Q。
3、 如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述第一天線單元和第二天線單 元各包括一位于接地層之上的單極天線。
4、 如權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于所述第一天線單元和第二天線單元各是倒L型天線。
5、 如權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于所述單極天線位于一平面，該平 面大致平行于一包含所述接地層的平面。
6、 如權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于所述單極天線位于一平面，該平 面大致垂直于一包含所述接地層的平面。
7、 如權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于所述單極天線包括一附著在一印 刷電路板上的金屬層，其中所述的印刷電路板適用于微波應(yīng)用。
8、 如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述第一波段頻率包括1164-1237 MHz，所述第二波段頻率包括1520-1585 MHz。
9、 如權(quán)利要求l所述的天線，其特征在于所述第二波段頻率的中心頻率是 所述第一波段頻率的中心頻率的5/4倍。
10、 如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述第一對延遲線和第二對延 遲線中的第二延遲線具有一阻抗，該阻抗大致是所述第一阻抗和所述第二阻抗的 幾何平均值。
11、 如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述第一天線單元和第二天線單元大致沿所述天線的第一軸布置。
12、 如權(quán)利要求l所述的天線，還包括第三天線單元和第四天線單元，其中所述第三天線單元和第四天線單元被配 置以用在第一波段頻率和第二波段頻率發(fā)射和接收信號；及 耦合至所述第三天線單元的第三對延遲線，和耦合至所述第四天線單元的第 四對延遲線，其中所述第三對延遲線和第四對延遲線中的第三延遲線被配置以用 相位移動與所述第三天線單元和第四天線單元相耦合的電信號，以使所述天線的 一第一阻抗在所述第一波段頻率和所述第二波段頻率中大致相等，且其中所述第 三對延遲線和第四對延遲線中的第四延遲線被配置以用轉(zhuǎn)換所述第一阻抗至所述 第二阻抗。
13、 如權(quán)利要求12所述的天線，其特征在于所述第一天線單元和第二天線 單元大致沿所述天線的第一軸布置，且其中所述第三天線單元和第四天線單元大 致沿所述天線的第二軸布置。
14、 如權(quán)利要求13所述的天線，其特征在于所述第一軸與所述第二軸相互 旋轉(zhuǎn)約卯。。
15、 如權(quán)利要求13所述的天線，還包括一耦合至所述第一天線單元、第二天線單元、第三天線單元和第四天線單元的饋送網(wǎng)絡(luò)電路，所述饋送網(wǎng)絡(luò)電路被配 置以用相位移動與來自所述第一天線單元、第二天線單元、第三天線單元及第四 天線單元相耦合的電信號，以使輻射至所述天線或來自所述天線的輻射被圓極化。
16、 如權(quán)利要求15所述的天線，其特征在于所述饋送網(wǎng)絡(luò)電路被配置以用 以大致90°相位移動與所述天線中的鄰近的天線單元相耦合的電信號。
17、 如權(quán)利要求16所述的天線，其特征在于所述至或來自所述天線的圓極化的輻射是右旋圓極化。
18、 如權(quán)利要求12所述的天線，其特征在于所述第三天線單元包括通過第一諧振電路耦合在一起的第一段和第二段，所述第四天線單元包括通過第二諧振電路耦合在一起的第三段和第四段；其中所述第一諧振電路和第二諧振電路各被 配置以用具有一大于所述第二波段頻率中一預(yù)定值的阻抗，以使對應(yīng)所述第一波 段頻率的電信號耦合至或來自所述第三天線單元的第一段和第二段以及所述第四 天線單元的第三段和第四段；對應(yīng)所述第二波段頻率的電信號大致耦合至或來自 所述第三天線單元的第一段和所述第四天線單元的第三段，而不是所述第三天線 單元的第二段和所述第四天線單元的第四段。
19、 如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述第一天線單元包括通過第 一諧振電路耦合在一起的第一段和第二段，第二天線單元包括通過第二諧振電路 耦合在一起的第三段和第四段；其中所述第一諧振電路和第二諧振電路各被配置 以用具有一大于所述第二波段頻率中一預(yù)定值的阻抗，以使對應(yīng)于第一波段頻率的電信號耦合至或來自所述第一天線單元的第一段和第二段以及所述第二天線單 元的第三段和第四段；對應(yīng)所述第二波段頻率的電信號大致耦合至或來自所述第 一天線單元的第一段和所述第二天線單元的第三段，而不是所述第一天線單元的第二段和所述第二天線單元的第四段。
20、 一種天線，包括用于在第一波段頻率和第二波段頻率中發(fā)射和接收信號的第一輻射裝置和第 二輻射裝置，其中所述第二波段頻率中的頻率大于所述第一波段頻率中的頻率； 及耦合至所述第一輻射裝置的第一延遲裝置，及耦合至所述第二輻射裝置的第 二輻射裝置，其中所述第一延遲裝置和所述第二延遲裝置適用于相位移動與所述 第一輻射裝置和所述第二輻射裝置相耦合的電信號，以使所述天線的一第一阻抗 在所述第一波段頻率和所述第二波段頻率中大致相等，且其中所述第一延遲裝置 和所述第二延遲裝置適用于轉(zhuǎn)換所述第一阻抗至一第二阻抗。
21、 一種方法，包括相位移動與一天線中的第一天線單元和第二天線單元相耦合的電信號， 其中所述第一天線單元和所述第二天線單元被配置以用在第一波段頻率和第 二波段頻率中發(fā)射和接收信號，所述第二波段頻率中的頻率大于所述第一波段頻 率中的頻率，且其中根據(jù)所述相位移動，所述天線的一第一阻抗在第一波段頻率 和第二波段頻率中大致相等；轉(zhuǎn)換所述電信號，以使所述第一阻抗被轉(zhuǎn)換成一第二阻抗。
全文摘要
一種天線100，包括第一天線單元和第二天線單元。第一天線單元和第二天線單元被配置以用在第一波段頻率和第二波段頻率發(fā)射和接收信號。第一對延遲線612耦合至所述第一天線單元，第二對延遲線耦合至所述第二天線單元。所述第一對延遲線和第二對延遲線中的第一延遲線被配置以用相位移動與所述第一天線單元和第二天線單元相耦合的電信號310，以使所述天線的第一阻抗大致等于在第一波段頻率和在第二波段頻率中的阻抗。所述第一對延遲線和所述第二對延遲線中的第二延遲線被配置以用轉(zhuǎn)換第一阻抗至第二阻抗。
文檔編號H01Q9/42GK101401260SQ200780008542
公開日2009年4月1日 申請日期2007年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月10日
發(fā)明者馬克·L·瑞茲 申請人:納夫科姆技術(shù)公司