本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的天線系統(tǒng),天線系統(tǒng)包括第一天線元件和第二天線元件,其中這些天線元件中的至少一個(gè)的構(gòu)造允許每一個(gè)天線元件中的輻射樣式之間的干擾降低。另外,本發(fā)明涉及整合了同樣天線系統(tǒng)的天線模塊。
背景技術(shù):
在本發(fā)明的上下文中,天線系統(tǒng)被理解為包括第一天線元件和第二天線元件的天線布置。因此,天線系統(tǒng)可以包括第一天線元件和第二天線元件之外的其它天線元件,并且在這方面是無(wú)限制的。
一般地,天線系統(tǒng)在技術(shù)中有著廣泛討論,因?yàn)橐粋€(gè)系統(tǒng)中的多個(gè)天線元件的分組允許各種結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)。特別地,天線系統(tǒng)組裝在單個(gè)結(jié)構(gòu)模塊中允許多個(gè)天線元件之間共享機(jī)械部件和電子部件。
因此,在天線系統(tǒng)中,可以布置多個(gè)天線元件,并且因此多個(gè)天線元件共用同一殼體、同一基部,可以共用同一PCB電路,并且可以共用相同電連接,用于分別將外部電信號(hào)發(fā)射到天線系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)天線元件,以及從天線系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)天線元件接收電信號(hào)。
但是,多個(gè)天線元件在天線系統(tǒng)中的布置受到缺陷的影響,特別是當(dāng)多個(gè)天線元件布置在彼此的近場(chǎng)中時(shí)。在該情形中,多個(gè)天線元件受到互相干擾影響,特別是關(guān)于它們各自的輻射樣式(radiating patterns)。
US 6,917,340 B2涉及一種包括兩個(gè)天線元件的天線系統(tǒng)。為了降低耦合以及由此引起的干擾影響,兩個(gè)天線元件中的一個(gè)被細(xì)分為多個(gè)區(qū)段,這些區(qū)段的電長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于另一天線元件的波長(zhǎng)的3/8。
另外,所述一個(gè)天線元件的這些區(qū)段經(jīng)由電氣電抗電路電氣互連,電氣電抗電路在另一天線元件的頻帶中呈現(xiàn)足夠高的阻抗,而在所述一個(gè)天線元件的頻帶中呈現(xiàn)足夠低的阻抗。
即使上述方案允許降低兩個(gè)天線元件的輻射樣式的干擾,但是包括兩個(gè)天線元件的該天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)鑒于加入有額外的電子部件而變得更復(fù)雜,即整合電氣電抗電路的制造和布置。
特別地,電氣電抗電路的設(shè)計(jì)和它們?cè)谙鄳?yīng)天線元件上的布置是復(fù)雜的,需要額外的開(kāi)發(fā)步驟。另外,電氣電抗電路的部件以及到天線元件的例如焊接的電連接對(duì)于頻率特性引入了不可接受的變化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
在這方面,本發(fā)明的目的在于提出一種克服了上述缺陷的、改進(jìn)的天線系統(tǒng),即其避免了額外的組裝步驟。此外,本發(fā)明的另一目的在于提出一種減少了其中包含的多個(gè)天線元件的輻射樣式之間的干擾的天線系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面,提出了一種天線系統(tǒng),其包括第一天線元件和第二天線元件。第一天線元件適于第一頻帶。第二天線元件適于不同于第一頻帶的第二頻帶。另外,第一天線元件包括:輻射結(jié)構(gòu),其設(shè)置在介電基底的第一側(cè)上;和至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu),其至少部分地設(shè)置在介電基底的第二反向側(cè)上。所述至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)是開(kāi)環(huán)型(open-loop type)諧振器,適于以第二頻帶中的頻率諧振。至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)緊鄰輻射結(jié)構(gòu)設(shè)置在介電基底的反向側(cè)上,在介電基底的第二側(cè)上占據(jù)一區(qū)域,該區(qū)域僅部分地由介電基底的第一側(cè)上的輻射結(jié)構(gòu)遮蓋。
根據(jù)天線系統(tǒng)的有利變型,與輻射結(jié)構(gòu)的鄰接(adjoining)區(qū)段的寬度相比,輻射結(jié)構(gòu)在遮蓋至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)中的一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)的區(qū)段上具有減小的寬度。
根據(jù)天線系統(tǒng)的另一有利變型,輻射結(jié)構(gòu)包括在遮蓋至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)中的一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)的區(qū)段上的至少一個(gè)凹進(jìn)(recessed)導(dǎo)體。輻射結(jié)構(gòu)的該至少一個(gè)凹進(jìn)導(dǎo)體面向與至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)中的所述一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)相同的和/或相反的方向。
根據(jù)天線系統(tǒng)的另外有利變型,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在介電基底的第二側(cè)上的第一導(dǎo)體;第一導(dǎo)體具有開(kāi)環(huán)輪廓(profile),具有在其兩個(gè)區(qū)段之間形成的間隙。
根據(jù)天線系統(tǒng)的再一有利變型,第一導(dǎo)體的中間區(qū)段中的至少一個(gè)中間區(qū)段以曲折(meandering)樣式布線。
根據(jù)天線系統(tǒng)的再另外有利變型,第一導(dǎo)體的兩個(gè)間隙形成區(qū)段占據(jù)未被輻射結(jié)構(gòu)遮蓋的區(qū)域。
根據(jù)天線系統(tǒng)的另一有利變型,第一導(dǎo)體的兩個(gè)間隙形成區(qū)段中的至少一個(gè)具有增大的寬度。
根據(jù)天線系統(tǒng)的另外有利變型,第一導(dǎo)體的兩個(gè)間隙形成區(qū)段中的至少一個(gè)進(jìn)一步連接具有增大的寬度的截留部(stub)。
根據(jù)天線系統(tǒng)的再一有利變型,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括:設(shè)置在介電基底的第一側(cè)上的第二導(dǎo)體,該第二導(dǎo)體與輻射結(jié)構(gòu)空間地分離開(kāi);其中第二導(dǎo)體緊鄰第一導(dǎo)體的間隙形成區(qū)段設(shè)置,在介電基底的第一側(cè)上占據(jù)一區(qū)域,該區(qū)域至少部分地由介電基底的第二側(cè)上的第一導(dǎo)體的兩個(gè)間隙形成區(qū)段中的至少一個(gè)或者截留部遮蓋。
根據(jù)天線系統(tǒng)的再進(jìn)一步有利變型,第二導(dǎo)體具有開(kāi)環(huán)輪廓,所述第二導(dǎo)體的開(kāi)環(huán)輪廓與所述第一導(dǎo)體的開(kāi)環(huán)輪廓具有沿著相同的方向的轉(zhuǎn)彎部(turns)。
根據(jù)天線系統(tǒng)的另一有利變型,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括:至少一個(gè)過(guò)孔,其適于將第一導(dǎo)體的兩個(gè)間隙形成區(qū)段中的一個(gè)與第二導(dǎo)體連接。
根據(jù)天線系統(tǒng)的進(jìn)一步有利變型,輻射結(jié)構(gòu)包括:包括多個(gè)區(qū)段的導(dǎo)體,該多個(gè)區(qū)段適于以第一頻帶中的不同頻率輻射。
根據(jù)天線系統(tǒng)的再一有利變型,第一天線元件是多頻帶平面倒F(inverted-F)天線元件。
根據(jù)天線系統(tǒng)的再進(jìn)一步有利變型,第二天線元件是截角的(corner-truncated)矩形貼片天線元件。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提出了一種用在車(chē)輛車(chē)頂(rooftop)上的天線模塊。天線模塊包括:先前描述的的天線系統(tǒng),其中車(chē)輛車(chē)頂提供到第一天線元件和第二天線元件的接地平面。
附圖說(shuō)明
附圖整合在說(shuō)明書(shū)中,并且形成說(shuō)明書(shū)的一部分,用以例示本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式。這些附圖連同說(shuō)明書(shū)用以解釋本發(fā)明的原理。
這些附圖僅為了例示如何形成和使用本發(fā)明的優(yōu)選及替代示例,并不解釋為本發(fā)明僅局限于例示和描述的實(shí)施例。
此外,實(shí)施例的多個(gè)方面可分別以或以不同組合形成根據(jù)本發(fā)明的解決方案。根據(jù)以下關(guān)于如在附圖中例示的本發(fā)明各種實(shí)施例的更具體描述,其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯,在這些圖中,同樣的附圖標(biāo)記指代同樣的元件,其中:
圖1A和1B從兩個(gè)不同方向、即從“西-南”方向和“東-北”方向示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的示例性天線系統(tǒng)10的兩個(gè)透視圖;
圖2A和2B示出了包括第一天線元件1和第二天線元件2的、根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的天線系統(tǒng)20的截面圖,以及天線元件1的等效電路;
圖3A和3B示出了包括第一天線元件1和第二天線元件2的、根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的天線系統(tǒng)30的截面圖,以及天線元件1的等效電路;
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的天線系統(tǒng)40的截面圖;
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的天線系統(tǒng)50的截面圖;以及
圖6A和6B示出了包括第一天線元件1和第二天線元件2的、根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的天線系統(tǒng)60的截面圖,以及第一天線元件1的模擬電流分布。
具體實(shí)施方式
在下文中,給出關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的天線系統(tǒng)的各種實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明。特別地,全部各種實(shí)施方式示出了包括具有平面構(gòu)造的第一天線元件和第二天線元件的天線系統(tǒng)。
但是,本發(fā)明的天線系統(tǒng)在此方面無(wú)限制。本發(fā)明的天線系統(tǒng)可以等同地包括具有非平面構(gòu)造的第一和/或第二天線元件,例如其中輻射和/或諧振結(jié)構(gòu)設(shè)置在彎曲表面上。
現(xiàn)在參考圖1A和1B,示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的示例性天線系統(tǒng)10的兩個(gè)透視圖。特別地,這些透視圖呈現(xiàn)當(dāng)從兩個(gè)不同方向、即從“西-南”方向和“東-北”方向看時(shí)的同一個(gè)天線系統(tǒng)10。
天線系統(tǒng)10包括布置在彼此近場(chǎng)中的第一天線元件1和第二天線元件2。因此,第二天線元件2的輻射樣式(radiation pattern)會(huì)受到來(lái)自第一天線元件1的干擾的影響,反之亦然。
在本發(fā)明的上下文中,術(shù)語(yǔ)“近場(chǎng)”應(yīng)當(dāng)理解為圍繞第一天線元件1和第二天線元件2中各天線元件的區(qū)域,在該區(qū)域中,它們的輻射樣式明顯受到來(lái)自第一天線元件1和第二天線元件2中的相應(yīng)另一天線元件的干擾的影響。例如,如果第一天線元件和第二天線元件1、2比它們適于發(fā)射的波長(zhǎng)λ的一半短,則近場(chǎng)定義為具有半徑r的區(qū)域,其中r<λ。
第一天線元件1適于發(fā)射/接收第一頻帶的電磁波。簡(jiǎn)而言之,第一天線元件1適于第一頻帶。為示例目的,第一天線元件1顯示為多頻帶天線。但是,第一天線元件1在這方面應(yīng)無(wú)限制。另外,第一天線元件1可以例如是單極(monopole)天線、偶極(dipole)天線、平面倒F、PIFA天線,或者不同構(gòu)造的多頻帶天線。第二天線元件2適于發(fā)射/接收第二頻帶的電磁波。簡(jiǎn)而言之,第二天線元件2適于第二頻帶。為例示的目的,第二天線元件2也顯示為平面天線元件,即顯示為截角(corner-truncated)的貼片(patch)天線。但是,第二天線元件2在這方面也應(yīng)無(wú)限制。
特別地,第一天線元件1所適于的第一頻帶以及第二天線元件2適于的第二頻帶彼此不同。因此,第一頻帶和第二頻帶在頻率上無(wú)互相重疊。然而,如果天線元件1和/或2是多頻帶天線,則第一頻帶可以包圍第二頻帶。
第一天線元件1包括輻射結(jié)構(gòu)3、至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4和介電基底5。輻射結(jié)構(gòu)3是設(shè)置在介電基底5的第一側(cè)上的導(dǎo)體。特別地,輻射結(jié)構(gòu)3的導(dǎo)體可以包括適于以第一頻帶中的不同頻率輻射的多個(gè)區(qū)段。
另外,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4至少部分地設(shè)置在介電基底5的第二反向側(cè)上。特別地,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4包括(僅)設(shè)置在介電基底5的第二反向側(cè)上的第一導(dǎo)體(例如,參見(jiàn)圖2A中的4-1、4-2和4-3)。
示例性地,第一天線元件1的介電基底5可具有平面構(gòu)造或者非平面構(gòu)造。在平面構(gòu)造的情況下,輻射結(jié)構(gòu)3可以實(shí)現(xiàn)為平面導(dǎo)體,并且至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4可以實(shí)現(xiàn)為包括至少第一導(dǎo)體作為在介電基底5的平面表面上的平面導(dǎo)體。
替代地,在非平面構(gòu)造的情況下,輻射結(jié)構(gòu)3可以實(shí)現(xiàn)為非平面導(dǎo)體(或者彎曲導(dǎo)體),以及至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4可以實(shí)現(xiàn)為包括至少第一導(dǎo)體作為在介電基底5的反向非平面表面上的非平面導(dǎo)體(或者彎曲導(dǎo)體)。
可選地,諧振結(jié)構(gòu)4包括(僅)設(shè)置在介電基底5的第一側(cè)上的第二導(dǎo)體(例如,參見(jiàn)圖2A中的4-4),該第二導(dǎo)體在空間上從輻射結(jié)構(gòu)3的導(dǎo)體分離開(kāi)。第二導(dǎo)體緊鄰第一導(dǎo)體的端部設(shè)置,占據(jù)由此被至少部分地遮蓋的區(qū)域。諧振結(jié)構(gòu)4的第二導(dǎo)體也可以實(shí)現(xiàn)為平面導(dǎo)體或者非平面導(dǎo)體(或者彎曲導(dǎo)體)。
因此,在第一天線元件1中,輻射結(jié)構(gòu)3和至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4至少部分地設(shè)置在同一介電基底5的反向(或相反)側(cè)上。
另外,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4構(gòu)造為用于第一天線元件1的開(kāi)環(huán)型諧振器。簡(jiǎn)而言之,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4是開(kāi)環(huán)諧振器。特別地,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4構(gòu)造成以第二頻帶中的頻率諧振。
因此,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4適于充當(dāng)?shù)谝惶炀€元件1中的阻帶濾波器,即它抑制在與輻射結(jié)構(gòu)3適于輻射的第一頻帶不同的第二頻帶中的頻率。
至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4緊鄰輻射結(jié)構(gòu)3設(shè)置,且由于它們的布置而至少部分地設(shè)置在介電基底5的反向側(cè)上。特別地,介電基底5的厚度確定鄰近程度,即確定為介電基底5的、在其上至少部分地設(shè)置輻射結(jié)構(gòu)3和至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4的第一和第二反向側(cè)之間的距離。
另外,在第一天線元件1中,介電基底5在空間上將輻射結(jié)構(gòu)3和至少部分地至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4分離開(kāi)。
如根據(jù)進(jìn)一步描述將清楚的,第一天線元件1的諧振結(jié)構(gòu)4不局限于僅設(shè)置在介電基底的第二反向側(cè)上。特別地,為電容性負(fù)載的目的,在第一天線元件1的諧振結(jié)構(gòu)4中包含可選擇的第二導(dǎo)體(例如,參見(jiàn)圖2A中的4-4)。
雖然如此,在本發(fā)明的上下文中,諧振結(jié)構(gòu)4的這一可選的第二導(dǎo)體布置為遠(yuǎn)離介電基底5的第一側(cè)上的輻射結(jié)構(gòu)3,使得僅諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體緊鄰第一天線元件1中的輻射結(jié)構(gòu)3設(shè)置。
更特別地,在本發(fā)明的上下文中,如根據(jù)下文將變得清楚的,諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體中的僅“被遮蓋”區(qū)段緊鄰第一天線元件1中的輻射結(jié)構(gòu)3設(shè)置。
至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4設(shè)置為占據(jù)一區(qū)域,該區(qū)域部分地由輻射結(jié)構(gòu)3(在介電基底5的第一側(cè)上)遮蓋。因此,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4還占據(jù)部分地不被輻射結(jié)構(gòu)3(在介電基底5的第一側(cè)上)遮蓋的區(qū)域。
換句話說(shuō),至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4可以細(xì)分為“被遮蓋”區(qū)段(即,占據(jù)由輻射結(jié)構(gòu)3遮蓋的區(qū)域)以及“不被遮蓋”區(qū)段(即,占據(jù)不被輻射結(jié)構(gòu)3遮蓋的區(qū)域)。
在介電基底5的第二反向側(cè)上,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4的“被遮蓋”區(qū)段布置在介電基底5的第一側(cè)上的輻射結(jié)構(gòu)3的正下方(上方),而至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4的“不被遮蓋”區(qū)段與之并靠布置(在布置在其旁邊)。因此,無(wú)輻射結(jié)構(gòu)3在介電基底5的第一側(cè)上設(shè)置在介電基底5的第二反向側(cè)上的至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4的“不被遮蓋”區(qū)段的正下方(或上方)。
對(duì)于第一天線元件1,介電基底5上的至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4的這一僅部分被遮蓋布置有利地允許相對(duì)于輻射結(jié)構(gòu)3的更柔性天線設(shè)計(jì),即允許至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4作為開(kāi)環(huán)諧振器的更柔性設(shè)計(jì)。
特別地,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4的尺寸可自由設(shè)定并且獨(dú)立于第一天線元件1采用的輻射結(jié)構(gòu)3的類(lèi)型。這一布置的另外優(yōu)點(diǎn)根據(jù)稍后詳述的另外實(shí)施例將變得明顯。
總之,由于至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4部分地由介電基底5的反向側(cè)上的輻射結(jié)構(gòu)3遮蓋,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4與輻射結(jié)構(gòu)3感性耦合。另外,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4和輻射結(jié)構(gòu)3共同作用為互感器,由此引起從輻射結(jié)構(gòu)3進(jìn)入至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4的電流,以及反之亦然。
所述至少一個(gè)開(kāi)環(huán)諧振器類(lèi)型的諧振結(jié)構(gòu)4適于以第二頻帶中的頻率諧振。因此,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4的尺寸根據(jù)第二頻帶中的相同頻率確定。更具體地,適當(dāng)確定開(kāi)環(huán)諧振器類(lèi)型結(jié)構(gòu)4的間隙寬度、導(dǎo)體寬度和路徑尺寸,以便匹配第二頻帶中的頻率。
因此,輻射結(jié)構(gòu)3和至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4的組合抑制第一天線元件1以第二天線元件2所適于的第二頻帶中的頻率輻射。換句話說(shuō),第一天線元件1的結(jié)構(gòu)3、4降低了與第二天線元件2的干擾效應(yīng),第一天線元件1和第二天線元件2兩者均包含在天線系統(tǒng)10中。
在示例性構(gòu)造中,介電基底5構(gòu)造為薄層構(gòu)造(類(lèi)似于印制電路板)。由此,輻射結(jié)構(gòu)3和至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4緊鄰設(shè)置,進(jìn)一步改進(jìn)了兩者間的感性耦合和/或容性耦合。將具有在0.5mm到1.0mm的范圍內(nèi)的厚度的平面注塑成型塑料承載件用作介電基底5已被證明是方便的。
在另一示例性構(gòu)造中,介電基底5構(gòu)造為具有等間距設(shè)置的外表面和內(nèi)表面的薄彎曲結(jié)構(gòu)(例如,殼體到天線系統(tǒng)的部分)。換句話說(shuō),介電基底5的外表面和內(nèi)表面具有類(lèi)似的彎曲輪廓。同樣在本示例中,將厚度在0.5mm到1.0mm的范圍中注塑成型塑料承載件用作介電基底5已被證明是方便的。
在另外的示例性構(gòu)造中,輻射結(jié)構(gòu)3和至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4兩者通過(guò)將導(dǎo)體(例如導(dǎo)電層)印刷、蝕刻或者(電)沉積在介電基底5的相應(yīng)側(cè)面上制成,以形成第一天線元件1。由此,當(dāng)制造包括第一天線元件1和第二天線元件2的天線系統(tǒng)10時(shí),能夠避免額外的組裝步驟(如關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)所述的)。
可選地,天線系統(tǒng)10的輻射結(jié)構(gòu)3包括至少一個(gè)“瓶頸”區(qū)段3-1,從而進(jìn)一步增強(qiáng)與至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4的感性耦合。瓶頸區(qū)段3-1提高了輻射結(jié)構(gòu)3和至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4之間的阻抗變換比,且因此提高了以五分之一切割的、有效電流的有效帶寬。
為此,與輻射結(jié)構(gòu)3的鄰接區(qū)段的寬度相比,輻射結(jié)構(gòu)3在遮蓋至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4中的一個(gè)的區(qū)段(即,“瓶頸”區(qū)段)處具有減小的寬度。換句話說(shuō),形成輻射結(jié)構(gòu)3的導(dǎo)體在諧振結(jié)構(gòu)4的“被遮蓋”區(qū)段正上方(或者正下方)具有相同的減小寬度。
在本發(fā)明的上下文中,輻射結(jié)構(gòu)3的寬度應(yīng)該被理解為相對(duì)于設(shè)置第一天線元件1的介電基底5的表面橫向延伸的、第一天線元件1的導(dǎo)體區(qū)段的尺寸。
更詳細(xì)地,輻射結(jié)構(gòu)3在遮蓋至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4中的一個(gè)的區(qū)段處包括凹進(jìn)導(dǎo)體(即,具有減小的寬度)。輻射結(jié)構(gòu)3的凹進(jìn)導(dǎo)體面向與至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4中的該一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)相同和/或相反的方向。換句話說(shuō),形成輻射區(qū)段的導(dǎo)體在諧振結(jié)構(gòu)4的“被遮蓋”區(qū)段的正上方(或正下方)設(shè)有凹部(recess),該凹部的開(kāi)口沿與諧振結(jié)構(gòu)4的“不被遮蓋”區(qū)段相同的方向或者相反方向指向。
總體上,圖2A—6B示出了在根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的天線系統(tǒng)中使用的第一天線元件的替代構(gòu)造的截面圖。更具體地,不同構(gòu)造的第一天線元件將用在額外地包括上述第二天線元件的天線系統(tǒng)的實(shí)施例中。因此,這些實(shí)施例采用了以上已經(jīng)討論過(guò)的相同原理和優(yōu)點(diǎn),出于簡(jiǎn)化的目的而略去了它們。
現(xiàn)在參考圖2A,示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的天線系統(tǒng)20的截面圖。天線系統(tǒng)20包括第一天線元件1和第二天線元件2。圖2B示出了天線元件1的等效電路。該第二實(shí)施例另外采用開(kāi)環(huán)型諧振器的電容性負(fù)載的原理。
雖然未示出,天線系統(tǒng)20還包括上述的第二天線元件2,從而這一實(shí)施例同樣允許減少均包含在同一天線系統(tǒng)20中的第一天線元件1和第二天線元件2之間的干擾效應(yīng)。
第一天線元件1包括輻射結(jié)構(gòu)3、至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4以及介電基底5。輻射結(jié)構(gòu)3是設(shè)置在介電基底5的第一側(cè)上的導(dǎo)體。所述至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4包括(僅)設(shè)置在介電基底5的第二反向側(cè)上的第一導(dǎo)體4-1、4-2和4-3。
諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體設(shè)置為占據(jù)一區(qū)域,該區(qū)域部分地(例如,參見(jiàn)圖2A中的a1)被輻射結(jié)構(gòu)3遮蓋(在介電基底5的第一側(cè)上)。因此,第一導(dǎo)體同樣占據(jù)一區(qū)域,該區(qū)域部分地(參見(jiàn)例如圖2A中的a2)由輻射結(jié)構(gòu)3遮蓋(在介電基底5的第一側(cè)上)。
換句話說(shuō),所述至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4可以細(xì)分為“被遮蓋”區(qū)段4-1(即,占據(jù)輻射結(jié)構(gòu)3遮蓋的區(qū)域a1)和“不被遮蓋”區(qū)段4-2、4-3(即,占據(jù)不被輻射結(jié)構(gòu)3遮蓋的區(qū)域a2)。
特別地,諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體4-1、4-2和4-3具有開(kāi)環(huán)輪廓,在其兩個(gè)區(qū)段4-3之間形成間隙(下文中表述為:間隙形成區(qū)段)。換句話說(shuō),到諧振結(jié)構(gòu)4的開(kāi)環(huán)輪廓的間隙由彼此緊鄰布置在介電基底5的第二側(cè)上的、諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體的兩個(gè)支腿4-3形成。
特別地,所述至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4另外包括第二導(dǎo)體4-4,第二導(dǎo)體4-4(僅)設(shè)置在介電基底5的第一側(cè)上,從輻射結(jié)構(gòu)3的導(dǎo)體(在空間上分離開(kāi))分離。
第二導(dǎo)體4-4緊鄰第一導(dǎo)體的端部(即,間隙形成區(qū)段4-3)設(shè)置,占據(jù)由此被至少部分地遮蓋的一區(qū)域。換句話說(shuō),第二導(dǎo)體4-4緊鄰第一導(dǎo)體4-1、4-2和4-3的間隙形成區(qū)段4-2設(shè)置,在介電基底5的第一側(cè)上占據(jù)一區(qū)域,該區(qū)域至少部分地由介電基底5的第二側(cè)上的第一導(dǎo)體4-1、4-2和4-3的間隙形成區(qū)段遮蓋。
由于這一構(gòu)造,第一導(dǎo)體的間隙形成區(qū)段4-3和第二導(dǎo)體4-4的“遮蓋”區(qū)段形成電容,更準(zhǔn)確地是兩個(gè)串聯(lián)的電容器,這從天線元件1的等效電路能夠看出。
換句話說(shuō),在介電基底5的第二反向側(cè)上,第一導(dǎo)體的間隙形成區(qū)段4-3布置在介電基底5的第一側(cè)上的第二導(dǎo)體4-4的“遮蓋”區(qū)段的直接下方(或上方),從而兩個(gè)區(qū)段在諧振結(jié)構(gòu)4中彼此容性耦合。
總之,第二實(shí)施例的構(gòu)造允許開(kāi)環(huán)諧振器型諧振結(jié)構(gòu)4的電容性負(fù)載,從而改進(jìn)了諧振結(jié)構(gòu)4以及其以第二頻帶中的頻率諧振的能力,第二頻帶不同于輻射結(jié)構(gòu)3適于的第一頻帶。
有利地,由于至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4占據(jù)部分地不被輻射結(jié)構(gòu)3遮蓋(在介電基底5的第一側(cè)上)的一區(qū)域,通過(guò)第二導(dǎo)體使得電容性負(fù)載是可能的。
在示例性構(gòu)造中,第一導(dǎo)體4-1、4-2和4-3的兩個(gè)間隙形成區(qū)段4-3均在其端部處具有與其鄰接區(qū)段相比增大的寬度。換句話說(shuō),與諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體連接的支腿4-3(或者間隙形成區(qū)段)的端部布置成形成焊盤(pán),這些焊盤(pán)具有與第一導(dǎo)體的中間部4-2的表面區(qū)域相比更寬的表面區(qū)域。
因此,增大了諧振電路4的第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體遮蓋的表面區(qū)域,從而進(jìn)一步提高了第一天線元件1中的開(kāi)環(huán)諧振器型諧振結(jié)構(gòu)4的電容性負(fù)載。
現(xiàn)在參考圖3A,示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的天線系統(tǒng)30的截面圖。天線系統(tǒng)30包括第一天線元件1和第二天線元件2。圖3B示出了天線元件1的等效電路。與第二實(shí)施例比較,這一第三實(shí)施例進(jìn)一步提高了開(kāi)環(huán)型諧振器的電容性負(fù)載。
雖然未示出,天線系統(tǒng)30還包括上述的第二天線元件2,從而這一實(shí)施例同樣允許減少均包含在天線系統(tǒng)30中的第一天線元件和第二天線元件1、2之間的干擾效應(yīng)。
第一天線元件1包括輻射結(jié)構(gòu)3、至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4以及介電基底5。輻射結(jié)構(gòu)3是設(shè)置在介電基底5上的第一側(cè)上的導(dǎo)體。所述至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4包括(僅)設(shè)置在介電基底5的第二反向側(cè)上的第一導(dǎo)體4-1、4-2和4’-3。
諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體設(shè)置成占據(jù)一區(qū)域,該區(qū)域部分地由輻射結(jié)構(gòu)3遮蓋(在介電基底5的第一側(cè)上)。因此,第一導(dǎo)體同樣占據(jù)一區(qū)域,該區(qū)域部分地不被輻射結(jié)構(gòu)3遮蓋(在介電基底5的第一側(cè)上)。換句話說(shuō),所述至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4可以細(xì)分為“被遮蓋”區(qū)段4-1和“不被遮蓋”區(qū)段4-2、4’-3。
特別地,諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體4-1、4-2和4’-3具有開(kāi)環(huán)輪廓,在其兩個(gè)區(qū)段4’-3之間形成間隙(下文中:間隙形成區(qū)段)。換句話說(shuō),到諧振結(jié)構(gòu)4的開(kāi)環(huán)輪廓的間隙由彼此緊鄰布置在介電基底5的第二側(cè)上的、諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體的兩個(gè)支腿4’-3形成。
所述至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4同樣包括第二導(dǎo)體4-4,第二導(dǎo)體4-4(僅)設(shè)置在介電基底5的第一側(cè)上,從輻射結(jié)構(gòu)3的導(dǎo)體(在空間上分離開(kāi))分離。
第二導(dǎo)體4-4緊鄰第一導(dǎo)體的端部(即間隙形成區(qū)段4’-3)設(shè)置,占據(jù)一由此至少部分地遮蓋的區(qū)域。換句話說(shuō),諧振結(jié)構(gòu)4的第二導(dǎo)體4-4緊鄰第一導(dǎo)體4-1、4-2和4’-3的間隙形成區(qū)段4’-3設(shè)置,在介電基底5的第一側(cè)上占據(jù)一至少部分地由介電基底5的第二側(cè)上的第一導(dǎo)體的間隙形成區(qū)段4’-3遮蓋的區(qū)域。
特別地,所述至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4進(jìn)一步包括至少一個(gè)過(guò)孔4-5(即直通連接),該至少一個(gè)過(guò)孔4-5構(gòu)造成將第一導(dǎo)體4-1、4-2和4’-3的兩個(gè)間隙形成區(qū)段4’-3中的一個(gè)與第二導(dǎo)體4-4電連接。換句話說(shuō),第一導(dǎo)體的兩個(gè)間隙形成區(qū)段4’-3中的一個(gè)通過(guò)至少一個(gè)過(guò)孔(4-5)短接到布置在其直接下方(或上方)的第二導(dǎo)體4-4的“遮蓋”區(qū)段。
因此,由于第一導(dǎo)體的間隙形成端部4’-3中的一個(gè)與諧振電路4的第二導(dǎo)體4-4短接,第一導(dǎo)體的兩個(gè)間隙形成區(qū)段4’-3中的另一個(gè)(未短接的)和第二導(dǎo)體4-4的“遮蓋”區(qū)段構(gòu)造僅單個(gè)電容器。
有利地,且與公開(kāi)了兩個(gè)串聯(lián)電容器的第二實(shí)施例相反地,這一第三實(shí)施例使用具有單個(gè)電容器的構(gòu)造且電容器具有高總值的電容,從而進(jìn)一步增強(qiáng)了包含在天線系統(tǒng)30的第二天線元件1中的開(kāi)環(huán)型諧振器的電容性負(fù)載。
在示例性構(gòu)造中,第一導(dǎo)體4-1、4-2和4’-3的兩個(gè)間隙形成區(qū)段4’-3中的另一個(gè)(未短接的)在其端部處具有與其鄰接區(qū)段相比增大的寬度4’-3。換句話說(shuō),與諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體連接的支腿4’-3(或者間隙形成區(qū)段)的另一端部布置成形成焊盤(pán),這些焊盤(pán)具有與第一導(dǎo)體的中間部4-2的表面區(qū)域相比更寬的表面區(qū)域。
因此,增大了諧振電路4的第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體遮蓋的表面區(qū)域,從而進(jìn)一步提高了第一天線元件1中的開(kāi)環(huán)諧振器型諧振結(jié)構(gòu)4的電容性負(fù)載。
現(xiàn)在參考圖4,示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的天線系統(tǒng)40的截面圖。天線系統(tǒng)40包括第一天線元件1和第二天線元件2。有利地,與先前實(shí)施例相比,這一第四實(shí)施例進(jìn)一步增大了開(kāi)環(huán)型諧振器的電感值。
雖然未示出,天線系統(tǒng)40還包括上述的第二天線元件2,從而這一實(shí)施例同樣允許減少均包含在同一天線系統(tǒng)20中的第一天線元件和第二天線元件1、2之間的干擾效應(yīng)。
第一天線元件1包括輻射結(jié)構(gòu)3、至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4以及介電基底5。輻射結(jié)構(gòu)3是設(shè)置在介電基底5的第一側(cè)上的導(dǎo)體。所述至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4包括(僅)設(shè)置在介電基底5的第二反向側(cè)上的第一導(dǎo)體4-1、4-2、4”-3和4-6。
特別地,為增大諧振結(jié)構(gòu)4的電感值,第一導(dǎo)體4-1、4-2、4”-3和4-6的中間區(qū)段4-2中的至少一個(gè)以曲折樣式4-6布線。換句話說(shuō),第一導(dǎo)體4-1、4-2、4”-3和4-6包括居于諧振結(jié)構(gòu)4的間隙形成區(qū)段4”-3中間的曲折區(qū)段4-6。
在本發(fā)明的上下文中,第一導(dǎo)體4-1、4-2、4”-3和4-6的中間區(qū)段4-2中的至少一個(gè)可說(shuō)是以曲折樣式布置,只要它具有(即,曲折區(qū)段具有)在相反的橫貫(traverse)方向上指向的導(dǎo)電區(qū)段的連續(xù)環(huán)。
在示例性構(gòu)造中,諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體的曲折區(qū)段4-6同樣占據(jù)(在介電基底5的第二反向側(cè)上的)一區(qū)域,該區(qū)域部分地不被輻射結(jié)構(gòu)3遮蓋(在介電基底5的第一側(cè)上)。
這一構(gòu)思的應(yīng)用無(wú)關(guān)于間隙形成區(qū)段是否設(shè)有增大的寬度、是否提供第二導(dǎo)體用于開(kāi)環(huán)型諧振器的電容性負(fù)載,或者是否使用至少一個(gè)過(guò)孔將第一導(dǎo)體的間隙形成區(qū)段中的一個(gè)與第二導(dǎo)體短接。
因此,天線系統(tǒng)40的第一天線元件1可以利用上述諧振電路4的修改中的一者或另一者,如同包含在其中,以適應(yīng)上述原理。在這方面,為簡(jiǎn)明原因,僅參考關(guān)于各種實(shí)施方式的先前描述。
在示例性構(gòu)造中,第一導(dǎo)體4-1、4-2、4”-3和4-6的兩個(gè)間隙形成區(qū)段4”-3中的另一個(gè)(未短接)的端部處具有與其鄰接區(qū)段相比增大的寬度4”-3。
現(xiàn)在參考圖5,示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的天線系統(tǒng)50的截面圖。天線系統(tǒng)50包括第一天線元件1和第二天線元件2。有利地,與先前實(shí)施例相比,這一第五實(shí)施例進(jìn)一步增大了開(kāi)環(huán)型諧振器的電感值。
特別地,這一第五實(shí)施例采用構(gòu)思的方面不僅在于諧振電路4的第一導(dǎo)體具有開(kāi)環(huán)輪廓(諧振電路4作為開(kāi)環(huán)型諧振器所規(guī)定的),而且包含在諧振電路4中的第二導(dǎo)體也具有開(kāi)環(huán)輪廓。
雖然未示出,天線系統(tǒng)50還包括上述的第二天線元件2,從而這一實(shí)施例同樣允許減少均包含在同一天線系統(tǒng)20中的第一天線元件和第二天線元件1、2之間的干擾效應(yīng)。
第一天線元件1包括輻射結(jié)構(gòu)3、至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4和介電基底5。輻射結(jié)構(gòu)3是設(shè)置在介電基底5的第一側(cè)上的導(dǎo)體。所述至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4包括(僅)設(shè)置在介電基底5的第二反向側(cè)上的第一導(dǎo)體4-1、4-2、4*-3和4-6。
為此,至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4包括:
第一,第一導(dǎo)體4-1、4-2、4*-3和4-6設(shè)置在介電基底5的第二側(cè)上,第一導(dǎo)體具有開(kāi)環(huán)輪廓,在第一導(dǎo)體的兩個(gè)區(qū)段4*-3之間形成間隙。另外,第一導(dǎo)體4-1、4-2、4*-3和4-6的兩個(gè)間隙形成區(qū)段4*-3中的至少一個(gè)電連接具有增大的寬度的截留部4-7。
第二,第二導(dǎo)體4*-4以在空間上從輻射結(jié)構(gòu)分離開(kāi)的方式設(shè)置在介電基底5的第一側(cè)上。特別地,第二導(dǎo)體4*-4緊鄰第一導(dǎo)體4-1、4-2和4*-3的兩個(gè)間隙形成區(qū)段4*-3設(shè)置。特別地,第二導(dǎo)體4*-4在介電基底5的第一側(cè)上占據(jù)一區(qū)域,該區(qū)域至少部分地由設(shè)置在介電基底5的第二側(cè)上的截留部4*-7遮蓋。
第三,至少一個(gè)過(guò)孔4-5構(gòu)造成將第一導(dǎo)體4-1、4-2和4*-3的兩個(gè)間隙形成區(qū)段4*-3中的一個(gè)(即,“被遮蓋”的一個(gè))與第二導(dǎo)體4*-4電連接。
基于至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4的這一構(gòu)造,第二導(dǎo)體4*-4適于開(kāi)環(huán)輪廓且該開(kāi)環(huán)輪廓沿與第一導(dǎo)體4-1、4-2和4*-3的開(kāi)環(huán)輪廓相同的方向回轉(zhuǎn)。
有利地,這兩個(gè)開(kāi)環(huán)輪廓導(dǎo)體(即,諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體4-1、4-2和4*-3以及第二導(dǎo)體4*-4)形成具有沿同一方向的雙轉(zhuǎn)彎部(turns)的連續(xù)螺旋。由此,與先前實(shí)施例相比,開(kāi)環(huán)型諧振器的電感值增大。有利地,這一構(gòu)造允許甚至用在小型第一天線元件1中,有助于形成僅僅最小量空間的諧振結(jié)構(gòu)4。
另外,兩個(gè)導(dǎo)體的復(fù)雜構(gòu)造變成必要,以將諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體聯(lián)接在一起,而同時(shí)允許開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的連續(xù)回轉(zhuǎn)。
在示例性構(gòu)造中,通過(guò)以曲折樣式4-6布線第一導(dǎo)體4-1、4-2和4*-3的中間區(qū)段4-2中的至少一個(gè),可以進(jìn)一步增大諧振結(jié)構(gòu)4的電感值。換句話說(shuō),第一導(dǎo)體4-1、4-2、4*-3和4-6包括居于其間隙形成區(qū)段4”-3中間的曲折區(qū)段4-6。
在進(jìn)一步的示例性構(gòu)造中,諧振結(jié)構(gòu)4的第一導(dǎo)體的曲折區(qū)段4-6同樣占據(jù)(在介電基底5的第二反向側(cè)上的)一區(qū)域,該區(qū)域部分地不被輻射結(jié)構(gòu)3遮蓋(在介電基底5的第一側(cè)上)。
現(xiàn)在參考圖6A,顯示了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的天線系統(tǒng)60的截面圖。天線系統(tǒng)60包括第一天線元件1和第二天線元件2。圖6B例示了第一天線元件1的模擬電流分配。
有利地,這一第六實(shí)施例進(jìn)一步改進(jìn)了均包含在第一天線元件1中的輻射單元3和至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4之間的感性耦合。如圖2A所示的類(lèi)似構(gòu)造已經(jīng)參考第一實(shí)施例的可選構(gòu)造討論。
雖然未示出,天線系統(tǒng)60還包括上述的第二天線元件2,從而這一實(shí)施例同樣允許減少均包含在同一天線系統(tǒng)20中的第一天線元件和第二天線元件1、2之間的干擾效應(yīng)。
第一天線元件1包括輻射結(jié)構(gòu)3、至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4和介電基底5。輻射結(jié)構(gòu)3是設(shè)置在介電基底5的第一側(cè)上的導(dǎo)體。該至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4包括(僅)設(shè)置在介電基底5的第二反向側(cè)上的第一導(dǎo)體4-1、4-2和4-3。
天線系統(tǒng)60的輻射結(jié)構(gòu)3包括至少一個(gè)“瓶頸”區(qū)段3-1,以進(jìn)一步增強(qiáng)與至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4的感性耦合。瓶頸區(qū)段3-1增強(qiáng)輻射結(jié)構(gòu)3和至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4之間的阻抗變換比,因此改進(jìn)了有效電流切斷的有效帶寬。此外,能夠有利地應(yīng)用可配置阻抗變換比方面的額外自由度,以優(yōu)化整體的天線系統(tǒng)。
為此,與輻射結(jié)構(gòu)3的鄰接區(qū)段的寬度相比,輻射結(jié)構(gòu)3在遮蓋至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4中的一個(gè)的區(qū)段(即,“瓶頸”區(qū)段3-1)處具有減小的寬度。換句話說(shuō),形成輻射結(jié)構(gòu)3的導(dǎo)體在諧振結(jié)構(gòu)4的“被遮蓋”區(qū)段正上方(或者正下方)具有相同的減小橫截面。
更詳細(xì)地,輻射結(jié)構(gòu)3在遮蓋至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4中的一個(gè)的區(qū)段處包括凹進(jìn)導(dǎo)體(即,具有減小的寬度)。輻射結(jié)構(gòu)3的凹進(jìn)導(dǎo)體面向與至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4中的該一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)相同和/或相反的方向。換句話說(shuō),形成輻射區(qū)段的導(dǎo)體在諧振結(jié)構(gòu)4的“被遮蓋”區(qū)段的正上方(或正下方)構(gòu)造有凹部,該凹部的開(kāi)口沿與諧振結(jié)構(gòu)4的“不被遮蓋”區(qū)段相同的方向或者相反方向指向。
如從圖6B能夠看到的,“瓶頸”區(qū)段3-1集中用于輻射結(jié)構(gòu)3和至少一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)4之間的感性耦合的電流。特別地,在輻射結(jié)構(gòu)3的“瓶頸”區(qū)段3-1處存在一些電流,這些電流相對(duì)于諧振結(jié)構(gòu)的“被遮蓋區(qū)段”上的電流在相反方向上指向。因此,抵消了諧振結(jié)構(gòu)對(duì)于輻射結(jié)構(gòu)3的整體遠(yuǎn)場(chǎng)影響。
最后,上述天線系統(tǒng)的各種實(shí)施方式均可包含在用在車(chē)輛車(chē)頂上的天線模塊中。為引起,除天線系統(tǒng)外,天線模塊包括用于保護(hù)天線系統(tǒng)免受外部影響的殼體、用于布置天線系統(tǒng)的基部、天線匹配電路,和用于將外部電信號(hào)傳送到天線系統(tǒng)的第一天線元件和第二天線元件/從天線系統(tǒng)的第一天線元件和第二天線元件接收電信號(hào)的電連接。另外,車(chē)輛車(chē)頂對(duì)天線系統(tǒng)的第一天線元件和第二天線元件提供了接地平面。
附圖標(biāo)記: