耦合多频带天线
2020-01-14

耦合多频带天线

提供包括至少两个辐射结构(110、111)(100、113)的天线,所述辐射结构采用两个臂的形式,所述臂由导体、超导体或半导体材料构成或由其限制,所述两个臂通过在第一和第二超导臂上的区域(200、201)相互耦合以便该耦合两臂的组合结构形成具有宽带性能、多频带性能或两种效果组合的小型天线。两个辐射臂之间的耦合是通过所述两个臂的形状和空间配置来实现的,其中每个臂上的至少一个部分置于相互靠近的位置(例如,在小于最长自由空间工作波长十分之一的距离处)以允许一个臂中的电磁场通过所述特定靠近区域传送到另一个臂。所述靠近区域位于距离该天线馈电端口一定距离处(例如,大于自由空间最长工作波长1/40的距离)并特别地排除该馈电端口。

本发明的馈电机制可以采用平衡或非平衡馈电的形式。在非平衡实施例中,馈电端口(102)限定在处于所述两个臂((110)或(100)的第一个的至少一个点和在接地平面(112)或接地地网上的至少一个点之间(例如参见图1(102))。在该非平衡情况下,臂(111)或(113)被缩短到所述接地平面或接地地网(112)。而且,在该非平衡馈电方案中,邻近区域((200)和(210))在该结构内清楚地区别开来,这是因为所述邻近区域内在各臂之间的最小距离Ws总是小于在所述第一臂((110)或(100))中的馈电点(102)和在所述第二臂((111)或(113))的接地点(103)之间的距离Wd。

图2的图面4和5描述了本发明所述天线的例子。在图面4的特定例子中,臂(110)和(111)为L形,并通过靠近区域(200)耦合。在这种情况下,天线安装在接地平面(112)上,并在臂(110)的其中一个末端馈电,同时臂(111)直接连接到地(103)。虽然是非常基本的配置,但是该例包含了本发明的本质(两个臂或辐射结构通过靠近区域(200)耦合,该区域由臂(110)和(111)的折叠部分(108)和(109)来限定)。在图面5的特定例子中,可以看出,邻近区域(201)的位置可以设置于其它位置。臂(100)是直的,而臂(113)已经被折叠。该天线系统安装在接地平面(112)上,并在其中一个末端(102)或臂(100)处进行馈电,而臂(113)连接到地(103)。在图面4和5中都可以看出,距离Ws小于距离Wd。在本发明范围和精神下,允许有多种其它实施例和配置,就如同在优选实施例中所描述的那样。

(d)与相同尺寸的其它天线相比,具有增强的辐射效率。

图2的图面4和5描述了本发明所述天线的例子。在图面4的特定例子中,臂(110)和(111)为L形,并通过靠近区域(200)耦合。在这种情况下,天线安装在接地平面(112)上,并在臂(110)的其中一个末端馈电,同时臂(111)直接连接到地(103)。虽然是非常基本的配置,但是该例包含了本发明的本质(两个臂或辐射结构通过靠近区域(200)耦合,该区域由臂(110)和(111)的折叠部分(108)和(109)来限定)。在图面5的特定例子中,可以看出,邻近区域(201)的位置可以设置于其它位置。臂(100)是直的,而臂(113)已经被折叠。该天线系统安装在接地平面(112)上,并在其中一个末端(102)或臂(100)处进行馈电,而臂(113)连接到地(103)。在图面4和5中都可以看出,距离Ws小于距离Wd。在本发明范围和精神下,允许有多种其它实施例和配置,就如同在优选实施例中所描述的那样。

本发明由包括至少两个辐射结构的天线构成,所述辐射结构采用两个臂的形式,所述臂由导体、超导体或半导体材料构成或是由这些材料限定,所述两个臂通过在第一和第二臂上的区域相互耦合以便耦合的两臂的组合结构可以形成具有宽带形态、多频带性能或两种效果组合的小型天线。根据本发明,两个辐射臂之间的耦合是通过所述两个臂的形状和空间配置来获得的,其中,在每个臂上的至少一个部分被相互靠近地设置(例如,小于最长自由空间工作波长十分之一的距离)以允许一个臂中的电磁场通过所述特定的靠近区域传送到另一臂。所述靠近区域位于天线馈电端口(feeding port)一定距离之外(例如,大于自由空间最大工作波长1/40的距离)并特别地排除所述天线的馈电端口。

图15显示了可以安装耦合天线的更多应用。图面70和72显示了安装在手持PCB中的耦合天线的基本配置。图面71显示了蛤壳手持配置(折叠PCB)以及耦合天线是如何安装在上面的。

本领域技术人员应该注意,很明显,这些优点可以与其它特征组合在一起,例如,多频带响应。本领域技术人员将注意到,这种多频带响应可以在本发明内通过调整多耦合臂的长度和尺寸,以及在多个臂之间限定的邻近区域的空间和尺寸来获得。组合所述优点和多频带性能的另一方式包括例如通过多层结构或空间填充结构将至少一个臂形成多频带天线。

图3显示了耦合天线的不同配置的多个基本例子,其中被连接到馈电点的臂(有源臂)是直的,而寄生臂被折叠以便与有源臂形成靠近区域。

本发明的馈电机制可以采用平衡或非平衡馈电的形式。在非平衡实施例中,馈电端口(102)限定在处于所述两个臂((110)或(100)的第一个的至少一个点和在接地平面(112)或接地地网上的至少一个点之间(例如参见图1(102))。在该非平衡情况下,臂(111)或(113)被缩短到所述接地平面或接地地网(112)。而且,在该非平衡馈电方案中,邻近区域((200)和(210))在该结构内清楚地区别开来,这是因为所述邻近区域内在各臂之间的最小距离Ws总是小于在所述第一臂((110)或(100))中的馈电点(102)和在所述第二臂((111)或(113))的接地点(103)之间的距离Wd。