專(zhuān)利名稱(chēng)：寬帶天線(xiàn)的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有全向輻射的寬帶天線(xiàn)的改進(jìn)，更具體地，涉及申請(qǐng)人
的專(zhuān)利申請(qǐng)WO2005/122332中所述類(lèi)型的天線(xiàn)的改進(jìn)。該類(lèi)型的天線(xiàn)用于 接收和/或發(fā)射電磁信號(hào)，其可用于無(wú)線(xiàn)高比特率通信場(chǎng)合，更具體地，可 用于在UWB(超寬帶)類(lèi)型的寬帶脈沖體制傳輸?shù)那樾沃?。該通信是例?WLAN、 WPAN、 WBAN(無(wú)線(xiàn)局域/個(gè)人/主體區(qū)域網(wǎng))類(lèi)型的。
背景技術(shù)：
在脈沖體制中，信息是以脈沖列例如在納秒級(jí)的非常短的脈沖發(fā)送。 這導(dǎo)致非常寬的頻帶。
超寬帶傳輸，原用于軍用雷達(dá)應(yīng)用，逐漸被引入民用無(wú)線(xiàn)電通信領(lǐng)域。 因此，頻帶[3.1; 10.6]GHz最近被美國(guó)FCC體采用以使得能發(fā)展UWB通信 應(yīng)用，對(duì)于其當(dāng)前正在構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)。
許多應(yīng)用要求各向同性天線(xiàn)，也就是，在輻射圖中具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)。這 對(duì)于其中使用便攜產(chǎn)品的應(yīng)用尤其如此，其理論上沒(méi)有特別的固定位置并 且必須通過(guò)具有訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)的UWB無(wú)線(xiàn)鏈4妄通信。在此，例如，包括Video Lyra、 移動(dòng)PC等類(lèi)型的產(chǎn)品。這對(duì)于固定的點(diǎn)到點(diǎn)應(yīng)用也是如此，因?yàn)槠湫枰?供永久鏈接以便獲得某質(zhì)量的(QoS)。實(shí)際上，人移動(dòng)會(huì)破壞兩高定向天線(xiàn) 之間的束，優(yōu)選地，使用全向天線(xiàn)以便發(fā)射和/或接收。在此，例如，包括 具有高清晰度電視接收器的視頻服務(wù)器通信。
一種最為熟知的全向天線(xiàn)是偶極天線(xiàn)。如圖1所示，偶極天線(xiàn)包括彼 此相對(duì)布置的A74長(zhǎng)度的兩相同的臂101和102,其由發(fā)生器103差分地供 電。該類(lèi)型的輻射元件從電磁學(xué)開(kāi)始已經(jīng)徹底研究和使用，主要是由于其 實(shí)施的簡(jiǎn)單性，而尤其是由于控制其電磁機(jī)制的數(shù)學(xué)表達(dá)式的簡(jiǎn)單性。1988 年Mac Graw Hill的第二版的J.D. Kraus的"Antennas(天線(xiàn))，，的第五章包含解 釋該類(lèi)型的輻射元件的機(jī)制的數(shù)學(xué)表達(dá)式。特別地，長(zhǎng)途輻射場(chǎng)是偶極天 線(xiàn)的中垂線(xiàn)平面(圖1中的xOz平面)中的最大量，并且其理論阻抗為約75Q。其原用于各種應(yīng)用，例如業(yè)余無(wú)線(xiàn)電、UHF接收和甚至更最近的WLAN 類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的配線(xiàn)(wireline)技術(shù)中。自從印制電路的來(lái)臨，其實(shí)現(xiàn)已經(jīng) 更進(jìn)一步簡(jiǎn)化，天線(xiàn)現(xiàn)在成為電路的不可分割的部分。與該類(lèi)型的輻射元件相關(guān)的問(wèn)題是一方面其小的帶寬，另一方面是其 供電，其一^1干擾結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性。這導(dǎo)致近場(chǎng)的不對(duì)稱(chēng)化，并且導(dǎo)致遠(yuǎn)場(chǎng) 圖的降級(jí)。結(jié)果，這不再是全向的。另一方面，該類(lèi)型的天線(xiàn)呈現(xiàn)小的帶 寬。為了克服這些缺點(diǎn)，專(zhuān)利申請(qǐng)WO2005/122332建議一種能實(shí)現(xiàn)具有全 向輻射圖的超寬帶操作的天線(xiàn)拓樸。該天線(xiàn)，在此及后將更加詳細(xì)地描述， 包括布置在基底上的兩傳導(dǎo)臂， 一個(gè)臂由在另一臂之下通過(guò)并形成帶狀線(xiàn) 結(jié)構(gòu)的線(xiàn)供電。但是，對(duì)于在4.92和5.86 GHz之間的WiFi頻帶中的UWB端，已經(jīng)施加的調(diào)節(jié)體相當(dāng)?shù)亟档退剑仨毤蔀V波結(jié)構(gòu)到該類(lèi)型的天線(xiàn)。通常 建議的濾波器結(jié)構(gòu)包括實(shí)現(xiàn)在傳導(dǎo)體臂中的線(xiàn)-槽，如例如專(zhuān)利US7061442 中所述的。但是，抑制比(rejection rate)以及帶寬不足夠。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明建議集成另 一 類(lèi)型的濾波結(jié)構(gòu)到專(zhuān)利申請(qǐng) WO2005/122332所述類(lèi)型的超寬帶天線(xiàn)中，其并不改變形狀因子或者選定 技術(shù)，并維持參考天線(xiàn)的主射電優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明涉及一種寬帶偶極類(lèi)型的天線(xiàn)，包括呈現(xiàn)兩面的基底、 第一傳導(dǎo)臂、布置在基底上的第二臂、在第一臂之下通過(guò)并供電給第二臂 的饋電線(xiàn)，其特征在于，饋電線(xiàn)通過(guò)布置在第二臂之下的線(xiàn)元件延伸，該 元件尺度適合以濾波給定頻率。線(xiàn)元件的長(zhǎng)度一般是在約Xg/2級(jí)，其中Xg是對(duì)于濾掉的頻帶的在所述 線(xiàn)中的指導(dǎo)波長(zhǎng)(guided wavelength)。在隨后更加詳細(xì)的解釋的情況中，饋電線(xiàn)既不連接到第一臂，也不連 接到第二臂，供電通過(guò)電磁類(lèi)型的耦合實(shí)現(xiàn)。在一實(shí)施例中，第 一臂由彼此相對(duì)地布置在基底的兩面上的兩相同幾 何尺寸的傳導(dǎo)元件形成。在這種情況中，饋電線(xiàn)布置在兩傳導(dǎo)元件之間， 形成帶狀線(xiàn)結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的情況中，饋電線(xiàn)還可通過(guò)在包括實(shí)現(xiàn)在基底面上的單獨(dú)的 傳導(dǎo)元件的第一傳導(dǎo)臂之下通過(guò)的微帶線(xiàn)實(shí)現(xiàn)。第二傳導(dǎo)臂可以由實(shí)現(xiàn)在 與第一臂相同的基底上的單一的傳導(dǎo)元件形成，或者由彼此相對(duì)地布置在
基底的兩個(gè)面上的兩相同幾何尺寸的傳導(dǎo)元件形成。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)傳導(dǎo)臂是由在兩相對(duì)側(cè)上的傳導(dǎo)元件形成時(shí)，
得能夠避免饋電線(xiàn)產(chǎn)生的基底中的表面波形式的泄露。
優(yōu)選地，所述孔制造在傳導(dǎo)元件的周邊上。該特征使得彼此相對(duì)的傳 導(dǎo)元件的兩部分具有相同的電位。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)閱讀參照附圖的不同的實(shí)施例的描述
而顯現(xiàn)，其中
圖1已經(jīng)描述過(guò)，其是偶極天線(xiàn)的示意圖。
圖2是根據(jù)專(zhuān)利申請(qǐng)WO2005/122332中所述的實(shí)施例的天線(xiàn)的透視圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施例的示意的頂部視圖。
圖4示出表明圖3的天線(xiàn)關(guān)于圖2的天線(xiàn)的效率的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D2,將首先描述根據(jù)本發(fā)明的具有全向輻射的寬帶天線(xiàn)。
如圖2所示，天線(xiàn)200包括兩臂202和203，其組成偶極天線(xiàn)。這些臂， 分別為202和203,每一個(gè)分別包括兩圓形傳導(dǎo)元件204和205以及208和 209。圓形傳導(dǎo)元件彼此相對(duì)的成對(duì)布置在基底201上。例如，其可以蝕刻、 鋪設(shè)、膠粘、印制在基底201上。傳導(dǎo)元件用金屬材料例如銅實(shí)現(xiàn)。同樣 可以使用塑性材料(像"dibbon")，其面是用例如鋁或金屬化泡沫金屬化。
基底201可以以多種柔性或剛性材料實(shí)現(xiàn)。其可以包括柔性或者剛性 印制電路板或者任何其它介電材料玻璃板、塑料板等。根據(jù)圖2的實(shí)施 例，傳導(dǎo)元件通過(guò)金屬化孔207和210連4^。
偶極天線(xiàn)的供電可以通過(guò)在第一臂202的水平處的第一接觸211和在 第二臂203的水平處的第二接觸212實(shí)現(xiàn)。第二接觸212通過(guò)使用在兩傳導(dǎo)元件204和205之間在第一臂202之下通過(guò)的埋設(shè)線(xiàn)206連接到發(fā)生器。 事實(shí)上，基底包括以?xún)梢赃@樣的方式連接在一起以獲得帶狀線(xiàn)結(jié)構(gòu)的兩個(gè) 板。發(fā)生器通常屬于RF電路，能量可以從其帶到天線(xiàn)。因此，線(xiàn)206是帶 狀線(xiàn)。本發(fā)明涉及濾波元件和上面所述類(lèi)型的天線(xiàn)的集成。如在圖3中圖解 地示出，天線(xiàn)包括第一傳導(dǎo)臂301,其可實(shí)現(xiàn)為具有兩相對(duì)元件的第一傳導(dǎo) 臂202，但在用微帶技術(shù)的結(jié)構(gòu)的情況下也可通過(guò)單一元件實(shí)現(xiàn)。天線(xiàn)還包 括第二傳導(dǎo)臂303，其通過(guò)與第一臂相同的方式實(shí)現(xiàn)。該臂是由在第一臂之 下通過(guò)的々貴電線(xiàn)306給電。如圖3圖解地示出，濾波元件包括在第二臂303之下延伸線(xiàn)306的線(xiàn) 元件311。在這種情況中，饋電線(xiàn)在臂的水平處并不連接，如現(xiàn)有技術(shù)中的 一樣。該線(xiàn)元件311的長(zhǎng)度被選取為顯著地等于Xg/2,其中Xg是濾掉的頻 帶的指導(dǎo)波長(zhǎng)。事實(shí)上，在標(biāo)準(zhǔn)的方式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員尋求最優(yōu)化通 過(guò)使用四分之一波以滿(mǎn)足關(guān)系HmAEs所獲得的耦合功能。在本發(fā)明中，在 尋求非耦合功能時(shí)，相反地利用該構(gòu)思，其通過(guò)使得線(xiàn)長(zhǎng)尺度超過(guò)線(xiàn)-槽過(guò) 渡(transition)以使得其在Xg/2級(jí)。為了模擬獲得的結(jié)果，如圖3所示的天線(xiàn) 通過(guò)利用兩臂實(shí)現(xiàn)，每一個(gè)臂包括兩直徑19.5毫米的圓形傳導(dǎo)元件，其彼 此相對(duì)地蝕刻在相對(duì)介電常數(shù)e=4.4和高度h=l毫米的FR4類(lèi)型的基底的 兩個(gè)面上。這些臂分隔開(kāi)d=l毫米的距離。面對(duì)的傳導(dǎo)元件通過(guò)金屬化孔 成對(duì)連接。饋電線(xiàn)的寬度是0.4毫米。該線(xiàn)在兩基底之間第一臂"內(nèi)部"實(shí)現(xiàn)， 并且不包括金屬化孔，通過(guò)該孔連接其到第二臂。根據(jù)本發(fā)明，該線(xiàn)在第 二臂"內(nèi)部，，延伸以形成濾波元件。該結(jié)構(gòu)通過(guò)使用電^茲軟件HFSS(Ansoft) 和正3D(Zeland)模擬。圖4給出通過(guò)比較用圖2的天線(xiàn)和圖3的天線(xiàn)獲得的 結(jié)果用IE3D軟件作出的模擬結(jié)果。在該圖上，濾波顯現(xiàn)為在6GHz的頻帶 附近。 '該現(xiàn)象可以以下面的方式解釋?zhuān)紭O天線(xiàn)被認(rèn)為是經(jīng)由帶狀線(xiàn)-槽線(xiàn)過(guò) 渡的磁耦合激勵(lì)。槽線(xiàn)根據(jù)更多或更少的圓形的輪廓從與帶狀線(xiàn)的交叉點(diǎn) 逐漸向外展開(kāi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道(通過(guò)Knorr微帶線(xiàn)-槽線(xiàn)過(guò)渡類(lèi)推)對(duì)于 該過(guò)渡，耦合與矢量積HmAEs成正比，其中Hm是微帶線(xiàn)的；茲場(chǎng)，Es是槽 中的電場(chǎng)。這些場(chǎng)的值是在耦合帶(在交叉點(diǎn)處)取的。因此，終結(jié)帶狀線(xiàn)的 開(kāi)路在交叉點(diǎn)附近產(chǎn)生，開(kāi)路以及由此的零Hm(非耦合情況)場(chǎng)在某頻率產(chǎn)生，對(duì)于該頻率帶狀線(xiàn)超過(guò)交叉點(diǎn)的延伸等于傳導(dǎo)半波長(zhǎng)。除了該條件， 其它耦合條件也是可能的，偶極天線(xiàn)在寬的頻帶受激勵(lì)。
本發(fā)明并于限于所述實(shí)施例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到存在不同 的實(shí)施例變體。因此，傳導(dǎo)元件不僅可以是圓形的，還可以是具有豎直或 者水平的主軸的橢圓形的。可用技術(shù)不僅有上面例子中所述的帶狀線(xiàn)技術(shù)， 還有微帶技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種寬帶偶極類(lèi)型的天線(xiàn)，包括呈現(xiàn)兩面的基底、第一傳導(dǎo)臂(302)、布置在所述基底上的第二傳導(dǎo)臂(303)、在所述第一臂之下通過(guò)并供電給所述第二臂的饋電線(xiàn)(306)，其特征在于，所述饋電線(xiàn)(306)通過(guò)布置在所述第二臂之下的線(xiàn)元件(311)延伸，該元件尺度適合以濾波給定頻率。
2. 如權(quán)利要求l所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述線(xiàn)元件(311)的長(zhǎng)度是 在Xg/2級(jí)，其中是所述線(xiàn)中的濾掉的頻帶的指導(dǎo)波長(zhǎng)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述第一臂包括彼此 相對(duì)地布置在所述基底的兩面上的兩相同幾何尺寸的傳導(dǎo)元件。
4. 如權(quán)利要求3所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述饋電線(xiàn)布置在所述兩 傳導(dǎo)元件之間，形成帶狀線(xiàn)結(jié)構(gòu)。
5. 如權(quán)利要求1到4所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述第二臂包括彼此 相對(duì)地布置在所述基底的兩面上的兩相同幾何尺寸的傳導(dǎo)元件。
6. 如權(quán)利要求1到5之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，當(dāng)所述傳導(dǎo)臂是 由在相對(duì)側(cè)面上的兩傳導(dǎo)元件組成時(shí)，所述兩傳導(dǎo)元件通過(guò)制造的以貫穿 所述基底并充填有傳導(dǎo)材料的孔連接。
7. 如權(quán)利要求6所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述孔制造的在所述傳導(dǎo) 元件的周邊上。
8. 如權(quán)利要求1或2所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述饋電線(xiàn)通過(guò)在包 括實(shí)現(xiàn)在一基底面上的單獨(dú)的傳導(dǎo)元件的所述第一傳導(dǎo)臂下面通過(guò)的微帶 線(xiàn)實(shí)現(xiàn)，所述微帶線(xiàn)實(shí)現(xiàn)在所述基底的另一面上。
9. 如權(quán)利要求8所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述第二傳導(dǎo)臂是由實(shí)現(xiàn) 在所述基底的與所述第 一臂相同的面上的單一傳導(dǎo)元件形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種偶極類(lèi)型的寬帶天線(xiàn)，包括呈現(xiàn)兩面的基底、布置在基底上的第二傳導(dǎo)臂(303)、第一傳導(dǎo)臂(302)、在第一臂下通過(guò)并供電給第二臂的饋電線(xiàn)(306)。在這種情況下，饋電線(xiàn)(306)通過(guò)布置在第二臂之下的一線(xiàn)元件(311)延伸，該元件尺度適合以濾波給定頻率。
文檔編號(hào)H01Q13/08GK101320839SQ20081010877
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者菲利普·錢(qián)布林, 讓-弗朗索瓦·平托斯, 阿里·洛齊爾 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司