平衡－不平衡天線的制作方法

專利名稱：平衡－不平衡天線的制作方法
技術領域：
本發明涉及天線，特別但不排他地涉及用于便攜式設備的天線。其可應用于所有類型的天線，而并不局限于PIFA(平面倒F天線)、單極天線、電介質天線等。其可應用于各種應用，但特殊但并不排他地與移動電話手持設備、個人數字助理(PDA)和膝上型計算機相關。
背景技術：
眾所周知，設計小型現代通信設備的內部天線是個困難的問題。
首先，存在許多不同類型的平臺，尤其是用于這樣的手持設備的平臺，其中翻蓋(clamshell)設計、直板電話(bar phone)、折合式電話(flip phone)、滑蓋(slider)和搖擺電話(swing phone)設計都是公用的。例如，分段電話(segmented phone)的兩個部分之間的連接可對天線性能具有較大的影響。
第二，現代通信設備越來越小，但與此同時，天線卻要求覆蓋更多波段。
第三，可提供其他的無線電裝置和其他的天線用于諸如GPS、Bluetooth(藍牙)、數字媒體廣播等，這可能引起耦合和聯合定位發射器(co-sited transmitter)的問題。
最后，在用于多樣性或MIMO(多輸入多輸出)應用的單個單元中越來越多地需要用于多個無線電天線的呼叫。
雖然所有這些因素會導致天線復雜性的增加，但在商業應用中要求天線更廉價以及在手持設備中占用更小體積。與通過削減材料實現最小化相比，較大規模的組件集成被看作是能夠獲得更有價值的縮小的方式。針對這些問題的一種方式是將天線和RF(射頻)前端一起看作是單個單元，從而創建無線電天線單元。這種無線電天線單元可使用不同的無線電架構，例如平衡的RF和天線結構、除了50歐姆之外的阻抗等。
本申請人不僅對天線感興趣，而且對將電信號轉換為無線電波以及將無線電波轉換為電信號的整個過程感興趣。最終的目標是設計結合了天線和用于蜂窩式無線電裝置或WLAN應用的所有無線電組件的單個模塊。為了從傳統的蜂窩式或WLAN無線電收發器驅動天線，可能需要結合來自第三方生產者的分立的IC(集成電路)。這種分立組件的一個例子是芯片平衡-不平衡變換器，其在從諸如功率放大器(PA)的單端不平衡的源驅動平衡的、類似偶極的天線時是需要的。
本申請人設想到，這些IC的某些功能將最終直接被創建到天線中。例如，天線分離濾波器和濾波器可被制造作為多層天線結構的較低層的一部分，而不是作為整合到模塊中的單獨組件。一種可選的方法是采用PA和其他無線電組件，從而能夠產生必要的平衡的和經濾波的輸出。包括專用天線和特別適合的無線電組件的該最終的無線電模塊將使得移動電話手持設備生產者不再需要成為無線電專家，這是因為生產者能夠有效地具有帶數字輸入/輸出的裝置以及任何其他能夠由該模塊維護的裝置。與無線電天線模塊有關的這些發明是本申請人的另一專利申請的主題(英國第0501170.5號專利申請)。
用于移動無線通信的傳統天線(例如外部短粗天線(stubbyantenna)和內部PIFA)具有不平衡的類型，并在PCB的導電表面中感應出較大電流。由于PCB實際是天線的一半，因此這一點不可避免。當諸如電話的移動設備被人手所持有時，電流的一部分被吸收，從而導致效率的損耗以及天線的某種程度的失諧。
與之相對，平衡的輻射元件不需要接地面或導電表面，在移動設備正常使用時具有減小的失諧和較大效率的優勢。但是，平衡的輻射元件通常必須置于距諸如移動電話等的PCB的導電表面至少四分之一波長處。在824MHz(GSM頻帶的底部)，上述距離等同于約90mm的距離，這對于小型移動電話或其他設備而言是不切實際的。要解決的問題是創建在電學上接近導電表面時能夠工作的平衡天線。
大部分現有的移動電話手持設備、PDA和膝上型計算機天線都是不平衡的設計，例如PIFA和單極天線。它們很小，能夠有效利用PCB(印刷電路板)或PWB(印刷線路板)作為天線的一部分，但是它們需要額外地定制各個產品，這是因為各個PCB/PWB都具有不同的形狀和/或尺寸。天線定制的過程是昂貴的，其構成了設備成本不可忽略的部分，并妨礙了對集成的無線電天線模塊的使用，由于定制成本的原因，它們將受到限制。
向集成天線的發展可通過引入不使用PCB或PWB的平衡天線、因而需要較少的定制來實現。不幸的是，平衡天線的尺寸通常是其不平衡對應物的兩倍，并且由于平衡天線不使用較寬(wide)PCB或PWB作為輻射機構的一部分，因而具有較小帶寬。另一不利因素在于，許多類型的平衡天線(偶極天線、螺旋對天線等)與接地面電學地接近時，會受到自感應鏡像電流的負面影響。現代手持設備、PDA和膝上型計算機具有完整接地面，天線被設置在接地面上方小于自由空間波長1/50的位置。
為了解決這一問題，本申請人已經開發出多種新類型的平衡天線，它們足夠小以能夠在手持設備等中使用，并能在完全組裝于PCB的接地面的頂部上方工作。
例如，在JP2004173317和EP1094542(松下(MATUSHITA))中公開了涉及到上述天線的現有技術。這些公開內容通過使用PIFA的互補的對(或具有接地面的類似構形的天線)、并在饋線之間具有基本180度的相移，來解決制造在電學上接近導電表面時能夠工作的平衡天線的問題。Matsushita的上述文獻公開了下列特征1.一對互補的背對背PIFA、其短接端部(shorted end)設置在一起。
2.上述天線的開槽和彎曲(meandered)形式。
3.開槽的PIFA對具有改變頻率的切換電路。
4.使用電介質基底來支撐PIFA。提出了3.6的Er。
5.PIFA互補對的短接側在外側彼此遠離，而它們的輻射端彼此面對。
Matsushita的對比文件并未公開除了各種類型的PIFA之外的任何其他類型的天線，也沒有公開比單軸線對稱更對稱的、平衡/不平衡操作或并行的雙頻帶操作。
對于所有的高頻帶(大于約1.5GHz)，移動通信設備通常需要使用平衡(類似于偶極)天線。其原因在于·現有的手持設備的天線都是不平衡的(類似于單極)設計，由于各個PCB具有不同形狀和尺寸，因此需要對每種產品進行大量的定制。
·因此，使用傳統技術創建的模塊也需要對每種產品進行定制。
·但是，對每種產品的無線電天線模塊的定制是非常昂貴的，OEM或ODM公司仍需要雇傭天線工程師。
因此，開發出用于這些頻帶的平衡天線設計，由于它們對于接地面具有固有的獨立性，從而容易在不同類型的手持設備、膝上型計算機等中使用相同的模塊。但是存在一些困難。在較低頻帶(800/900MHz)，由于波長較長從而整個PCB需要作為主要輻射器，因此天線必須是不平衡的。獨立的天線組件在Chu-Harrington極限之內[L.J.Chu，″Physical Limitations of Omni-Directional Antennas，″Journal of Applied Physics，Vol.19，pp.1163-1175，1948(L.J.Chu，“全向天線的物理極限”，應用物理期刊，第19卷第1163-1175頁，1948)]、[R.C.Hansen，″Fundamental Limitations in Antennas，″Proceedings of theIEEE，Vol.69，No.2，pp.170-182，1981(R.C.Hansen，“天線的基礎極限”，IEEE學報，第69卷，第2期，第170-182頁，1981)]。Chu-Harrington極限內的天線是效率較低的輻射器和/或缺乏足夠的帶寬。在高頻帶(例如1800/1900MHz)中沒有上述限制，由于已經給出的原因，高頻帶的平衡天線具有優勢。

發明內容
根據本發明的第一方面，提供了一種天線器件，包括一對物理和電學上對稱的輻射元件，所述輻射元件配置作為平衡天線協同工作；以及配置作為不平衡天線工作的第三輻射元件。
所述平衡天線輻射元件可設置作為圍繞所述不平衡天線輻射元件的外殼或支撐結構的一部分。
作為一種選擇，所述不平衡天線輻射元件可作為圍繞所述平衡天線輻射元件的外殼或支撐結構的一部分。
優選地，所述外殼或支撐結構由電介質材料制成，例如塑料材料，并有利地設計為通過夾卡或其他方式附接到PCB或PWB基底。
所述天線可配置用于在第一和第二頻帶中工作，所述第一和第二頻帶可為不重疊的頻帶，其中，所述器件在所述第一頻帶起到不平衡天線的功能，在所述第二頻帶起到平衡天線的功能。
通常所述器件在其中起到不平衡天線功能的第一頻帶具有比所述器件在其中起到平衡天線功能的第二頻帶較低的頻率，但是在某些實施方案中，所述第一頻帶可比第二頻帶的頻率高。
在某些實施方案中，所述平衡天線輻射元件設置有第一頻帶短接連接，從而使得它們在所述第一頻帶中共同形成不平衡的第三輻射元件，同時在所述第二頻帶中仍然單獨起到平衡天線對的功能。
有利地，所述天線器件進一步包括天線分離濾波器，其將不平衡饋送信號分離為第一頻帶中的一個或多個信號和第二頻帶中的一個或多個信號，其中，設置平衡-不平衡變換器，以將所述第二頻帶信號轉換為平衡饋送信號，用于饋送至所述平衡天線輻射元件，并且，所述第一頻帶信號作為不平衡信號被饋送至所述不平衡天線輻射元件。
作為一種選擇，所述天線器件進一步包括天線分離濾波器，其將平衡饋送信號分離為第一頻帶中的一個或多個信號和第二頻帶中的一個或多個信號，其中，設置平衡-不平衡變換器，以將所述第一頻帶信號轉換為不平衡饋送信號，用于饋送至所述不平衡天線輻射元件，并且，所述第二頻帶信號作為平衡信號被饋送至所述平衡天線輻射元件。
所述平衡天線輻射元件可關于與所述元件的延伸主方向正交的平面對稱。在某些實施方案中，所述平衡天線元件還可關于包含所述元件的延伸主方向的平面對稱(即，所述元件具有雙重對稱)。
所述平衡天線輻射元件可共同包括偶極天線、一對對稱的倒L天線、一對對稱的平面倒L天線(PILA)、一對對稱的倒F天線或一對對稱的平面倒F天線(PIFA)。
所述不平衡天線輻射元件可配置為單極天線、倒L天線或PILA。可以理解，在工作時，所述不平衡天線輻射元件需要接地面，例如PCB或PWB的導電接地面。
在某些實施方案中，設置有位于所述平衡天線輻射元件之間的推拉平衡饋線，和用于使所述饋線之間的相移適應于所述平衡天線輻射元件中每一個，從而改變信號輻射或接收方向的裝置。
所述平衡天線輻射元件可設置有用于直接或間接連接至平衡無線發射器或接收器的對應端子的端子。
一對根據本發明第一方面的天線器件可安裝為彼此正交。已經發現，如此設置可創建一定程度的射束和極化分集。在試圖改進通信鏈路的質量時，天線分集是很有用的。極化分集很難通過不平衡天線獲得，這是因為在接地面中感應的表面電流傾向于在同一方向流動。
設置一對物理和電學上對稱的平衡天線輻射元件意味著，在器件工作期間，在可位于元件的下方的導電接地面中感應的任何電流基本上傾向于彼此抵消，從而在工作期間在接地面中僅保留非常少量的殘余電流。
有利地，本發明實施方案的兩個天線器件可在接地面上彼此正交地設置。
根據本發明的第一方面，提供一種天線器件，可包括i)第一和第二天線元件；ii)天線分離濾波器，其將不平衡饋送信號分離為不平衡的第一頻帶饋送信號和不平衡的第二頻帶饋送信號；iii)平衡-不平衡變換器，其將所述不平衡的第二頻帶饋送信號轉換為平衡的第二頻帶饋送信號，用于饋送至共同作為平衡天線對的所述第一和第二天線元件；以及iv)第一頻帶短接元件，其連接所述第一和第二天線元件，從而使所述第一和第二天線元件可共同由所述不平衡的第一頻帶饋送信號驅動作為不平衡天線。
根據本發明的第三方面，提供一種天線器件，可包括i)第一和第二天線元件；ii)天線分離濾波器，其將平衡饋送信號分離為
a)平衡的第二頻帶饋送信號，用于饋送至共同作為平衡天線對的所述第一和第二天線元件，以及b)平衡的第一頻帶饋送信號；iii)平衡-不平衡變換器，其將所述平衡的第一頻帶饋送信號轉換為不平衡的第一頻帶饋送信號；以及iv)第一頻帶短接元件，其連接所述第一和第二天線元件，從而使所述第一和第二天線元件可共同由所述不平衡的第一頻帶饋送信號驅動作為不平衡天線。
所述第一頻帶短接元件可例如包括電或電磁開關、低通或高通濾波器或諧振回路電路。一般而言，短接元件包括使得第一和第二天線元件在第一頻帶中對于信號作為單個的非平衡天線以及在第二頻帶中對于信號作為一對單獨的平衡天線的任何器件、開關或連接。
根據本發明的第四方面，提供一種天線器件，包括第一和第二天線元件；天線分離濾波器，其將不平衡饋送信號分離為不平衡的第一頻帶饋送信號和不平衡的第二頻帶饋送信號；平衡-不平衡變換器，其將所述不平衡的第二頻帶饋送信號轉換為平衡的第二頻帶饋送信號，用于饋送至共同作為平衡天線對的所述第一和第二天線元件；以及第三平衡天線元件，其有所述不平衡的第一頻帶饋送信號饋送。
第三平衡天線元件可位于第一和第二天線元件的附近，例如位于其下方，或者可位于使用所述天線器件的便攜式設備內部的任何其他位置或較遠位置。
在大部分的實施方案中，所述器件被設計為在所述第一頻帶中工作，所述第一頻帶為“低頻帶”，其頻率低于作為“高頻帶”的所述第二頻帶。但是，在某些實施方案中，所述第一頻帶可具有比所述第二頻帶高的頻率。
應該理解，術語“高頻帶”和“低頻帶”是彼此相對定義的。換言之，“高頻帶”信號與“低頻帶”信號相比處于較高頻帶，反之亦然。
根據本發明的第五方面，提供了這樣一種天線器件，包括通常為平坦的第一導電元件，其具有第一和第二相對的端部；以及通常為平坦的第二和第三導電元件，其分別從所述第一和第二相對的端部懸垂，并在所述第一元件上方彼此朝向地反折、且與所述第一元件隔開，其中，所述第一元件設置有用于不平衡的第一頻帶信號的饋線，所述第二和第三元件分別設置有用于平衡的第二頻帶信號的饋線。
具有其第一頻帶饋線的第一元件在第一頻帶中作為不平衡天線工作，例如，PIFA。具有其第二頻帶饋線的第二和第三元件共同在第二頻帶中作為平衡偶極天線工作，例如，倒T型匹配折合偶極天線或倒折合偶極天線。
第二頻帶饋線可與第二和第三元件電容性地耦合，并且與其共面或不共面(例如，位于第一元件和第二和第三元件中每一個之間)。
作為一種選擇，第二頻帶饋線可與第二和第三元件電耦合。
第一頻帶饋線可與第一元件電耦合，還可設置接地連接，以使得第一元件可作為PIFA工作。
可在第一元件中、在第一頻帶饋線的區域中設置槽。
第一、第二和第三天線元件和高頻帶饋線由單片撓性導電材料或涂到撓性電介質基底(例如撓性電路材料)上的撓性導電材料通過適當方式切割和折疊后配置而形成。
有利地，本發明的實施方案配置為模塊化單元，包括其中設置有各種天線組件的外殼，所述外殼適用于便攜式通信器件的PCB或PWB，所述PCB或PWB通常包括導電接地面。
優選地，所述外殼由電介質材料制成，例如塑料材料，并可設置有突起腳等，以適于夾卡到PCB或PWB中的互補孔中。
在上述的所有實施方案中，可在一對主要的平衡天線元件之外再設置第二對平衡天線元件，從而改進帶寬，尤其是改進第二頻帶中的帶寬。第二對平衡天線元件通常與一對主要的平衡天線元件由相同或類似的頻帶信號以類似方式進行饋送。
具有平衡-不平衡天線結構的上述無線電模塊的優點在于1.“一個模塊適應所有”-設備獨立于接地面(除了低頻帶，如果存在的話)，因此該模塊可用于所有類型的具有不同尺寸的設備。
2.當低頻帶不平衡天線未與設備集成時，其可在產品的任何位置工作，而不必位于PCB/PWB的邊緣。當低頻帶不平衡天線與設備集成時，有理由相信該設備不必位于PCB/PWB的邊緣。
3.其對手去諧具有很強的抵抗性。由于不平衡天線的緣故，在PCB/PWB上有電流流動，當使用者的手部握住包含天線模塊的設備(例如，移動電話手持設備)時，這些電流被擾亂，而天線失諧。該效應可通過平衡天線得以避免。
4.平衡天線應該創建較低SAR(吸收率)條件是公認的結果。本申請人已經發現，平衡天線可設計為遠離PCB/PWB輻射，因此在手持設備在通話位置使用時可遠離人腦輻射。這應該能夠創建較低的SAR值。
5.總的RF前端和天線效率可通過以下條件增加·減小的底盤電流(chassis current)。
·減小的前端損耗。
·在“通話位置”中的減小的去諧效應。
6.當天線不僅平衡而且被引到大地(有時候被公知為推拉工作)時，存在抑制奇次諧波的范圍，因此易于符合手持設備的線性需求。
7.OEM和ODM在制造手持設備時需要較少定制，意味著他們能夠使得產品更快地進入市場。
在本申請的整個說明書和權利要求書中，詞語“包括(comprise)”和“包含(contain)”及其變型，例如“包括(comprising)”和“包括(comprises)”意味著“包括但不限于(including but not limited to)”，而并非用于排除其他部分、附加物、組件、整體或步驟。
在本申請的整個說明書和權利要求書中，除非上下文有相反要求，則單數形式涵蓋了復數的含義。尤其是在使用不定冠詞時，除非上下文有相反要求，則本申請應被理解為包括復數和單數。
除非矛盾，否則結合本發明的特定方面、實施方案或實施例描述的特征、整體、特性、混合物、化學部分或群應被理解為可應用于本文所描述的其他方面、實施方案或實施例。


為了更好地理解本發明并說明它是如何被實施的，下面將參照附圖通過舉例的方式進行說明，在附圖中圖1示出了一種天線模塊，其包括一對自互補天線；圖2示出了一種天線模塊，其包括一對具有雙重對稱的自互補天線；圖3示出了使用單天線結構的平衡-不平衡天線的方框圖；圖4示出了使用平衡的高頻帶天線和單獨的不平衡低頻帶天線的平衡-不平衡天線的方框圖；圖5示出了現有技術的折合偶極天線，其比簡單偶極天線具有高出四倍的輸入阻抗的優勢；圖6示出了現有技術的T型匹配偶極天線，其優勢在于隨著抽頭(tap)朝向中心移動，輸入阻抗變低和感應更大，并且其可通過包含一些電容的饋線匹配；圖7示出了應用于具有電容性饋線機構的折合偶極天線的T型匹配；圖8示出了倒T型匹配折合偶極天線，其優勢在于該天線可作為不平衡PIFA被單獨饋送；圖9示出了一塊撓曲電路材料，其配置用于制造圖8的實施方案；圖10示出了圖8和9的實施方案的S11回波損耗測量值；以及圖11示出了具有共面的電容性高頻帶饋線的圖8和9的實施方案的變型。
具體實施例方式
圖1示出了天線模塊1，其包括安裝在電介質形成元件3上的一對自互補的PIFA 2、2’，電介質形成元件3安裝在下側具有導電接地面5的PCB 4上。各PIFA 2、2’具有短接銷6和饋線7。PIFA 2、2’關于PCB 4的長軸線8對稱。由于各PIFA 2、2’在接地面5中激勵出與另一PIFA 2、2’相反的電流，因此電流可相互抵償，從而在接地面上僅留下非常少量的殘余電流。通過這種方式，一對不平衡天線可接近于接地面被驅動。
圖2示出了圖1的實施方案的變型，其類似的部件參見圖1的標注。圖2的實施方案具有一對雙重對稱的PIFA 2、2’，即，PIFA 2、2’關于PCB 4的長軸線8和短軸線9對稱。通過采用雙重對稱(為PIFA2、2’和銷6、7(圖2中未示出))的方式，可進一步抵消接地面電流。
圖3示出了包括天線分離濾波器10的可選的天線模塊，天線分離濾波器10用于將不平衡饋線信號11分離為不平衡高頻信號12和不平衡低頻信號13。高頻信號12饋送至平衡-不平衡變換器(balun)14，并在此處被轉換為平衡信號，用于饋送平衡的偶極對天線元件15、15’。天線元件15、15’進一步設置有低頻帶短接元件16，短接元件16可為適于僅通過低頻信號的電開關或機電開關、低通濾波器、或一些形式的調諧回路電路。低頻帶短接元件16的設置使得天線元件15、15’能夠由不平衡低頻信號13饋電，并一起作為低頻帶中的單個不平衡天線。
圖4示出了圖3的模塊的變型，其中設置有用于低頻帶信號的、單獨的低頻帶不平衡或單極天線元件17。低頻帶天線元件17在天線模塊中可設置在高頻帶天線元件15、15’下方，或者可選地設置在安裝有天線模塊的PCB上的其他位置。
圖5示出了一般的、現有技術的折合偶極天線18，其具有一對電饋線(galvanic feed)19、19’。饋線19、19’是平衡的，其間具有180°相移。折合偶極天線18的輸入阻抗是單個偶極天線的四倍。
簡單偶極天線的另一變型是T型匹配偶極天線20，其在圖6中示出。T型匹配偶極天線20具有一對平衡的電容性饋線21、21’。當饋線21、21’被連接在偶極天線元件20的遠端處時，該T型匹配偶極天線可被視為與圖5的折合偶極天線18相同。通過將饋線21、21’移動到彼此較近，輸入阻抗變低且感應較大。T型匹配偶極天線在T.A.Milligan的“Modern antenna design(現代天線設計)”，2005年，第2版，IEEE Press(IEEE出版社)，第248-249頁中公開。
本申請人目前已經進行了進一步開發，首先將圖6的天線的T型匹配饋線或抽頭21、21’轉換為電容性饋線而不是電連接，還將該饋線應用于折合偶極天線。圖7表示中間階段，該圖中示出了具有一對電容性饋線22、22’的折合偶極天線18。
如圖8所示，本申請人所進行的下一個創造性步驟是，倒轉折合偶極天線18，以使其下部23可通過饋線24饋以不平衡的低頻饋線信號。下部23還設置有短接銷25，用于連接到可在PCB中形成的導電接地面5。折合偶極天線18的上部包括一對在下部23上方返折但與下部23隔開的相面對的元件26、26’，折合偶極天線18的上部起到高頻帶平衡天線的作用。設置一對平衡的電容性高頻帶饋線27、27’，以驅動元件26、26’作為高頻帶偶極天線。圖8的實施方案可設置在位于接近導電接地面5處。折合偶極天線18的通常結構是平的，元件26、26’基本上平行于下部23。在下部23中接近低頻帶饋線24和短接銷25處切出槽(參見圖8)。
可通過分別考慮兩個頻帶而更清晰地理解圖8的實施方案的結構。在低頻帶，忽略高頻帶饋線27、27’的存在，天線起到了在其各端上折彎從而形成C形的、傳統的不平衡開槽PIFA的功能。在高頻帶，天線起到了平衡的、倒T型匹配折合偶極天線的功能。已經發現，該結構對于集成電路和安裝在PCB 4的導電面5上的其他電子組件相對不敏感，從而使得能夠構建無線電天線模塊。對于蜂窩式無線電應用，該結構可被制造得具有相對較低的高度，例如，如果下方未包括電子間隔(electronics bay)，則具有5.5mm的總高度，如果包括電子間隔，則具有7mm的總高度。
圖9示出了由安裝在塑料支撐載體上的撓曲電路材料28形成的網絡，由所述網絡可制造具有圖8所示類型的平衡-不平衡天線。類似的部件參見圖8的標注。圖9中還示出了在下部23中靠近低頻帶饋線和短接銷(圖8中未示出)處切出的槽29。左側和右側的高頻帶元件26、26’彼此相向地向上和向后彎曲，從而形成高頻帶折合偶極天線，而平衡高頻帶饋線27、27’向內折疊，以驅動元件26、26’。
圖9的天線(配置為蜂窩式無線電四頻(quadband)天線的S11回波損耗測量值在圖10中示出。所述四個標記設置在824MHz、960MHz、1710MHz和1990MHz處。從結果中可以很明顯地看出良好的帶寬。
一對附加的高頻帶平衡天線元件(未示出)可設置在元件26、26’的頂部上，從而實現五頻(pentaband)工作。
圖11示出了圖8和9的實施方案的變型。其中，高頻帶饋線27、27’與元件26、26’共面，但仍然作為電容性饋線工作。
可以預期，在其他實施方案中，可為高頻帶元件26、26’制造直接的電饋線連接。
權利要求
1.一種天線器件，包括一對物理和電學上對稱的輻射元件，所述輻射元件配置作為平衡天線協同工作；以及第三輻射元件，其配置作為不平衡天線工作。
2.如權利要求1所述的器件，其中，所述第三輻射元件與所述平衡天線輻射元件并非位于相同的位置。
3.如權利要求1所述的器件，其中，所述平衡天線輻射元件被設置作為圍繞所述不平衡天線輻射元件的外殼或支撐結構的一部分。
4.如權利要求1所述的器件，其中，所述不平衡天線輻射元件被設置作為圍繞所述平衡天線輻射元件的外殼或支撐結構的一部分。
5.如權利要求3或4所述的器件，其中，所述外殼或支撐結構由電介質材料制成。
6.如權利要求4、4或5所述的器件，其中，所述外殼或支撐結構設計為通過夾卡或其他方式附接到PCB或PWB基底。
7.如前述任一項權利要求所述的器件，其配置用于在第一和第二頻帶中工作，所述第一和第二頻帶可為不重疊的頻帶，其中，所述器件在所述第一頻帶起到不平衡天線的功能，在所述第二頻帶起到平衡天線的功能。
8.如權利要求7所述的器件，其中，所述第一頻帶比所述第二頻帶的頻率低。
9.如權利要求7所述的器件，其中，所述第一頻帶比所述第二頻帶的頻率高。
10.如權利要求7至9中任意一項所述的器件，其中，所述平衡天線輻射元件設置有低頻帶短接連接，從而在所述第一頻帶中共同形成不平衡的第三輻射元件，同時在所述第二頻帶中仍然單獨起到平衡天線對的功能。
11.如權利要求7至10中任意一項所述的器件，進一步包括天線分離濾波器，其將不平衡饋送信號分離為第一頻帶中的一個或多個信號和第二頻帶中的一個或多個信號；以及平衡-不平衡變換器，其將所述第二頻帶信號轉換為平衡饋送信號，用于饋送至所述平衡天線輻射元件，其中，所述第一頻帶信號作為不平衡信號被饋送至所述不平衡天線輻射元件。
12.如權利要求7至10中任意一項所述的器件，進一步包括天線分離濾波器，其將平衡饋送信號分離為第一頻帶中的一個或多個信號和第二頻帶中的一個或多個信號；以及平衡-不平衡變換器，其將所述第一頻帶信號轉換為不平衡饋送信號，用于饋送至所述不平衡天線輻射元件，其中，所述第二頻帶信號作為平衡信號被饋送至所述平衡天線輻射元件。
13.如前述任一項權利要求所述的器件，其中，所述平衡天線輻射元件關于與所述元件的延伸主方向正交的平面對稱。
14.如權利要求13所述的器件，其中，所述平衡天線元件還關于包含所述元件的延伸主方向的平面對稱。
15.如前述任一項權利要求所述的器件，其中，所述平衡天線輻射元件共同包括偶極天線、一對對稱的倒L天線、一對對稱的平面倒L天線(PILA)、一對對稱的倒F天線或一對對稱的平面倒F天線(PIFA)。
16.如前述任一項權利要求所述的器件，其中，所述不平衡天線輻射元件配置為單極天線、倒L天線或PILA。
17.如前述任一項權利要求所述的器件，進一步包括位于所述平衡天線輻射元件之間的推拉平衡饋線；和用于調整所述饋線之間的相移以適應于所述平衡天線輻射元件中每一個，從而改變信號輻射或接收方向的裝置。
18.一對如前述任一項權利要求所述的天線器件，其安裝為彼此正交。
19.一種天線器件，包括i)第一天線元件和第二天線元件；ii)天線分離濾波器，其將不平衡饋送信號分離為不平衡的第一頻帶饋送信號和不平衡的第二頻帶饋送信號；iii)平衡-不平衡變換器，其將所述不平衡的第二頻帶饋送信號轉換為平衡的第二頻帶饋送信號，用于饋送至共同作為平衡天線對的所述第一天線元件和第二天線元件；以及iv)第一頻帶短接元件，其連接所述第一天線元件和第二天線元件，從而使所述第一和第二天線元件可共同由所述不平衡的第一頻帶饋送信號驅動作為不平衡天線。
20.如權利要求19所述的器件，其中，所述第一頻帶短接元件包括低通或高通濾波器、諧振回路電路、電或電磁開關。
21.一種天線器件，包括i)第一和第二天線元件；ii)天線分離濾波器，其將平衡饋送信號分離為a)平衡的第二頻帶饋送信號，用于饋送至共同作為平衡天線對的所述第一和第二天線元件，以及b)平衡的第一頻帶饋送信號；iii)平衡-不平衡變換器，其將所述平衡的第一頻帶饋送信號轉換為不平衡的第一頻帶饋送信號；以及iv)第一頻帶短接元件，其連接所述第一和第二天線元件，從而使所述第一和第二天線元件可共同由所述不平衡的第一頻帶饋送信號驅動作為不平衡天線。
22.如權利要求21所述的器件，其中，所述第三不平衡天線元件位于所述第一和第二天線元件的附近。
23.如權利要求21所述的器件，其中，所述第三不平衡天線元件位于遠離所述第一和第二天線元件處。
24.如權利要求19至23中任意一項所述的器件，其中，所述第一和第二天線元件關于單個對稱平面對稱。
25.如權利要求19至24中任意一項所述的器件，其中，所述第一和第二天線元件關于兩個正交的對稱平面對稱。
26.一種天線器件，包括通常為平的第一導電元件，其具有第一和第二相對的端部；以及通常為平的第二和第三導電元件，其分別從所述第一和第二相對的端部懸垂，并在所述第一元件上方彼此朝向地反折、且與所述第一元件隔開，其中，所述第一元件設置有用于不平衡的第一頻帶信號的饋線，所述第二和第三元件分別設置有用于平衡的第二頻帶信號的饋線。
27.如權利要求26所述的器件，其中，所述第二和第三元件彼此共面且平行于所述第一元件。
28.如權利要求26或27所述的器件，其中，用于所述平衡的第二頻帶信號的所述饋線包括一對電容性饋線，每個所述電容性饋線用于所述第二和第三元件的每一個。
29.如權利要求28所述的器件，其中，所述電容性饋線不與所述第二和第三元件共面。
30.如權利要求28所述的器件，其中，所述電容性饋線與所述第二和第三元件共面。
31.如權利要求26或27所述的器件，其中，用于所述平衡的第二頻帶信號的所述饋線包括一對電饋線，每個所述電饋線用于所述第二和第三元件的每一個。
32.如權利要求19至31中任意一個所述的器件，其至少部分地包含在電介質外殼內部，從而形成適于安裝在具有導電接地面的印刷電路板或類似基底上的模塊。
33.如前述任意一項權利要求所述的器件，其安裝在具有導電接地面的印刷電路板或類似基底上。
34.如前述任意一項權利要求所述的器件，進一步包括附加的一對平衡的輻射天線元件。
35.一種天線器件，其實質上如上文中參照附圖所做的描述或者如附圖所示。
全文摘要
本發明公開了一種天線器件，包括一對物理和電學上對稱的輻射元件，所述輻射元件配置作為平衡天線協同工作；以及第三輻射元件，其配置作為不平衡天線工作。所述平衡天線可配置用于在第一頻帶中工作，所述不平衡天線可配置用于在第二頻帶中工作。所公開的天線器件的實施方案提供了在導電接地面附近的多頻帶工作，并對去諧具有很強的抵抗性。
文檔編號H01Q5/00GK101080850SQ200680001411
公開日2007年11月28日 申請日期2006年1月31日 優先權日2005年2月1日
發明者喬納森·艾德, 西蒙·菲利普·金斯利, 史蒂文·格雷戈里·奧基夫, 塞普·薩里奧, 戴維斯·萊利斯, 羅伯特·沃爾特·史努波, 布賴恩·柯林斯 申請人:安蒂諾瓦有限公司