多頻天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多頻天線，包括：基底；天線元件；并聯(lián)電感器導體；串聯(lián)電容器導體；串聯(lián)電感器導體；連接點和輸入/輸出端。天線元件配置在基底上，并經(jīng)由并聯(lián)電感器導體電連接至連接點。天線元件與面對串聯(lián)電容器導體的部分一起形成電容器，并且經(jīng)由這些電容器和串聯(lián)電感器導體電連接至輸入/輸出端。
【專利說明】多頻天線
[0001]本申請是申請日為2011年2月22日、申請?zhí)枮?01180004411.2的中國發(fā)明專利申請“多頻天線”的分案申請。

【技術(shù)領域】
[0002]本申請總體涉及對多個頻率的無線電信號進行高效發(fā)送/接收的緊湊多頻天線。

【背景技術(shù)】
[0003]各種無線通信系統(tǒng)，如無線LAN和藍牙(注冊商標)，已經(jīng)得到廣泛使用。這種無線通信系統(tǒng)均具有一些優(yōu)點和缺點。因此，通常利用多個無線通信系統(tǒng)的組合來取代使用單一無線通信系統(tǒng)。
[0004]不同無線通信系統(tǒng)采用不同頻帶。因此，應當發(fā)送/接收多個頻帶的無線電信號以利用多個通信系統(tǒng)。對于發(fā)送/接收多個頻率的無線電信號，應當使用多個單頻天線或在多個頻率上工作的多頻天線。然而，在實現(xiàn)緊湊、簡單和低成本天線方面，與多個單頻天線相比，使用多頻天線是更有利的。
[0005]專利文獻I公開了一種多頻天線。該多頻天線包括:導體板；配置在導體板上的介電體；以及與介電體接觸而配置的、具有不同屬性的多個天線元件。所述多個天線元件在不同頻帶處操作。因此，該單天線可以在多個頻帶上操作。
[0006]然而，由于具有多個天線元件，上述多頻天線需要較大空間來安裝多個天線元件，增大了天線的尺寸。此外，其結(jié)構(gòu)變得復雜。
[0007]另一方面，本 申請人:已經(jīng)提交了一種由一個天線元件組成并在多個頻率上產(chǎn)生較大增益的緊湊多頻天線(日本專利申請N0.2009-180009)。
[0008]該多頻天線包括:天線元件；第一電感器，將天線元件與接地部分連接；饋點；以及串聯(lián)電路，包括第二電感器和電容器，并將饋點與天線元件連接。
[0009]第一和第二電感器的電感和電容器的電容被預先調(diào)整為具有多個諧振頻率。該多頻天線的特征在于:使用一個天線元件在多個頻率上產(chǎn)生較大增益。
[0010]引用列表
[0011]專利文獻
[0012]PLTl:未審日本專利申請KOKAI公開N0.2005-086518


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]技術(shù)問題
[0014]然而，日本專利申請N0.2009-180009中描述的多頻天線可以允許電流流過接地導體。當電流流過接地導體時，產(chǎn)生噪聲或能量損耗。因此，在防止電流流過接地部分方面，該多頻天線具有改進空間。
[0015]針對問題的解決方案
[0016]鑒于上述問題做出了本發(fā)明，本發(fā)明的示例性目的是提供一種緊湊多頻天線，能夠發(fā)送/接收多個頻率的無線電信號并導致較低的能量損耗。
[0017]本發(fā)明的另一示例目的是提供一種緊湊多頻天線，沿一個方向產(chǎn)生較強發(fā)射，并且能夠在多個頻帶上使用。
[0018]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的多頻天線包括:
[0019]第一天線，具有多個諧振頻率，包括:
[0020]第一輸入/輸出端；
[0021]第一天線導體；
[0022]串聯(lián)電路,包括第一電感器和第一電容器，并將所述第一輸入/輸出端與第一天線導體連接；以及
[0023]第二電感器，一端連接至所述第一天線導體；以及
[0024]第二天線，具有多個諧振頻率，包括:
[0025]第二輸入/輸出端；
[0026]第二天線導體；
[0027]串聯(lián)電路，包括第三電感器和第二電容器，并將所述第二輸入/輸出端與第二天線導體連接；以及
[0028]第四電感器，(i) 一端連接至所述第二天線導體，以及(ii)另一端連接至所述第二電感器的另一端；
[0029]其中，所述第一天線導體的主無線電波傳播方向與所述第二天線導體的主無線電波傳播方向?qū)嵸|(zhì)上是相同方向。
[0030]本發(fā)明的有益效果
[0031]本發(fā)明能夠提供一種多頻天線，該多頻天線針對主極化波的增益較大，并且該多頻天線可用于多個頻帶。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例1的多頻天線的透視圖；
[0033]圖2是圖1所示的多頻天線的平面視圖；
[0034]圖3是圖1所示的多頻天線的底部視圖；
[0035]圖4是圖1所示的多頻天線的截面視圖；
[0036]圖5是示出了圖1所示的多頻天線的等效電路的一部分的示意圖；
[0037]圖6是示出了圖1所示的多頻天線的整個等效電路的示意圖；
[0038]圖7是示出了圖1所示的多頻天線的反射損耗的頻率特性的圖形表示；
[0039]圖8A是示出了圖18所示的多頻天線的方向性的示意圖；
[0040]圖8B是示出了圖1所示的多頻天線的方向性的示意圖；
[0041]圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例2的多頻天線的平面圖；
[0042]圖10是示出了圖9所示的多頻天線的方向性的示意圖；
[0043]圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施例3的多頻天線的平面圖；
[0044]圖12是示出了圖11所示的多頻天線的方向性的示意圖；
[0045]圖13是根據(jù)本發(fā)明的實施例4的多頻天線的平面圖；
[0046]圖14是示出了圖13所示的多頻天線的應用的示意圖；
[0047]圖15是根據(jù)本發(fā)明的實施例5的多頻天線的平面圖；
[0048]圖16是圖15所示的多頻天線的截面視圖；
[0049]圖17是示出了圖9所示的多頻天線的應用的示意圖；
[0050]圖18是現(xiàn)有技術(shù)多頻天線的透視圖。

【具體實施方式】
[0051](實施例1)
[0052]以下描述根據(jù)本發(fā)明實施例1的多頻天線100。
[0053]首先，參照圖1至4來描述根據(jù)實施例1的多頻天線100的結(jié)構(gòu)。圖1是多頻天線100的透視圖。圖2是多頻天線100的平面視圖。圖3是多頻天線100的底部視圖。圖4是在圖2和3中的線A-A’處天線100的截面視圖。這里，X、Y和Z軸在這些圖中均指示相同方向。X軸與天線100的高度方向平行。Y軸與長側(cè)方向平行。Z軸與短側(cè)方向平行。
[0054]如圖所示，多頻天線100包括基底99和多頻天線101和102。
[0055]基底99是介電板，并包括例如玻璃環(huán)氧片(FR4)。
[0056]多頻天線101和102具有相同的結(jié)構(gòu)。它們在基底99上幾乎以鏡像對稱的方式提供，使得所發(fā)射的電磁波具有相同的主傳播方向。多頻天線101和102分別包括:輸入/輸出端110或210 ;天線元件120或220、通孔130、150a和150b或230、250a和250b ;通孔導體150或250、串聯(lián)電感器導體140或240 ;串聯(lián)電容器導體160a和160b或260a和260b ；以及并聯(lián)電感器導體170或270。
[0057]天線元件120和220均包括具有下底長于上底的等腰梯形形狀的導體板以及連接至等腰梯形的下底的半圓形導體板。天線元件120和220以其等腰梯形的上底面對彼此的方式配置在基底99的一個主表面上。
[0058]通孔130和230均通過基底99而形成,從一個主表面至另一個主表面,幾乎位于構(gòu)成天線元件120或220的等腰梯形的兩個對角線的交點處。通孔130和230分別以一端連接至天線元件120或220的導體來填充。
[0059]并聯(lián)電感器導體170和270分別包括在基底99的另一主表面上延伸并且一端連接至通孔130或230的線導體。并聯(lián)電感器導體170和270的另一端在連接點199處相連，連接點199幾乎位于基底99的另一主表面的中心。換言之，多頻天線101和102在連接點199處相連。
[0060]串聯(lián)電容器導體160a和160b配置在基底99的另一主表面上,在并聯(lián)電感器導體170的任一側(cè)，以面對天線元件120的一部分。天線元件120的該部分、串聯(lián)電容器導體160a和160b的面對部分、以及基底99位于其間的部分形成了串聯(lián)連接至天線元件120和220的串聯(lián)電容器。
[0061]類似地，串聯(lián)電容器導體260a和260b配置在基底99的另一主表面上,在并聯(lián)電感器導體270的任一側(cè)，以面對天線元件220的一部分。天線元件220的該部分、串聯(lián)電容器導體260a和260b的面對部分、以及基底99位于其間的部分形成了串聯(lián)連接至天線元件220的串聯(lián)電容器。
[0062]通孔導體150和250分別配置在基底99的一個主表面上，并經(jīng)由通過基底99從一個主表面至另一主表面形成的兩個通孔150a和150b或250a和250b連接至串聯(lián)電容器導體 160a 和 160b 或 260a 和 260b。
[0063]串聯(lián)電感器導體140和240分別包括在基底99的一個主表面上形成、并且一端連接至通孔導體150或250的線導體。
[0064]輸入/輸出端110和210緊靠彼此而形成，幾乎位于基底99的一個主表面的中心，并且一端分別連接至串聯(lián)電感器導體140或240的另一端。未示出的一對饋線連接至輸入/輸出端110和210以提供差分信號。輸入/輸出端110和210用作饋點。多頻天線100將提供給輸入/輸出端HO和210的發(fā)送信號作為無線電波向空間發(fā)射。此外，多頻天線100將接收的無線電波轉(zhuǎn)換為電信號，并通過輸入/輸出端110和210將其傳送至饋線。
[0065]例如，通過開啟基底99中的通孔130、150a、150b、230、250a和250b、通過電鍍來填充開口、將銅箔附著在基底99的任一側(cè)、并且通過PEP (光刻工藝)來對銅箔進行構(gòu)圖，從而產(chǎn)生具有上述結(jié)構(gòu)的多頻天線100。
[0066]具有上述物理結(jié)構(gòu)的多頻天線100的多頻天線101和102具有由圖5所示的等效電路所表示的電學結(jié)構(gòu)。
[0067]如圖所示，在電學上，多頻天線101和102均包括:串聯(lián)電感器Lser、串聯(lián)電容器Cser、天線元件120或220的等效電路ANT、并聯(lián)電感器Lsh、用于連接至空間的等效電路ANTs、輸入/輸出端110或210、以及連接點199。
[0068]這里，串聯(lián)電感器Lser與串聯(lián)電感器導體140或240相對應；并聯(lián)電感器Lsh與并聯(lián)電感器導體170或270相對應。此外，串聯(lián)電容器Cser與由串聯(lián)電容器導體160a和160b或260a和260b形成的串聯(lián)電容器相對應。
[0069]多頻天線101和102的等效電路ANT是將天線元件120或220的輸入阻抗呈現(xiàn)為右手式線路的電路,包括電感器Llant和L2ant以及電容器Cant。
[0070]用于連接至空間的等效電路ANTs是呈現(xiàn)出由于天線元件120或220與空間的連接而具有的阻抗的電路，該阻抗依賴于天線元件120和220的大小和形狀。用于連接至空間的等效電路ANTs包括:電容器Cs、參考阻抗Rs和電感器Ls。
[0071]如圖5所示，包括串聯(lián)電感器Lser和串聯(lián)電容器Cser在內(nèi)的串聯(lián)電路的一端連接至輸入/輸出端110或210。
[0072]構(gòu)成多頻天線101或102的等效電路ANT的電感器Llant的一端連接至包括串聯(lián)電感器Lser和串聯(lián)電容器Cser在內(nèi)的串聯(lián)電路的另一端。電容器Cant的一端和電感器L2ant的一端連接至電感器Llant的另一端。電容器Cant的另一端連接至連接點199。
[0073]并聯(lián)電感器Lsh的一端連接至電感器L2ant的另一端。并聯(lián)電感器Lsh的另一端連接至連接點199。
[0074]用于連接至空間的等效電路ANTs的電容器Cs的一端連接至電感器L2ant的另一端與并聯(lián)電感器Lsh的一端之間的連接點。電感器Ls的一端和參考阻抗Rs的一端連接至電容器Cs的另一端。電感器Ls的另一端和參考阻抗Rs的另一端連接至連接點199。
[0075]電容器Cs的電容和用于連接至空間的等效電路ANTs的電感器Ls的電感依賴于包括天線元件120或220以及參考阻抗Rs在內(nèi)的球體的半徑a，它們由以下等式(I)和(2)來表示:
[0076]Cs = a/ (c x Rs)…(I)
[0077]Ls = (a X Rs)/c…(2)
[0078]其中Cs:電容器Cs的電容[F]；
[0079]Ls:電感器Ls的電感[H]
[0080]Rs:參考阻抗Rs的電阻值[歐姆];
[0081]a:包括天線元件的球體的半徑[m];以及
[0082]c:光速[m/s]
[0083]如上所述，多頻天線101和102在連接點199處彼此相連。類似地，包括多頻天線101和102在內(nèi)的多頻天線100的等效電路由圖6所示在連接點199處的互連來配置，未示出的一對饋線連接至輸入/輸出端110和210。
[0084]多頻天線100的并聯(lián)電感器導體170和270、串聯(lián)電容器導體160a、160b、260a和260b、串聯(lián)電感器導體140和240的圖案被調(diào)整為使得圖6所示的等效電路針對與多頻天線100 —起使用的每個頻率具有虛部為O、實部為50歐姆的輸入阻抗。
[0085]在本實施例中，圖案被調(diào)整為使得針對兩個頻率2.5GHz和5.2GHz獲得虛部為O、實部為50歐姆的輸入阻抗。
[0086]這里，天線元件120和220中用于連接至空間的等效電路ANTs的電感器的電感和電容器的電容由上述等式(I)和(2)來獲得。
[0087]然后，以下將描述具有上述物理結(jié)構(gòu)和電學結(jié)構(gòu)的多頻天線100的反射損耗的頻率特性。
[0088]圖7示出了多頻天線100的反射損耗的頻率特性。這些是當并聯(lián)電感器Lsh具有
5.1nH的電感、串聯(lián)電容器Cser具有0.16pF的電容、串聯(lián)電感器Lser具有5.7nH的電感以及針對2.5GHz和5.2GHz的頻率，輸入阻抗為50歐姆時，多頻天線100的反射損耗的頻率特性。
[0089]在圖7中，將頻率(GHz)繪制為橫坐標，將反射損耗Sll (dB)繪制為縱坐標。
[0090]如上所述，針對2.5GHz和5.2GHz的頻率，多頻天線100的等效電路具有虛部為O的輸入阻抗。因此，多頻天線100在這些頻率處諧振，并產(chǎn)生較大增益。然后，如圖7所示，針對2.5GHz和5.2GHz附近的兩個頻帶，反射損耗Sll小于-10dB。按照這種方式，多頻天線100用作針對2.5GHz和5.2GHz兩個頻率產(chǎn)生充足增益的多頻天線。
[0091]以下將描述具有上述物理結(jié)構(gòu)和電學結(jié)構(gòu)的多頻天線100的極化波特性。為了便于理解，與日本專利申請N0.2009-180009中描述的多頻天線900進行比較。這里，多頻天線900與本發(fā)明的多頻天線101和102相對應。
[0092]如圖18所示，多頻天線900包括:基底901、饋點910、天線元件920、通孔930和950、串聯(lián)電感器導體940、串聯(lián)電容器導體960、并聯(lián)電感器導體970和接地部分980。
[0093]饋點910與輸入/輸出端110相對應，天線元件920與天線元件120相對應。通孔930和950與通孔130、150a和150b相對應；串聯(lián)電感器導體940與串聯(lián)電感器導體140相對應；串聯(lián)電容器導體960與串聯(lián)電容器導體160a和160b相對應；以及并聯(lián)電感器導體970與串聯(lián)電感器導體170相對應。
[0094]接地部分980包括:配置在基底901的一個主表面上的接地導體981、配置在基底901的另一主表面上的接地導體983、以及將接地導體981和983連接的多個通孔982 ;并且接地部分980接地。
[0095]與多頻天線101和102類似，多頻天線900由圖5所示的等效電路來呈現(xiàn)，并且被調(diào)整為針對2.5GHz和5.2GHz兩個頻率具有虛部為O的輸入阻抗。
[0096]多頻天線900和多頻天線100分別具有如圖8A和8B所示的極化波特性。
[0097]圖8A示出了多頻天線900中具有2.5GHz或5.2GHz頻率的主極化波和交叉極化波的發(fā)射圖案。圖8B示出了多頻天線100中具有2.5GHz和5.2GHz頻率的主極化波和交叉極化波的發(fā)射圖案。
[0098]圖8A和8B中示出的發(fā)射圖案呈現(xiàn)出在圖1至4的X-Z平面中多頻天線100的增益。這里，+Z軸指向O度處，+X軸指向90度處。
[0099]除了作為沿Y軸方向流過天線元件920的電流出現(xiàn)的主極化波之外，多頻天線900還發(fā)射作為沿Z軸方向流過接地部分980的電流出現(xiàn)的交叉極化波。因此，如圖8A所示，主極化波與交叉極化波之間的增益差值為5dB或者在某些角度更小。
[0100]由于電流沿Y軸方向流過天線元件120和220，多頻天線100發(fā)射具有X_Z平面上幾乎沿Y軸方向的電場的主極化波。與多頻天線900不同，多頻天線100沒有與接地部分980相對應的部分，并因此具有小于多頻天線900的交叉極化波。
[0101]因此，如圖8B所示，在X-Z平面中的所有角度，主極化波和交叉極化波之間的增益差值為5dB或更大。此外，存在較少的交叉極化波，提供給多頻天線100的電功率的大部分被轉(zhuǎn)換為主極化波。因此，主極化波的增益大于多頻天線900中的情況。
[0102]因此，針對2.5GHz和5.2GHz兩個頻率，多頻天線100可以產(chǎn)生幾乎單一極化的電磁波，用作能夠?qū)⑺峁┑碾姽β矢咝У剞D(zhuǎn)換為主極化波的多頻天線。
[0103]如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例1的多頻天線100能夠針對所需的多個頻率來發(fā)送/接收具有幾乎單一極化的電磁波。
[0104]上述示例結(jié)構(gòu)針對2.5GHz和5.2GHz兩個頻帶產(chǎn)生了增益。本實施例不限于此。
[0105]例如，可以使用兩個頻帶的任何組合。如上所述，根據(jù)天線元件120和220的大小來自動確定天線元件120和220的等效電路ANT和用于連接至空間的等效電路ANTs的元件常量。因此，考慮根據(jù)天線元件120和220的大小來確定的元件常量，適當?shù)卮_定并聯(lián)電感器Lsh的電感、串聯(lián)電容器Cser的電容和串聯(lián)電感器Lser的電感以創(chuàng)建多個預期頻率附近的諧振點，從而可以針對任何多個頻帶來獲得充足的增益。
[0106](實施例2)
[0107]根據(jù)實施例1的上述多頻天線100在X-Y平面上沿所有方向產(chǎn)生對主極化波的較大增益。然而，在一些應用中，需要沿一個方向的較強發(fā)射。根據(jù)本實施例的多頻天線產(chǎn)生沿一個方向的較強發(fā)射。
[0108]以下描述根據(jù)本發(fā)明實施例2的多頻天線300。
[0109]根據(jù)實施例2的多頻天線300在基底99上具有多頻天線100和如圖9所示沿Z軸方向與多頻天線100相距d的多頻天線301。
[0110]多頻天線301是多頻天線100中輸入/輸出端110和210短接的天線。更具體地，多頻天線301包括:串聯(lián)電感器導體340，一端連接至通孔導體150的一端，另一端連接至通孔導體250的另一端，來取代串聯(lián)電感器導體140和240以及輸入/輸出端110和210。其他結(jié)構(gòu)與上述實施例1中的多頻天線100相同。在本實施例中，距離d近似為15.0mm(在2.5GHz近似為1/8波長，在5.2GHz近似為1/4波長)。
[0111]多頻天線301的等效電路與圖5所示的等效電路幾乎相同，并且與多頻天線100一樣，針對2.5GHz和5.2GHz頻率具有虛部為O的輸入阻抗。
[0112]以下將描述具有上述結(jié)構(gòu)的多頻天線300的操作。為了便于理解，將詳細描述在多頻天線100發(fā)射2.5GHz電磁波情況下的操作。
[0113]圖9所示的多頻天線100將提供給輸入/輸出端110和210的電功率轉(zhuǎn)換為電磁波并發(fā)射。
[0114]沿+Z軸方向從多頻天線100發(fā)射的電磁波進入位于距離d處的多頻天線300。這里，假定電磁波具有相位常量B (弧度/米)。因此，進入多頻天線300的電磁波在行進距離d時相位改變了 _B*d (弧度)。
[0115]進入的電磁波的磁場感應引起多頻天線301中的電流。感應電流在多頻天線301中諧振，再次發(fā)射電磁波。從多頻天線301發(fā)射的電磁波與從多頻天線100沿+Z軸方向發(fā)射的電磁波相比相位近似改變了 η。換言之，從多頻天線301發(fā)射的電磁波與從多頻天線100發(fā)射的電磁波相比，相位改變了 _B*d。
[0116]在從多頻天線301沿+Z軸方向延伸的區(qū)域中，從多頻天線100發(fā)射并且相位改變了 _B*d的電磁波與從多頻天線301發(fā)射并且相位改變了 π _B*d的電磁波重疊。
[0117]由于相位彼此偏移n，兩個電磁波相互抵消。因此，從多頻天線301沿+Z軸方向發(fā)射的電磁波幾乎不創(chuàng)建電場。換言之，與+Z軸方向平行發(fā)射的電磁波實質(zhì)上被多頻天線301阻止。
[0118]另一方面，從多頻天線301沿-Z軸方向發(fā)射的電磁波在行進距離d到達多頻天線100時相位改變了 _B*d。換言之，電磁波的相位改變了 -2*B*d并返回多頻天線100。
[0119]因此，從多頻天線100發(fā)射的電磁波和從多頻天線301發(fā)射并且相位改變了i1-2*B*d的電磁波從多頻天線100沿-Z軸方向組合。
[0120]這里，為了便于理解，假定從多頻天線100發(fā)射的電磁波是sin X。從多頻天線100發(fā)射的電磁波sin X和從多頻天線301發(fā)射的電磁波sin (X+A)(這里A= π-2.B*d)的組合波為 sing X+sin (X+A) = 2*sin (X+A/2) *cos (A/2)。當 A/2 的范圍從-π/3 至 π *3,cos (A/2) > 1/2 時，滿足 2*sin (X+A/2) *cos (A/2) > sin (X+A/2)。換言之，當 A/2 的范圍從-π /3至ii *3時，從多頻天線100發(fā)射的電磁波和從多頻天線301發(fā)射的電磁波互相增強。換言之，當A(=的范圍從_2π/3至2π/3時，兩個電波互相增強。當從多頻天線100發(fā)射的電磁波和從多頻天線301發(fā)射的電磁波具有相同的相位(Α = O)時，它們尤其互相增強。
[0121]在本實施例中，距離d為15.0mm (在2.5GHz處近似為1/8波長，在5.2GHz處近似為1/4波長)。因此，在5.2GHz情況下A = 0，在2.5GHz情況下A = π /2 ;從多頻天線100發(fā)射的電磁波和從多頻天線301發(fā)射的電磁波互相增強。
[0122]如上所述，多頻天線301用作反射器，對從多頻天線沿+Z軸方向發(fā)射的電磁波進行阻止/反射。
[0123]本實施例的多頻天線300具有圖10所示的方向性。在圖中，實線表示針對5.2GHz頻率的方向性，虛線表示針對2.5GHz頻率的方向性。這里，+Z軸指向O度處，+X軸指向90度處。
[0124]如上所述，從多頻天線100沿+Z軸方向發(fā)射的電磁波實質(zhì)上被多頻天線301阻止。因此，如圖10所示，多頻天線300沿+Z軸方向(在O度方向上)產(chǎn)生較小增益。
[0125]此外，如上所述，從多頻天線100沿-Z軸方向發(fā)射的電磁波和從多頻天線301沿-Z軸方向發(fā)射的電磁波互相增強。因此，如圖10所示，多頻天線300沿-Z軸方向(在180度的方向上)產(chǎn)生較大增益。
[0126]因此，多頻天線300用作針對2.5GHz和5.2GHz頻率，發(fā)射幾乎單一極化的電磁波的、高度方向性的天線。
[0127]如上所述，本發(fā)明的實施例2允許針對多個所需頻率，利用幾乎單一極化的電磁波來進行通信。因此，可以提供針對多個頻率的、高度方向性的多頻天線。
[0128]在上述示例性結(jié)構(gòu)中，多頻天線301的諧振頻率是與多頻天線101和102的頻率相同的頻率。然而，它們不必須是相同頻率。
[0129]可以通過改變多頻天線301的諧振頻率來改變多頻天線301的反射相位，從而多頻天線300具有所需方向性。
[0130](實施例3)
[0131]在上述實施例2中，使用具有與多頻天線100相同形狀的多頻天線301作為反射器。然而，可以使用針對單一頻率具有諧振頻率的偶極天線來替代多頻天線301。
[0132]以下將描述根據(jù)本發(fā)明實施例3的多頻天線500。
[0133]在多頻天線500中，如圖11所示，使用包括具有矩形圖案的偶極天線在內(nèi)的反射圖案590來取代實施例2中的多頻天線300的多頻天線301。其他結(jié)構(gòu)與多頻天線300相同。
[0134]反射圖案590包括在長形線上的電容負載的矩形圖案。反射圖案590具有由該線的寬度和長度以及矩形圖案的寬度和長度確定的諧振頻率。本實施例中的反射圖案590具有5.2GHz的諧振頻率。
[0135]以下將描述多頻天線500的方向性。
[0136]在本實施例中，反射圖案590具有5.2GHz的諧振頻率，并阻止/反射5.2GHz電磁波。因此，如圖12所示，針對5.2GHz，沿-Z軸方向(180度的方向)的增益比沿+Z軸方向(O度方向)的增益大近似8dB。另一方面，反射圖案590不在2.5GHz諧振。因此，沿+Z軸方向和沿-Z軸方向的增益幾乎相等。因此，針對2.5GHz頻率，多頻天線500具有沿所有方向幾乎均勻的方向性，并用作針對5.2GHz頻率沿-Z軸方向的高度方向性的天線。
[0137]如上所述，本發(fā)明的實施例3允許針對多個所需頻率，利用幾乎單一極化的電磁波來進行通信。因此，可以提供針對指定頻率的高度方向性的多頻天線。
[0138]上述示例性結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出針對5.2GHz的一個頻帶的高度方向性的結(jié)構(gòu)。然而,這不是限制性的。
[0139]例如，可以提供具有與不同頻率相對應的諧振頻率的多個反射圖案590。
[0140](實施例4)
[0141]除了上述實施例2或3中的多頻天線300或500的結(jié)構(gòu)之外，根據(jù)本實施例的多頻天線還包括反射導體。反射導體用于將從多頻天線100沿對角線行進至反射器(多頻天線300或反射圖案590)的電磁波向反射器反射。
[0142]以下描述根據(jù)本實施例的多頻天線550。
[0143]在多頻天線550中，如圖13所示，還向?qū)嵤├?中的多頻天線500的結(jié)構(gòu)提供了與Z軸平行的、在基底99的一個主表面上延伸的反射圖案595a和595b。
[0144]與+Z軸平行行進的電磁波在不受反射圖案595a和595b影響的情況下進入反射圖案590，因為其電場與反射圖案595a和595b垂直。另一方面，沿對角線行進至+Z軸的電磁波由反射圖案595a和595b反射，并進入反射圖案590。因此，除了與+Z軸平行行進的電磁波之外，沿對角線行進至+Z軸的電磁波進入反射圖案590，允許反射圖案590反射更多電磁波。
[0145]這里，如圖14所示，可以以使反射圖案595a和595b在反射圖案590附近變?yōu)楸舜烁咏咏姆绞絹硖峁┓瓷鋱D案595a和595b。
[0146]此外，在上述實施例中，將反射圖案595a和595b提供給實施例3中的多頻天線500。反射圖案595a和595b可以被提供給實施例2中的多頻天線300。
[0147](實施例5)
[0148]從幾何光學的觀點，多頻天線100從饋點或輸入/輸出端110和210附近發(fā)射電磁波。因此，當反射器的焦點在輸入/輸出端I1和210附近時，反射器更有效地對從多頻天線100發(fā)射的電磁波進行反射。
[0149]以下參照圖15和16來描述根據(jù)本實施例的多頻天線600。圖15是多頻天線600的透視圖。圖16是圖15所示的Xl-Zl平面的截面視圖。在圖15中，實際上隱藏的部分也用實線表示以便于查看。
[0150]在多頻天線600中，如圖所示，通過基底99，從一個主表面至另一主表面提供彎曲反射板690，反射板690的焦點在多頻天線100的輸入/輸出端110和210附近。其他結(jié)構(gòu)與實施例1中的多頻天線100相同。
[0151]在發(fā)射電磁波時，多頻天線600操作如下。
[0152]在從多頻天線600發(fā)射的電磁波中，進入反射板690的電磁波沿-Z方向反射。反射的電磁波和從多頻天線100沿-Z方向發(fā)射的電磁波互相增強。
[0153]另一方面，在電磁波進入多頻天線600時，多頻天線600操作如下。
[0154]當電磁波沿-Z軸方向進入多頻天線600時,大多數(shù)電磁波被多頻天線100吸收。未被吸收的電磁波部分由反射板690反射,并在反射板690的焦點處進入輸入/輸出端110和 210。
[0155]按照這種方式，反射板690還可以用于改變方向性。
[0156]此外，反射板690具有穿透基底99的厚度，與銅箔圖案相比反射更多的電磁波。
[0157]如上所述，本發(fā)明的實施例2至5提供了針對多個所需頻率沿一個方向具有較強方向性的多頻天線。
[0158]例如，如圖17所示，可以在如上所述的兩個多頻天線100之間提供如上所述的一個多頻天線301，以實現(xiàn)如上所述的兩個多頻天線300。
[0159]此外，對于另一通信方位于受限位置的系統(tǒng)，可以對天線進行導向，以增大至另一通信方的方向上的增益，從而可以使用該天線作為高增益天線。此外，在無線電波發(fā)射是障礙的環(huán)境中，可以以如下方式來對天線進行導向:使得增益被抑制的方向與無線電波發(fā)射是障礙的方向相匹配，從而可以使用該天線作為低障礙天線。
[0160]本發(fā)明不限于上述實施例，可以進行各種修改和應用。
[0161]例如，在上述實施例中，在基底99的一個主表面上印制的圖案和在另一主表面上提供的圖案由通孔連接。取代通孔，可以使用電容性連接或電感性連接來將其連接。
[0162]此外，在上述實施例中，電感器和導體由線(電路圖案)形成。例如，一些或所有電感器和導體可以由芯片部分形成。
[0163]此外,在上述實施例中，作為不例,將電路配置在基底99的一個主表面和另一主表面上。這些電路可以僅在一個主表面上提供。
[0164]此外，在上述實施例中，將電路元件配置在介電基底上。只要保持電路元件，可以去除基底。
[0165]此外，在上述實施例中，多頻天線101和102具有相同的諧振頻率。它們可以具有不同的諧振頻率。
[0166]已經(jīng)參照一個(或多個)優(yōu)選實施例描述和示意了本申請的原理，應當顯而易見地，在不背離這里公開的原理的前提下，可以在布置和細節(jié)上對優(yōu)選實施例進行修改；本申請應當被解釋為包括在這里公開的主題的精神和范圍內(nèi)想到的所有這種修改和變化。
[0167]本申請要求保護2010年2月23日遞交的日本專利申請N0.2010-037956的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
【權(quán)利要求】
1.一種多頻天線，包括: 第一天線，具有多個諧振頻率，包括: 第一輸入/輸出端； 第一天線導體； 串聯(lián)電路，包括第一電感器和第一電容器，并將所述第一輸入/輸出端與第一天線導體連接；以及 第二電感器，一端連接至所述第一天線導體；以及 第二天線，具有多個諧振頻率，包括: 第二輸入/輸出端； 第二天線導體； 串聯(lián)電路，包括第三電感器和第二電容器，并將所述第二輸入/輸出端與第二天線導體連接；以及 第四電感器，α) —端連接至所述第二天線導體，以及(ii)另一端連接至所述第二電感器的另一端；以及 反射器，被配置在所述第一天線導體和第二天線導體的主無線電波傳播方向上，用于阻止/反射所述第一天線導體和第二天線導體發(fā)射的無線電波； 其中，所述第一天線導體的主無線電波傳播方向與所述第二天線導體的主無線電波傳播方向?qū)嵸|(zhì)上是相同方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻天線，其中，所述反射器被配置在使得所述反射器向所述第一天線導體和第二天線導體反射的無線電波和所述第一天線導體和第二天線導體沿與所述無線電波相同的方向發(fā)射的無線電波互相增強的距離處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻天線，其中: 所述反射器包括:第三天線導體；第四天線導體；第五電感器，將所述第三天線導體和第四天線導體連接；以及串聯(lián)電路，包括第六電感器和第三電容器，并將所述第三天線導體和第四天線導體連接； 所述反射器具有與所述第一天線和第二天線的多個諧振頻率實質(zhì)上相同的多個諧振頻率；以及 所述反射器的主無線電波傳播方向與所述第一天線和第二天線的主無線電波傳播方向?qū)嵸|(zhì)上相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻天線，其中: 所述反射器包括:加載有多個矩形圖案的線導體； 所述線導體與所述第一天線和第二天線的主無線電波的電場方向平行延伸；以及 所述反射器具有所述第一天線和第二天線的多個諧振頻率中的至少一個諧振頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻天線，其中，所述反射器具有彎曲形式，其焦點位于所述第一輸入/輸出端和第二輸入/輸出端附近。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻天線，還包括:反射導體，用于將從所述第一和第二天線導體沿對角線行進至所述反射器的電磁波朝所述反射器反射。
【文檔編號】H01Q9/28GK104393398SQ201410381844
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日:2010年2月23日
【發(fā)明者】青木由隆, 八木茂, 齊藤昭, 本城和彥 申請人:卡西歐計算機株式會社