專利名稱：多頻帶天線的制作方法
技術領域：
本公開涉及多頻帶天線領域，具體地而非排他地涉及一種緊湊的多頻帶天線，用于在多個頻帶中從汽車發(fā)射信號以及在汽車處接收信號。
背景技術：
今天的車輛配備有許多無線設備以便接收無線電和電視廣播，用于蜂窩電信和GPS導航信號。在未來，將實現(xiàn)甚至更多的通信系統(tǒng)以用于“智能駕駛”，例如專用的短距離通信(DSRC)。結果，增加了汽車天線的個數(shù)，并且小型化要求成為用于減小天線系統(tǒng)的單位成本價格的重要考量。最大的成本是天線和各個電子裝置之間的纜線布線；典型地這種纜線布線成本可達每條同軸纜線5歐元。多個天線通常集中與一個天線單元中，稱作“鯊魚鰭(shark fin)”單元?？梢詫?鯊魚鰭單元定位于汽車車頂?shù)谋巢俊，F(xiàn)有公開文獻或說明書背景部分中的列舉和討論不應該看作是對于這些文獻或背景是現(xiàn)有技術的一部分或是公知常識的承認。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種多頻帶天線，包括基板；所述基板上的至少一個導電片，所述導電片限定了第一導電區(qū)域、第二導電區(qū)域和第三導電區(qū)域；其中所述第一、第二和第三導電區(qū)域配置用于限定第一導電區(qū)域和第二導電區(qū)域之間的第一間隙，以及第二導電區(qū)域和第三導電區(qū)域之間的第二間隙；以及包括信號端子的饋電端口，其中所述信號端子配置用于將第二導電區(qū)域與第一連接元件相耦合，用于傳導發(fā)射信號或接收信號。所述多頻帶天線可以提供一種多頻帶天線的緊湊且低成本的實現(xiàn)，能夠在O. 5GHz至3. 5GHz區(qū)域中或者甚至更高的頻率下充分適當?shù)夭僮?，同時保持小的物理尺寸。多頻帶天線的物理尺寸可以足夠小以裝配到用于汽車的鯊魚鰭單元內，并且可以具有小于約55mm的高度(縱向長度)?？梢耘渲瞄g隙的位置和/或尺寸，以提供在使用時具有兩個可工作頻帶的多頻帶天線。多頻帶天線可以是單個天線，該單個天線可以具有能夠使得在蜂窩和無線局域網(wǎng)(WLAN)頻率中都接收和發(fā)射信號的工作頻帶。多頻帶天線可以用于從汽車發(fā)射信號和從汽車接收信號。饋電端口可以提供針對多個頻帶的單一饋電。這種單一饋電可以顯著地減小天線的復雜度和成本。三個導電區(qū)域可以沿基板的長度縱向間隔開，第一間隙和第二間隙可以從基板/導電片的縱向邊緣開始沿大體上橫向方向延伸。這種結構使得能夠提供感興趣的特定工作頻帶，并且也可以提供天線的緊湊布局。第一導電區(qū)域可以通過第一耦合區(qū)域與第二導電區(qū)域耦合。第二導電區(qū)域可以通過第二耦合區(qū)域與第三導電區(qū)域耦合。第一耦合區(qū)域和第二耦合區(qū)域可以耦合在一起。第一耦合區(qū)域和/或第二耦合區(qū)域可以在基板上大體上縱向對齊。第一耦合區(qū)域和/或第二耦合區(qū)域可以小到可忽略。第一耦合區(qū)域可以是第一導電區(qū)域或第二導電區(qū)域的一部分。第二耦合區(qū)域可以是第二導電區(qū)域或第三導電區(qū)域的一部分。所述至少一個導電片可以是單一的導電片。第一、第二和第三導電區(qū)域可以沿導電片的縱向邊緣接合在一起。導電片的該縱向邊緣(據(jù)此第一、第二和第三導電區(qū)域接合)可以在橫向間隙從其延伸的基板另一側。第一間隙可以包括橫向部分、第一縱向部分和第二縱向部分。第一縱向部分可以從橫向部分的一端延伸。第二縱向部分可以從橫向部分的另一端延伸。具有這種結構的第一間隙可以提供通過調節(jié)間隙的各個部分的位置和/或尺寸而可配置的天線的頻率響應。 間隙的不同部分的存在可以影響天線的頻率響應，所述影響可以包括對于一個或兩個頻帶的帶寬和/或一個或兩個頻帶的上限和/或一個或兩個頻帶的下限的影響。間隙可以是基板的具有邊緣的不導電區(qū)域，所述邊緣由導電區(qū)域的面對邊緣(facing edges)限定?？梢酝ㄟ^不在基板的區(qū)域上沉積導電材料、通過在其他導電材料上提供另外的涂層/或者通過切掉或去除基板的部分，來實現(xiàn)不導電區(qū)域。術語不導電在這里可以理解為包括絕緣或弱導電材料，或者設計為在天線工作的頻率處具有高阻抗從而一般可以用作電子屏障的材料。具有大于約1、2、5或10每毫米千歐(U2jU0MQ.Hr1)阻抗的任意材料均可以是如這里所使用含義的不導電的。第二間隙可以包括橫向部分和縱向部分?？v向部分可以從橫向部分的一端延伸。按照與涉及第一間隙的上述內容類似的方式，第二間隙的不同部分的存在可以影響天線的頻率響應。第二間隙的橫向部分的另一端可以開口進入(open up into)天線基板一側的不導電區(qū)域中，該不導電區(qū)域可以稱作是開口區(qū)域。第一間隙的第二縱向部分或橫向部分可以開口進入天線基板一側的不導電區(qū)域中。所述開口區(qū)域可以是抵靠在基板邊緣處的縱向延伸區(qū)域，其中不存在導電片。所述開口區(qū)域使得所述間隙能夠具有開口間隙的形式。開口間隙可以允許天線的諧振頻率與所要求頻率的波長的四分之一相關聯(lián)。所述開口區(qū)域可以是基板的還沒有涂覆導電材料的區(qū)域。所述間隙也可以是已經(jīng)切掉或去除基板的區(qū)域。開口區(qū)域與一些實施例的間隙的不同之處在于，開口區(qū)域的邊緣不是由導電區(qū)域的兩個面對邊緣限定。第一間隙的第一縱向部分可以朝著第二間隙的縱向部分延伸，但是沒有到達所述第二間隙的縱向部分。所述天線還可以包括接地面(ground plane),并且所述第三導電區(qū)域可以與接地面耦合。第三導電區(qū)域可以在第三導電區(qū)域的實質上全部橫向寬度上與接地面耦合。按照這種方式，由于電流在第三導電區(qū)域的橫向寬度上展開，減小了饋電端口和接地面之間的電流密度。這具有增加天線帶寬的效果。所述基板可以沿與接地面實質上垂直的方向延伸。這可以提供天線適合裝配在鯊魚鰭單元內的便捷結構。在一些示例中，可以將汽車車頂看作是接地面的擴展。
饋電端口可以包括信號端子和接地端子。饋電端口的信號端子可以位于第二導電片上。饋電端口的信號端子可以配置為與第一連接元件相連，以傳導發(fā)射和接收信號。第一連接元件可以是同軸纜線的內部導體、配線(wire)、分離的電路板端子或任意其他合適的導電介質。饋電端口的接地端子可以位于第三導電片上。饋電端口的接地端子可以配置為與第二連接元件相連。第二連接元件可以是同軸纜線的導電屏蔽、配線、分離的電路板端子或者任意其他合適的導電介質。替代地，同軸纜線的導電屏蔽可以與天線所耦合的接地面直接相連。饋電端口可以配置為使得信號端子和接地端子彼此接近(proximal)。饋電端口可以配置為使得信號端子可以位于靠近第二導電區(qū)域的邊緣，而接地端子可以位于靠近第三導電片的面對邊緣。所述至少一個導電片可以設置在基板的單一側?？梢詫⑻炀€成形以便裝配在鯊魚鰭單元內，例如可以使遠離接地面的天線邊緣成斜坡狀，使其與鯊魚鰭單元的內部形狀相對應。天線的最大高度可以小于55_以便裝配在鯊魚鰭單元內。無法將現(xiàn)有技術的天線制造為能夠裝配在已知鯊魚鰭單元內并具有針對感興趣頻帶的合適頻率響應?？梢蕴峁┮环N包括這里所公開的任意多頻帶天線的鯊魚鰭單元?？梢蕴峁┮环N諸如小汽車之類的汽車，裝配有這里公開的任意多頻帶天線或鯊魚鰭單元。


現(xiàn)在只作為示例參考附圖進行描述，其中圖I示出了鯊魚鰭天線單元；圖2a和2b說明了根據(jù)本發(fā)明實施例的多頻帶天線；圖3用圖表示出了圖2的天線以分貝為單位的仿真回波損耗；圖4在史密斯圓圖(Smith chart)上用圖表說明了圖2天線的性能；圖5示出了來自圖4的史密斯圓圖的虛部數(shù)據(jù)并且表示仿真輸入電抗；圖6示出了來自圖4的史密斯圓圖的實部數(shù)據(jù)并且表示輸入電阻；圖7用圖表說明了圖2的天線在900MHz的工作頻率下的仿真方向性；圖8用圖表說明了圖2的天線在2GHz的工作頻率下的仿真方向性；圖9說明了根據(jù)本發(fā)明實施例的多頻帶天線的示例尺寸(以毫米為單位)；以及圖10示出了圖9的制造模型的測量回波損耗。
具體實施例方式本發(fā)明的一個或多個實施例涉及多頻帶天線,所述多頻帶天線包括基板上的至少一個導電片。所述導電片限定了第一導電區(qū)域、第二導電區(qū)域和第三導電區(qū)域，第一間隙位于第一導電區(qū)域和第二導電區(qū)域之間，以及第二間隙位于第二導電區(qū)域和第三導電區(qū)域之間。按照這種方式提供的區(qū)域和間隙使得能夠實現(xiàn)緊湊的多頻帶天線，該多頻帶天線能夠在約O. 5GHz和3. 5GHz (或者甚至更高)之間的頻帶上良好工作。具體地，可以實現(xiàn)能夠裝配到用于汽車的已知鯊魚鰭單元中的多頻帶天線，該多頻帶天線可以利用在寬頻率范圍上接收和發(fā)射信號。這種多頻帶天線可以包括饋電端口，所述饋電端口提供在第二導電區(qū)域和第三導電區(qū)域之間的橫跨第二間隙的電連接，并且配置為傳導在天線處接收的或者從天線發(fā)射的信號?，F(xiàn)今存在一種“綠色駕駛”的強烈趨勢，其帶來有關“智能駕駛”的多個項目。能夠在汽車之間(車與車)以及汽車和路旁裝置之間進行通信的新通信系統(tǒng)正在定義階段。迄今還沒有一種統(tǒng)一的全球標準，但是預期大多數(shù)這種系統(tǒng)將在5. 8至6GHz頻帶內工作。需要將多個天線一起封裝在小體積中，并且將其按照所謂的“天線單元”定 位于車輛車頂上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于汽車之間的通信，要求至少兩個已知的天線以抗擊多徑衰減并且應對汽車的不同相對方向。要求多個同軸纜線來將天線與電子裝置相連。這些纜線造成了主要的成本負擔。也期待在未來，將更多的電子部件定位于靠近天線，在這種情況下可以省略許多這種昂貴纜線。在不同的地域按照幾種不同的頻帶執(zhí)行蜂窩通信。在歐洲，當前使用以下頻帶GSM 900 :880_960MHzGSM 1800 :1710-1880MHzUMTS 1920-2170MHz預見到其他頻帶為未來使用。美國的蜂窩通信當前使用下述頻帶GSM 850 :824_894MHzPCS 1850-1990MHz預見到其他頻帶為未來使用。智能駕駛可以使用的其他系統(tǒng)是GPS :1575. 42 ± I. 023MHzWLAN 5. 9 :5875_5905MHzWLAN 2. 4 :2404_2489MHz圖I示出了典型的鯊魚鰭天線單元100，所述鯊魚鰭天線單元可以放置于車輛頂部的背部。天線單元100內部的天線尺寸受限，并且天線不得不適配于所述單元100。天線單元100也具有針對天氣保護、沖擊行為和溫升靈敏度的嚴格要求。由塑料天線罩(radome)封裝天線單元100。天線單元100的典型尺寸是最大高度50至55mm (外部天線罩高度60mm);長度120mm (外部天線罩長度140mm)；以及寬度40mm(外部天線罩寬度50mm)。在要求的信號頻率與天線尺寸之間存在基本關系。單一諧振天線元件與要接收或發(fā)射的信號頻率的波長成比例。這意味著工作頻率越高，天線變得越小。然而，在存在固定頻率要求的情況下，限制現(xiàn)有技術天線的尺寸以便使其尺寸符合標準外罩(housing)的尺寸，這具有減小其工作效率的影響。諧振四分之一波單極天線(長度=0.25入)是一種可以在車頂之上或接地面之上使用的典型天線。GSM900標準定義了當前歐洲使用的通信標準的最低頻帶，并且要求77mm的諧振四分之一波長單極天線長度。對于700MHz的通信，要求87_長度的天線長度。這兩種長度都太長以至于不能在標準的“鯊魚鰭”單元中實現(xiàn)。要求減小尺寸，但是這將降低利用已知單極天線可獲得的部分帶寬的重要性質。將部分帶寬(百分比)定義為Bf = xl0°其中fi和f2分別是頻帶的下限頻率和上限頻率。例如，可以按照-IOdB的回波損耗的參考級別來測量和f2。回波損耗是由于天線與向天線饋電的線路之間較差的匹配阻抗而導致的天線處的信號損耗；所述回波損耗是由于反射信號導致的損耗?；夭〒p耗是常用于定義射頻信號與天線的匹配質量的參數(shù)。此外，減小已知四分之一波單極天線的尺寸導致輻射阻抗的減小。例如，將尺寸減小至50% (即1/8λ)，對于天線的特定長/寬比，這將輻射阻抗減小至8歐姆。這導致了 增加的回波損耗，從而導致天線與射頻的次優(yōu)匹配。圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的多頻帶天線200的正視圖，以及圖2b示出了相同天線200的側視圖。天線200具有基板202。至少一個導電片204位于基板202上以定義第一導電區(qū)域206、第二導電區(qū)域208和第三導電區(qū)域210。為了分離導電區(qū)域，第一間隙212位于第一導電區(qū)域206和第二導電區(qū)域208之間，以及第二間隙214位于第二導電區(qū)域208和第三導電區(qū)域210之間。在該示例中，第一、第二和第三導電區(qū)域206、208、210沿天線200的縱向方向間隔開，并且第一和第二間隙212、214大體上沿橫向方向延伸。間隙的邊緣由導電區(qū)域的面對邊緣限定。間隙212、214也可以稱作狹縫(slot)。第一間隙212比第二間隙214更遠離接地面216。第一間隙212和第二間隙214兩者都開口進入在天線一側的開口區(qū)域228中。具有開口間隙允許天線如同諧振四分之一波長單極天線那樣高效地工作。在該示例中，開口區(qū)域228是襯底中還沒有涂覆導電材料的區(qū)域，類似間隙212、214。在該示例中，開口區(qū)域228與間隙的不同之處在于，開口區(qū)域228的邊緣不是由導電區(qū)域206、208、210的兩個面對邊緣限定。在該示例中，導電片204的第一、第二和第三導電區(qū)域206、208、210沿導電片204的縱向邊緣231接合。第一導電區(qū)域206通過第一耦合區(qū)域207與第二導電區(qū)域208相耦合，而第二導電區(qū)域208通過第二耦合區(qū)域209與第三導電區(qū)域210相耦合。在圖2a所示的示例中，這些第一和第二耦合區(qū)域在基板上縱向延伸。導電片的縱向邊緣231 (據(jù)此，第一、第二和第三導電區(qū)域206、208、210接合)可以在間隙212、214從其延伸的基板202另一側。圖2a和2b的實施例示出了基板202的單一表面上的單一導電片204，并且這可以提供便捷和成本有效的制造。然而在其他實施例中，必要的導電區(qū)域可以由基板一側或兩側上的一個或多個導電片構成(可能地，使用通孔來電連接基板202的相對兩側上的導電片)，以提供具有這里所述功能的天線。基板202可以是諸如FR4之類的印刷電路板(PCB)材料，或者針對工作頻帶具有足夠性能的任意電介質材料?；?02可以在材料和制造方面都是低成本的，因為針對印刷電路板的現(xiàn)有技術可以用于提供基板202上的導電區(qū)域206、208、210。導電區(qū)域206、208、210(也可以稱作導電表面)可以是銅，或者是針對工作頻帶具有足夠性能的任意其他材料。導電區(qū)域206、208、210可以非常薄，例如35微米。在一些示例中，導電區(qū)域206、208、210可以用保護層覆蓋，以防止或減小導電區(qū)域206、208、210的氧化和/或減小由于溫度導致的劣化。這些要求對于天線200滿足汽車要求是有益的。導電片204的第三導電區(qū)域210與接地面216相連，在該實施例中在第三導電區(qū)域210的整個橫向寬度上相連。按照這種方式，可以將導電片204看作是接地面216的擴展。接地面216可以是鯊魚鰭模塊的導電底部，進而將看作是使用時鯊魚鰭所附著至的車頂?shù)臄U展。因此，當將天線200在使用時定位于車頂上時，可以將接地面216看作是非常大的接地體。在該示例中，天線200頂部側的形狀適配于鯊魚鰭模塊的形狀?；?02和導電片204與接地面216實質上垂直，并且在車頂上的典型使用位置處是垂直的。 第一間隙212包括橫向延伸部分218(使用時是水平的)和兩個縱向延伸部分220、222(使用時是垂直的)。第一縱向部分220從橫向部分218的一端延伸，而第二縱向部分222從橫向部分218的另一端延伸。第二間隙214包括橫向延伸部分224 (使用時是水平的)和縱向延伸部分226 (使用時是垂直的)?？v向部分220從橫向部分218的一端延伸。橫向部分224的另一端在天線200 —側開口進入開口部分228中。沿著第二間隙214的橫向部分224的中途部分(partway)處是“饋電端口”230。饋電端口 230是襯底上可以安裝插座(socket)的位置，至該插座可以進行外部電連接。在使用時，同軸纜線(未示出)與饋電端口 230相連，以向天線200發(fā)送信號并從天線200接收信號。饋電端口 230具有兩個端子。饋電端口 230的信號端子230a位于第二導電區(qū)域208上。在使用期間，同軸纜線的內部導體可以經(jīng)由饋電端口 230的信號端子230a與第二區(qū)域208直接耦合。饋電端口 230的接地端子230b位于第三導電區(qū)域210上。在使用期間，同軸纜線的導電屏蔽可以經(jīng)由饋電端口 230的接地端子230b與第三導電區(qū)域230耦合。第三導電區(qū)域210也與接地面216耦合。在該示例中，饋電端口 230配置為使得信號端子230a和接地端子230b在第二間隙214的任一側均彼此接近(proximal)。具體地，信號端子230a和接地端子230b定位為在各自的導電區(qū)域的邊緣上彼此面對。在該示例中，饋電端口 230位于沿著第二間隙214的橫向部分224的大致中途處。饋電端口 230沿著橫向部分224的精確位置可以影響天線的頻率響應，并且可以在設計期間進行對饋電端口 230進行定位以便精細調諧天線200的性能。由天線200的高度定義了能夠在天線200處接收/從天線200發(fā)射的最低工作頻率。包括第一狹縫218，這使得能夠達到比不包括第一狹縫218而可以達到的工作頻率低得多的工作頻率。圖2的天線200使得能夠在兩個主頻帶(低頻帶和高頻帶)中實現(xiàn)信號的充分適當?shù)陌l(fā)射和接收?！俺浞诌m當?shù)陌l(fā)射”可以看作是提供小于-IOdB的回波損耗。低頻帶可以適合至少一種通信標準，例如GSM900。高頻帶可以適合許多現(xiàn)有的通信標準，并且適合預期的未來標準，例如WLAN通信。可以設置該實施例中間隙212、214的長度，以便對準(align)兩個頻帶的下限帶邊緣，如現(xiàn)在將更加詳細地描述的。第一狹縫212的第一縱向部分220的長度影響高頻帶和低頻帶兩者的下限。如果第一縱向部分220的長度減小，則高頻帶和低頻帶的下限增大，盡管不一定增大相同的量。也就是說，高頻帶的下限可以比低頻帶的下限更快地增大，或者低頻帶的下限可以比高頻帶的下限更快地增大。第一狹縫212的第二縱向部分222的長度主要影響高頻帶的下限。如果第二縱向部分222的長度減小，那么高頻帶的下限增大。
第二狹縫214的縱向部分226的長度主要影響高頻帶的帶寬。如果縱向部分226的長度減小，那么高頻帶的帶寬增大。第一間隙212的橫向部分218的寬度影響高頻帶和低頻帶兩者的下限。然而，這種影響可能與由第一縱向部分220的長度提供的影響(如上所述)不同，因此可以利用針對橫向部分218和第一縱向部分220的值來設計間隙212，使得可以獨立地調節(jié)這兩個頻帶的下限。第二間隙214的橫向部分224的寬度影響高頻帶的帶寬，并且可以影響高頻帶的上限。根據(jù)間隙212、214的尺寸如何影響天線200的頻率響應的以上描述，可以理解的是，可以根據(jù)所要求的規(guī)范對準頻帶。清楚的是，可以用于限定頻帶的帶邊緣的是間隙212、214，因此構建了導電區(qū)域的材料的性質對帶邊緣的影響較小，這種材料的性質受到環(huán)境的強烈影響。這是一種令人感興趣的概念，因為當與已知天線相比較時，這可以使得天線200對來自附近物體或其他天線的失諧(detuning)抵抗性強得多。這在其中大量天線位置靠近在一起的鯊魚鰭單元的有限空間中是特別有利的。應該理解的是在其他實施例中，間隙212、214不必由直的部分構成，也不必要求沿不同方向延伸的多于一個的部分。在這里公開的天線的一些實施例中，可以將第二間隙214的尺寸看作是提供對天線200的輸入阻抗的控制，使得可以相應地設置感興趣頻帶的帶寬。圖3用圖表示出了圖2的天線以分貝為單位的仿真回波損耗。利用例如來自Ansoft公司的HFSS或來自德國達姆施塔特的CST的Microwave Studio之類的工業(yè)領先的三維電磁仿真器，來執(zhí)行所述仿真。從圖3可以看出，提供了低頻帶302和高頻帶304,其中頻帶定義為可以從圖中看出的回波損耗小于-IOdB的頻率范圍，回波損耗小于-IOdB是針對在車載天線中可接受的RF性能的標準。在一些實施例中，高頻帶304可以非常寬，并且可以潛在地適應根據(jù)落在該頻帶內的多種標準的通信。圖4用史密斯圓圖說明了圖2的天線的性能。史密斯圓圖是顯示與天線的阻抗性能有關的復值信息的常用方法。圓周軸示出了相對于50Ω的參考級別的天線電抗系數(shù)。水平線軸示出了相對于該參考級別的電阻系數(shù)。在圖中繪制的函數(shù)示出了不同頻率處天線阻抗的兩個分量，其中當該函數(shù)追蹤順時針移動時頻率增大。圖4說明了在順時針跡線末端附近，由于函數(shù)中的回環(huán)402，導致對高頻帶的加倍調諧(double tune)。加倍調諧是一種用于增大部分帶寬(斤actional bandwidth)的已知技術，通常通過向天線饋電端口添加分立元件(discrete component)來實現(xiàn)。設計并且選擇這種外部分立元件，以補償在特定頻帶上的輸入阻抗的電抗，從而增大其中認為回波損耗可接受(例如回波損耗小于-IOdB)的頻率范圍。圖5和圖6每一個均按照更加容易理解的方式示出了圖4的史密斯圓圖的一些信息。圖5示出了來自史密斯圓圖的虛部數(shù)據(jù)，并且表示以歐姆為單位的仿真輸入電抗。圖6示出了來自圖4的史密斯圓圖的實部數(shù)據(jù)，并且表示以歐姆為單位的輸入電阻。從圖5中可以特別注意到的是高頻帶中的電抗補償，其中針對超過約I. 5GHz的頻率，電抗接近O。在圖6中可以清楚地看出位于低頻帶帶邊緣以上和以下的兩個反諧振(anti-resonant)頻率602、604。從圖6中也可以看出兩個反諧振頻率602、604之間約50 Q的相對恒定的輸入阻抗，這表示低頻帶中良好和一致的性能。穩(wěn)定的50 Q阻抗允許天線與無線電電路具有良好的阻抗匹配，確保了天線高效地工作。圖7用圖表說明了在900MHz工作頻率上水平面內圖2天線的仿真方向性(dbi)，900MHz工作頻率在低頻帶中。圖8用圖表說明了在2GHz工作頻率上水平面內圖2天線的仿真方向性(dbi)，2GHz工作頻率在高頻帶中。圖7和圖8都說明了當工作在兩個頻帶中時天線是高度全向性的。圖7示出了增益702在900MHz下對于所有方向幾乎恒定在5dBi (在徑向軸上示出)。90011取下的主波瓣方向704處于224°的角度，可以將天線看作具有360°的角寬度，在該角寬度下，增益中的紋波小于3dB。圖8示出了增益802在2GHz下針對所有方向始終接近5dBi，盡管不像圖7所示針對900MHz那樣非常一致。然而，當與在這些高頻率下工作的現(xiàn)有技術天線進行比較時，該全向性可以視為非常好。2GHz處的主波瓣方向804處于207°的角度，可以將天線看作具有119. 5°的角寬度，，在該角寬度下，增益中的紋波小于3dB。在圖8中用參考數(shù)字806示出了角寬度的邊界。應該理解的是，良好的全向性是車輛天線中的重要考量，其中車輛和天線會始終改變方向。圖9說明了根據(jù)本發(fā)明實施例的多頻帶天線90的示例尺寸(以毫米為單位)。使用的基板材料是低成本的FR4印刷電路板材料，具有I. 6mm的厚度和4. 4的介電常數(shù)。從圖9可以看出，天線900的總高度小于50mm，使其適合裝配在典型的鯊魚鰭單元內。同樣，天線900頂部成形為適合裝配在保護天線罩中。圖10示出了針對圖9的制造模型的測量回波損耗(db)。在I平方米的地平面上測量天線，并且將其放置于ABS材料的保護天線罩中。從圖10可以看出測量了以下頻帶具有-IOdb的回波損耗低頻帶880至960MHz ;以及高頻帶1. 7至大于4GHz。因此，當與現(xiàn)有技術相比較時具有減小尺寸的圖9的多頻帶天線可以用于多種標準，例如GSM 900 880-960MHz ；GSM 1800 1710-1880MHz ；
UMTS 1920-2170MHz ；GSM 850 :824_894MHz ；PCS 1850-1990MHz ；WLAN 2. 4 :2404_2489MHz ;以及工作于至少高達4GHz的其他未來標準。已經(jīng)通過實驗發(fā)現(xiàn)，圖9的天線可以對于感興趣的兩個頻帶提供效率82%，并且該天線可以看作是多頻帶天線的非常好的實現(xiàn)。應該理解的是圖9的天線模型只是本發(fā)明實施例的示例，所示尺寸不應該看作是限制性的，可以設計天線以適合于其他頻帶。 可以將這里公開的一個或多個實施例看作是涉及多頻帶車輛天線，其形成車頂或其他接地面的導電擴展，并且包含兩個開口間隙/狹縫以在尺寸減小情況下進行多頻帶操作?？梢栽趩蚊娴统杀净宀牧仙仙a(chǎn)該天線，并且對于附近物體或其他天線導致的失諧具有相對較強的抵抗性。如果天線位于其他天線附近，例如如果多于一個天線位于鯊魚鰭中，則這可以是尤為有利的。應該理解的是，因為天線實施例的工作參數(shù)的至少一些是通過間隙的位置和/或尺寸設置的，而不僅僅依賴于導電區(qū)域，所以由于附近導體導致的失諧影響可以減小，因為它們不會直接改變間隙的特性?？梢詫⒈疚墓_的天線實施例與天線將連接的電子裝置相獨立地設計?？梢詫F集成電路定位于天線實施例的下方，以便消除或減少對同軸纜線的需求。
權利要求
1.一種多頻帶天線(200)，包括 基板(202)； 所述基板(202)上的至少一個導電片(204)，所述導電片限定了第一導電區(qū)域(206)、第二導電區(qū)域(208)和第三導電區(qū)域 (210)； 其中第一、第二和第三導電區(qū)域(206、208、210)配置為限定 第一導電區(qū)域(206)和第二導電區(qū)域(208)之間的第一間隙(212)，以及第二導電區(qū)域(208)和第三導電區(qū)域(210)之間的第二間隙(214);以及包括信號端子(230a)的饋電端口(230)，其中所述信號端子配置為將第二導電區(qū)域(208)與第一連接元件相耦合，以傳導發(fā)射信號或接收信號。
2.根據(jù)權利要求I所述的多頻帶天線(200)，其中三個導電區(qū)域(204、206、208)沿基板(202)的長度縱向間隔開。
3.根據(jù)權利要求2所述的多頻帶天線(200)，其中所述第一間隙(212)和所述第二間隙(214)從所述基板(202)的縱向邊緣沿大體上橫向方向延伸。
4.根據(jù)任一前述權利要求所述的多頻帶天線(200)，其中所述至少一個導電片是單一導電片(204)； 第一導電區(qū)域(206)通過第一耦合區(qū)域(207)與第二導電區(qū)域(208)耦合；以及 第二導電區(qū)域(208)通過第二耦合區(qū)域(209)與第三導電區(qū)域(210)耦合。
5.根據(jù)任一前述權利要求所述的多頻帶天線(200)，其中所述第一間隙(212)包括 橫向部分(218)； 第一縱向部分(220);以及 第二縱向部分(222)，以及 其中所述第一縱向部分(220)從橫向部分(218)的一端延伸， 而所述第二縱向部分(222)從橫向部分(218)的另一端延伸。
6.根據(jù)權利要求5所述的多頻帶天線(200)，其中所述第二縱向部分(222)開口進入天線(200) —側上的不導電區(qū)域(228)。
7.根據(jù)任一前述權利要求所述的多頻帶天線(200)，其中所述第二間隙(214)包括 橫向部分(224);以及 縱向部分(226)，以及 其中所述縱向部分(226)從橫向部分(224)的一端延伸。
8.根據(jù)權利要求7所述的多頻帶天線(200)，其中橫向部分(224)的另一端開口進入天線(200) —側上的不導電區(qū)域(228)。
9.根據(jù)從屬于權利要求6的權利要求7所述的多頻帶天線(200)，其中所述第一間隙(212)的第一縱向部分(220)朝著所述第二間隙(214)的縱向部分(226)延伸，但是沒有到達所述第二間隙的縱向部分。
10.根據(jù)任一前述權利要求所述的多頻帶天線(200)，其中第一連接元件是同軸纜線的內部導體，并且其中所述饋電端口(230)還包括接地端子(230b)，所述接地端子(230b)配置為將第三導電片(210)與同軸纜線的屏蔽導體相耦合。
11.根據(jù)任一前述權利要求所述的多頻帶天線(200)，還包括接地面(216)，其中所述第三導電區(qū)域(210)與所述接地面(216)相耦合。
12.根據(jù)權利要求11所述的多頻帶天線(200)，其中在第三導電區(qū)域(210)的實質上全部橫向寬度上，所述第三導電區(qū)域(210)與所述接地面(216)相耦合。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的多頻帶天線(200)，其中所述基板(202)在與接地面(216)實質上垂直的方向上延伸。
14.根據(jù)權利要求11至13中任一項所述的多頻帶天線(200)，其中所述接地面(216)配置為與同軸纜線的導電屏蔽相連。
15.根據(jù)任一前述權利要求所述的多頻帶天線(200)，其中所述至少一個導電片(204)設置在基板(202)的單一側。
全文摘要
一種多頻帶天線(200)包括基板(202)和基板(202)上的至少一個導電片(204)。至少一個導電片限定了第一導電區(qū)域(206)、第二導電區(qū)域(208)和第三導電區(qū)域(210)。第一、第二和第三導電區(qū)域(206、208、210)配置為限定第一導電區(qū)域(206)和第二導電區(qū)域(208)之間的第一間隙(212)以及第二導電區(qū)域(208)和第三導電區(qū)域(210)之間的第二間隙(214)。多頻帶天線也包括具有信號端子(230a)的饋電端口(230)。信號端子(230a)配置為將第二導電區(qū)域(208)與第一連接元件相耦合，以傳導發(fā)射信號或接收信號。
文檔編號H01Q5/01GK102655268SQ20121004837
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權日2011年3月3日
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