相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求如下申請(qǐng)的權(quán)益：于2011年9月2日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/530,902號(hào)、于2012年2月22日提交的美國(guó)申請(qǐng)第13/402,777號(hào)、于2012年2月22日提交的美國(guó)申請(qǐng)第13/402,806號(hào)、以及于2012年2月22日提交的美國(guó)申請(qǐng)第13/402,817號(hào)，所述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參引合并至本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施方式提供了一種多波段復(fù)合環(huán)形天線(多波段天線)。多波段天線的實(shí)施方式產(chǎn)生兩個(gè)或更多個(gè)頻段的信號(hào)，上述兩個(gè)或多個(gè)頻段能夠彼此獨(dú)立地被調(diào)節(jié)和調(diào)諧。多波段天線的實(shí)施方式包括至少一個(gè)電場(chǎng)輻射器和根據(jù)磁環(huán)形成的至少一個(gè)單極子/偶極子。在特定頻率處，與磁環(huán)的各個(gè)部分組合的上述至少一個(gè)電場(chǎng)輻射器在第一頻段處諧振并輻射電場(chǎng)。在又一特定頻率處，與磁環(huán)的各個(gè)部分組合的上述至少一個(gè)單極子在第二頻段處諧振并輻射電場(chǎng)。磁環(huán)的形狀可以被調(diào)諧以提高在特定頻段處的輻射效率并且使得能夠?qū)崿F(xiàn)天線實(shí)施方式的多波段操作。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代電信設(shè)備的大小不斷減小產(chǎn)生了對(duì)改進(jìn)的天線設(shè)計(jì)的需要。設(shè)備(例如移動(dòng)/蜂窩電話)中的公知天線提供性能上的主要限制之一并且?guī)缀蹩偸钦壑杂谝环N或另一種方式。

具體地，天線的效率對(duì)設(shè)備的性能可以具有較大影響。較有效率的天線將輻射從發(fā)射器提供給它的能量中的較大比例能量。同樣地，由于天線的固有互易性，較有效率的天線將會(huì)將所接收的信號(hào)中的更多轉(zhuǎn)換成電能以由接收器處理。

為了確保最大限度地在收發(fā)器(既作為發(fā)射器又作為接收器進(jìn)行操作的設(shè)備)與天線之間傳輸能量(在接收模式和發(fā)射模式二者中)，二者的阻抗應(yīng)該在幅值上彼此匹配。二者之間的任何不匹配將會(huì)導(dǎo)致次優(yōu)性能，其中在發(fā)射情況下，能量從天線反射回發(fā)射器。當(dāng)作為接收器操作時(shí)，天線的次優(yōu)性能導(dǎo)致比在以其它方式可能的接收功率低的接收功率。

公知的簡(jiǎn)單的環(huán)形天線通常為電流饋入設(shè)備，其主要產(chǎn)生磁(H)場(chǎng)。正因?yàn)槿绱?，它們通常不適合用作發(fā)射器。這對(duì)于小的環(huán)形天線(即小于一個(gè)波長(zhǎng)或具有小于一個(gè)波長(zhǎng)的直徑的環(huán)形天線)尤其如此。相反，電壓饋入天線(例如偶極子)產(chǎn)生電(E)場(chǎng)和H場(chǎng)，并且可以在發(fā)送模式和接收模式下使用。

由環(huán)形天線接收的或者從環(huán)形天線發(fā)送的能量的數(shù)量部分地由其面積確定。通常，每當(dāng)環(huán)的面積減半，取決于應(yīng)用參數(shù)(例如初始尺寸、頻率等)，可被接收的/發(fā)射的能量的數(shù)量減小約3dB。該物理約束常常意味著非常小的環(huán)形天線不能在實(shí)際中使用。

復(fù)合天線為其中激發(fā)橫向磁場(chǎng)(TM)和橫向電場(chǎng)(TE)模式二者以實(shí)現(xiàn)較高的性能益處(例如較高的帶寬(較低的Q)、較大的輻射強(qiáng)度/功率/增益和較高的效率)的那些天線。

在40年代末期，Wheeler和Chu首次檢驗(yàn)電小(ELS)天線的特性。通過(guò)他們的工作，許多數(shù)值公式被創(chuàng)建以描述天線隨著其物理尺寸的減小而出現(xiàn)的限制。Wheeler和Chu提到的ELS天線的限制中特別重要的一個(gè)限制為它們具有大的輻射品質(zhì)因數(shù)Q，在這一點(diǎn)上，它們?cè)谄骄鶗r(shí)間上存儲(chǔ)的能量比它們輻射的多。根據(jù)Wheeler和Chu，ELS天線具有高輻射Q，這導(dǎo)致在天線或匹配網(wǎng)絡(luò)中最小的電阻損耗并且導(dǎo)致通常在1％至50％之間的非常低的輻射效率。其結(jié)果是，自40年代末期開(kāi)始，科學(xué)界已經(jīng)普遍接受ELS天線具有窄帶寬和差的輻射效率。使用ELS天線的無(wú)線通信系統(tǒng)中的現(xiàn)代成就中的許多現(xiàn)代成就來(lái)自調(diào)制方案并且在空中協(xié)議上的嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化，但是現(xiàn)今商業(yè)利用的ELS天線仍然反映Wheeler和Chu首次確定的窄寬帶、低效率屬性。

在90年代早期，Dale M.Grimes和Craig A.Grimes聲稱已經(jīng)在數(shù)學(xué)上建立了在ELS天線中一起操作的TM和TE模式的某些組合，其超越了由Wheeler和Chu理論確定的低輻射Q限制。Grimes和Grimes在1995年5月、出版在IEEE Transactions on ElectromagneticCompatibility上的題為“Bandwidth and Q of Antennas Radiating TE andTM Modes”的期刊中描述了它們的工作。這些聲明引發(fā)了許多爭(zhēng)論，并且導(dǎo)致出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“復(fù)合場(chǎng)天線”，其中激活TM和TE模式二者，這與其中單獨(dú)激活TM或TE模式的“簡(jiǎn)單場(chǎng)天線”形成對(duì)照。復(fù)合場(chǎng)天線的益處已經(jīng)由幾個(gè)備受尊敬的RF專家(包括美國(guó)海軍空戰(zhàn)中心武器分布聘用的專家)在數(shù)學(xué)上進(jìn)行證明，其中他們得出如下證據(jù)：輻射Q低于Wheeler-Chu限制、提高的輻射強(qiáng)度、方向性(增益)、輻射功率和輻射效率(P.L.Overfelft,D.R.Bowling,D.J.White，"Colocated MagneticLoop,Electric Dipole Array Antenna(Preliminary Results),"Interimrept.,1994年9月)。

歸因于元件耦合的不利影響和在設(shè)計(jì)低損耗無(wú)源網(wǎng)絡(luò)來(lái)組合電輻射器和磁輻射器中的相關(guān)困難，復(fù)合場(chǎng)天線被證明是復(fù)雜的且難以物理實(shí)現(xiàn)的。

存在通常由電路板上的金屬的印刷帶組成的二維、非復(fù)合天線的許多示例。然而，這些天線是電壓饋入式的。一個(gè)這樣的天線的示例為平面倒置F型天線(PIFA)。大多數(shù)類似的天線設(shè)計(jì)還主要包括四分之一波長(zhǎng)(或者四分之一波長(zhǎng)的若干倍)、電壓饋入式、偶極子天線。

平面天線也是在本領(lǐng)域所公知的。例如授予Zahn等人的美國(guó)專利5,061,938需要昂貴的聚四氟乙烯基底或類似材料以用于天線操作。授予Shiga的美國(guó)專利5,376,942教示了可以接收但不發(fā)射微波信號(hào)的平面天線。Shiga天線還需要昂貴的半導(dǎo)體基底。授予Nalbandian的美國(guó)專利6,677,901涉及需要滲透比為1:1至1:3的介電常數(shù)的基底并且僅能夠在HF和VHF頻率范圍(3至30MHZ和30至300MHz)內(nèi)操作的平面天線。盡管在常用于普通印刷電路板的廉價(jià)玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂層壓板(例如FR-4)上印刷一些較低頻率器件是公知的，但FR-4中的介電損耗被認(rèn)為太高，并且對(duì)于以微波頻率使用的這樣的基底，介電常數(shù)未足夠緊密地被控制。由于這些原因，更常用氧化鋁基底。另外，這些平面天線中沒(méi)有一個(gè)是復(fù)合環(huán)形天線。

復(fù)合場(chǎng)天線就帶寬、頻率、增益和輻射強(qiáng)度方面提高的性能的基礎(chǔ)源自存儲(chǔ)在天線的近場(chǎng)中的能量的影響。在RF天線設(shè)計(jì)中，期望將提供給天線的能量盡可能多地轉(zhuǎn)換成輻射功率。存儲(chǔ)在天線近場(chǎng)中的能量歷來(lái)被稱為無(wú)功功率并且用于限制可以被輻射的功率的數(shù)量。當(dāng)討論復(fù)雜功率時(shí)，存在實(shí)部和虛(常常被稱為“無(wú)功”)部。實(shí)功率離開(kāi)源并且不再返回，然而虛功率或無(wú)功功率趨于圍繞源的固定位置(半波長(zhǎng)內(nèi))振蕩并與源相互作用，從而影響天線的操作。出現(xiàn)的來(lái)自多個(gè)源的實(shí)功率是直接相加的，而虛功率的多個(gè)源可以是相加的或者相減的(抵消)。復(fù)合天線的益處在于：其由TM(電偶極子)源和TE(磁偶極子)源二者驅(qū)動(dòng)，這使得工程師能夠創(chuàng)造使用先前在簡(jiǎn)單場(chǎng)天線中不可用的無(wú)功抵消的設(shè)計(jì)，從而提高天線的實(shí)功率傳輸特性。

為了能夠消除在復(fù)合天線中的無(wú)功功率，電場(chǎng)和磁場(chǎng)彼此正交地工作是必要的。盡管已經(jīng)提議了對(duì)發(fā)射電場(chǎng)必要的電場(chǎng)輻射器和對(duì)生成磁場(chǎng)必要的磁環(huán)的許多布置，但所有這樣的設(shè)計(jì)總是基于三維天線來(lái)解決。例如，授予McLean的美國(guó)專利7,215,292需要在平行平面中的一對(duì)磁環(huán)，其中第三平行平面上的電偶極子位于成對(duì)的磁環(huán)之間。授予Grimes等的美國(guó)專利6,437,750需要兩對(duì)磁環(huán)和電偶極子被物理布置成彼此正交。McLean提交的美國(guó)專利申請(qǐng)US2007/0080878教示了其中磁偶極子和電偶極子同樣處于正交平面的布置。

共同擁有的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/878,016號(hào)教示了線性極化、多層平面復(fù)合環(huán)形天線。共同擁有的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/878,018教示了線性極化、單側(cè)復(fù)合環(huán)形天線。最后，共同擁有的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/878,020號(hào)教示了線性極化、自含式復(fù)合環(huán)形天線。這些共同擁有的專利申請(qǐng)與現(xiàn)有天線的不同處在于它們?yōu)槿缦聫?fù)合環(huán)形天線：該復(fù)合環(huán)形天線具有沿兩個(gè)維度物理布置的一個(gè)或更多個(gè)磁環(huán)以及一個(gè)或更多個(gè)電場(chǎng)輻射器，而不需要如在McLean和Grimes等做出的天線設(shè)計(jì)中的磁環(huán)和電場(chǎng)輻射器的三維布置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開(kāi)，提供了一種多層平面多波段天線，包括：磁環(huán)，所述磁環(huán)位于第一平面上并且被配置成生成磁場(chǎng)，所述磁環(huán)形成兩個(gè)或更多個(gè)水平部段以及兩個(gè)或更多個(gè)垂直部段，所述兩個(gè)或更多個(gè)水平部段以及所述兩個(gè)或更多個(gè)垂直部段之間形成基本上90度的角，所述兩個(gè)或更多個(gè)水平部段當(dāng)中的第一水平部段發(fā)射低頻段的第一電場(chǎng)，所述兩個(gè)或更多個(gè)水平部段當(dāng)中的第二水平部段發(fā)射高頻段的第二電場(chǎng)，其中，所述磁環(huán)具有增加至所述多波段天線的總感抗的第一感抗；以及寄生電場(chǎng)輻射器，所述寄生電場(chǎng)輻射器位于所述第一平面下方的第二平面上，所述寄生電場(chǎng)輻射器的至少一半位于所述第二平面上的如下位置處：如果該位置在所述第一平面上，則該位置將使得所述寄生電場(chǎng)輻射器置于所述磁環(huán)內(nèi)，所述寄生電場(chǎng)輻射器未耦接至所述磁環(huán)，所述寄生電場(chǎng)輻射器被配置成發(fā)射所述低頻段的第三電場(chǎng)，所述第三電場(chǎng)加強(qiáng)了所述第一電場(chǎng)并且與所述磁場(chǎng)正交，其中，所述寄生電場(chǎng)輻射器具有增加至所述多波段天線的總?cè)菘沟牡谝蝗菘?，其中，所述寄生電?chǎng)輻射器與所述磁環(huán)之間的物理布置導(dǎo)致增加至所述總?cè)菘沟牡诙菘?，并且其中，所述總感抗與所述總?cè)菘够旧掀ヅ洹?/p>

附圖說(shuō)明

圖1A是根據(jù)實(shí)施方式的單側(cè)2.4GHz(千兆赫)自含式、圓極化、復(fù)合環(huán)形天線的平面圖；

圖1B示出了圖1A的2.4GHz天線，其中右旋圓極化信號(hào)沿正z方向傳播且左旋圓極化信號(hào)沿負(fù)z方向傳播；

圖2A是根據(jù)實(shí)施方式的單側(cè)402MHz自含式、圓極化、復(fù)合環(huán)形天線的平面圖，其中該天線具有沿兩個(gè)最小反射電流點(diǎn)定位的兩個(gè)電場(chǎng)輻射器；

圖2B是示出圖2A的單側(cè)402MHz天線的回波損耗的圖；

圖3是單側(cè)402MHz自含式、圓極化、復(fù)合環(huán)形天線的實(shí)施方式的平面圖，其中該天線使用雙延遲環(huán)；

圖4是雙側(cè)402MHz自含式、圓極化、復(fù)合環(huán)形天線的實(shí)施方式的一側(cè)的平面圖，其中該天線使用一個(gè)電場(chǎng)輻射器和在天線背面的用作第二電場(chǎng)輻射器的貼片；

圖5是雙側(cè)402MHz自含式、圓極化、復(fù)合環(huán)形天線的實(shí)施方式的一側(cè)的平面圖，其中該天線使用一個(gè)電場(chǎng)輻射器、在天線背面的用作第二電場(chǎng)輻射器的貼片以及延遲環(huán)和短截線的組合；

圖6是雙側(cè)402MHz自含式、圓極化、復(fù)合環(huán)形天線的實(shí)施方式的一側(cè)的平面圖，其中該天線使用三個(gè)短截線來(lái)調(diào)節(jié)電場(chǎng)輻射器與在天線背面的用作第二電場(chǎng)輻射器的背面貼片之間的延遲；

圖7是雙側(cè)402MHz自含式、圓極化、復(fù)合環(huán)形天線的實(shí)施方式的一側(cè)的平面圖，其中該天線含有具有電延長(zhǎng)電場(chǎng)輻射器的正交走線的電場(chǎng)輻射器、在天線背面的用作第二電場(chǎng)輻射器的背面貼片、基本上拱形的延遲環(huán)和短截線；

圖8A是示出寄生輻射器和在天線背面平面上的電容性貼片的雙側(cè)700MHz至2100MHz多波段天線的實(shí)施方式的平面圖；

圖8B是圖8A中所示的多波段天線的平面圖，其中進(jìn)一步示出在多波段天線中形成的磁環(huán)；

圖9A是具有電場(chǎng)輻射器和從磁環(huán)形成的單極子的、產(chǎn)生兩個(gè)頻段的2.4GHz/5.8GHz多波段天線的實(shí)施方式的平面圖；

圖9B示出了圖9A的2.4GHz/5.8GHz多波段天線的回波損耗；

圖10是具有電場(chǎng)輻射器和從磁環(huán)形成的偶極子的、產(chǎn)生兩個(gè)頻段的2.4GHz/5.8GHz多波段天線的實(shí)施方式的平面圖；

圖11A和圖11B是初級(jí)LTE天線的實(shí)施方式的頂部平面和底部平面的平面圖；

圖12示出了2.4GHz/5.8GHz單側(cè)、多波段CPL天線的實(shí)施方式，其中該天線具有從輻射器的左側(cè)向下延伸的基本上曲線形走線和從磁環(huán)的第一臂向下延伸的矩形磚形部；以及

圖13示出了2.4GHz/5.8GHz單側(cè)、多波段CPL天線的替選實(shí)施方式，其中該天線具有從輻射器的左側(cè)向下延伸的基本上曲線形走線和從磁環(huán)的第一臂向上延伸的矩形磚形部。

具體實(shí)施方式

實(shí)施方式提供了單側(cè)且多層圓極化、自含式、復(fù)合環(huán)形天線(圓極化CPL天線)。圓極化CPL天線的實(shí)施方式通過(guò)如下來(lái)產(chǎn)生圓極化信號(hào)：通過(guò)使用物理地被定向成彼此正交的兩個(gè)電場(chǎng)輻射器，并且通過(guò)確保兩個(gè)電場(chǎng)輻射器被定位成使得兩個(gè)電場(chǎng)輻射器之間的電延遲導(dǎo)致兩個(gè)電場(chǎng)輻射器發(fā)射其各自的異相的電場(chǎng)。確保兩個(gè)電場(chǎng)輻射器之間的適當(dāng)電延遲還保持了天線的高效率并且其還改善了天線的軸比。

單側(cè)復(fù)合環(huán)形天線、多層復(fù)合環(huán)形天線和自含式復(fù)合環(huán)形天線在美國(guó)專利申請(qǐng)第12/878,016號(hào)、第12/878,018號(hào)、第12/878,020號(hào)中進(jìn)行了討論，上述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參引合并至本文中。

圓極化是指其中當(dāng)由天線生成的電磁波離開(kāi)天線通過(guò)空間傳播時(shí)電場(chǎng)和磁場(chǎng)不斷旋轉(zhuǎn)同時(shí)保持它們各自的正交性的現(xiàn)象。圓極化可以比線性極化更好穿透水分和障礙物。這使得它適用于潮濕環(huán)境、具有許多建筑物和樹(shù)木的都市區(qū)以及衛(wèi)星應(yīng)用。

對(duì)于線性極化天線，獨(dú)立設(shè)備的發(fā)射器和接收器必須具有相似的定向以使得接收器能夠從發(fā)射器接收最強(qiáng)的信號(hào)。例如，如果發(fā)射器被垂直地定向，則接收器也應(yīng)當(dāng)被垂直地定向以便接收最強(qiáng)的信號(hào)。另一方面，如果發(fā)射器被垂直定向，但接收器以一定的角度稍微偏斜或傾斜而非垂直，則將接收到較弱的信號(hào)。類似地，如果發(fā)射器以一定的角度偏斜而接收器垂直，則接收器將接收到較弱的信號(hào)。這對(duì)于如下某些類型的移動(dòng)設(shè)備(例如基于蜂窩網(wǎng)的電話)是顯著的問(wèn)題：其中電話中的接收器可能具有不斷改變的方向，或者其中具有最佳信號(hào)強(qiáng)度的電話的方向同樣還是用戶最不舒適的方向。因此，當(dāng)設(shè)計(jì)待用于便攜式電子設(shè)備或用于衛(wèi)星接收器的天線時(shí)，無(wú)法預(yù)測(cè)接收設(shè)備的方向，這因此導(dǎo)致接收器的性能下降。在便攜式電子設(shè)備情況下，取決于用戶在使用便攜式電子設(shè)備時(shí)正在做什么，接收器的方向必然無(wú)法預(yù)測(cè)地改變。

解決該問(wèn)題的可能方案為使用以不同方向布置的多個(gè)接收器或多個(gè)發(fā)射器，從而提高由接收器接收的信號(hào)的質(zhì)量。例如，第一接收器可以是垂直的，第二接收器可以以45度角定向，并且第三接收器可以是水平的。這將使接收器能夠接收線性垂直極化信號(hào)、線性水平極化信號(hào)和一定角度的線性極化信號(hào)。在此情況下，當(dāng)從發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)與接收器之一的方向匹配時(shí)，接收器將接收到最強(qiáng)的信號(hào)。然而，使用多個(gè)接收器/發(fā)射器需要較大的接收/發(fā)送設(shè)備來(lái)容置多個(gè)接收器/發(fā)射器。另外，需要運(yùn)轉(zhuǎn)另外的接收器/發(fā)射器的功率消耗抵消了多個(gè)接收器/發(fā)射器的益處。

在圓極化中，當(dāng)所傳播的信號(hào)自行不斷旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)射器和接收器不需要被相似地定向。因此，不管接收器的方向如何，接收器將會(huì)接收到相同的信號(hào)強(qiáng)度。如所指出的，在圓極化中，當(dāng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)通過(guò)空間傳播時(shí)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)不斷地旋轉(zhuǎn)同時(shí)保持它們各自的正交性。

圖1A示出具有約2.92厘米的長(zhǎng)度和約2.92厘米的高度的、單側(cè)、2.4GHz、圓極化CPL天線100的實(shí)施方式。盡管特定的尺寸被指出用于該天線設(shè)計(jì)和本文中所公開(kāi)的其他實(shí)施方式，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限于特定的大小或操作頻率，并且在不背離本發(fā)明教示的情況下可以開(kāi)發(fā)使用不同大小、頻率、部件和操作特性的天線。

天線100包括磁環(huán)102、直接耦接至磁環(huán)102的第一電場(chǎng)輻射器104和與第一電場(chǎng)輻射器104正交的第二電場(chǎng)輻射器106。電場(chǎng)輻射器104和106二者在物理上位于磁環(huán)102的內(nèi)部。盡管電場(chǎng)輻射器104和106還可以被定位在磁環(huán)的外部，但優(yōu)選地使電場(chǎng)輻射器104和106位于磁環(huán)的內(nèi)部以使天線性能最大化。第一電場(chǎng)輻射器104和第二電場(chǎng)輻射器106二者為四分之一波長(zhǎng)單極子，但替選實(shí)施方式可以使用為四分之一波長(zhǎng)的某些倍數(shù)的單極子。

復(fù)合環(huán)形天線能夠以發(fā)送和接收模式二者進(jìn)行操作，從而能夠?qū)崿F(xiàn)比公知環(huán)形天線高的性能。CPL天線的兩個(gè)主要部件為生成磁場(chǎng)(H場(chǎng))的磁環(huán)和發(fā)射電場(chǎng)(E場(chǎng))的電場(chǎng)輻射器。H場(chǎng)和E場(chǎng)必須彼此正交以使得由天線發(fā)射的電磁波能夠有效地通過(guò)空間傳播。為了實(shí)現(xiàn)該效果，電場(chǎng)輻射器被定位在沿磁環(huán)的約90度電位置或約270度電位置處。H場(chǎng)和E場(chǎng)的正交性還可以通過(guò)將電場(chǎng)輻射器定位在沿磁環(huán)的、其中流經(jīng)磁環(huán)的電流處于反射最小的點(diǎn)處來(lái)實(shí)現(xiàn)。沿CPL天線的磁環(huán)的、其中電流處于反射最小的點(diǎn)取決于磁環(huán)的幾何形狀。例如，其中電流處于反射最小的點(diǎn)可以被初步確定為磁環(huán)的第一區(qū)域。在對(duì)磁環(huán)添加或移除金屬以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配之后，其中電流處于反射最小的點(diǎn)可以從第一區(qū)域改變到第二區(qū)域。

回到圖1A，電場(chǎng)輻射器104和106可以在相同的90度或270度連接點(diǎn)處或者在其中流經(jīng)磁環(huán)102的電流處于反射最小的同一連接點(diǎn)處耦接至磁環(huán)102?？商孢x地，第一電場(chǎng)輻射器可以被定位在沿磁環(huán)的、其中電流處于反射最小的第一點(diǎn)，并且第二電場(chǎng)輻射器可以被定位在沿磁環(huán)的、其中電流也處于反射最小的不同點(diǎn)。電場(chǎng)輻射器不必直接耦接至磁環(huán)?？商孢x地，電場(chǎng)輻射器中的每個(gè)電場(chǎng)輻射器可以使用窄的電氣走線連接至磁環(huán)102以便增加電感性延遲。特別地，當(dāng)電場(chǎng)輻射器位于磁環(huán)內(nèi)時(shí)，必須注意確保輻射器不與天線的其他部分(例如下面進(jìn)一步描述的過(guò)渡部108或地網(wǎng)110)電耦接，這可能破壞天線的性能或可操作性，除非期望一些形式的耦合(如下面進(jìn)一步所描述的)。

如所指出的，天線100包括用于第一電場(chǎng)輻射器104和第二電場(chǎng)輻射器106的過(guò)渡部108和地網(wǎng)110。過(guò)渡部108包括磁環(huán)102的、具有比磁環(huán)102的寬度大的寬度的部分。下面將進(jìn)一步描述過(guò)渡部108的功能。內(nèi)置地網(wǎng)110使得天線100能夠完全獨(dú)立于任何接地平面或者使用天線的產(chǎn)品的機(jī)架。天線100的實(shí)施方式、圓極化CPL天線的類似的替選實(shí)施方式不必包括過(guò)渡部和/或地網(wǎng)。

過(guò)渡部部分地延遲在磁環(huán)周圍的電壓分布并且設(shè)置地網(wǎng)的阻抗，以使得出現(xiàn)在磁環(huán)和過(guò)渡部中的電壓不會(huì)抵消正在由電場(chǎng)輻射器發(fā)射的電壓。當(dāng)在天線中將地網(wǎng)和電場(chǎng)輻射器定位成彼此相位相差180度時(shí)，無(wú)論附近任何接地平面如何，均可以提高天線的增益。還應(yīng)當(dāng)理解，可以調(diào)節(jié)過(guò)渡部的長(zhǎng)度和寬度以與出現(xiàn)在地網(wǎng)中的電壓進(jìn)行匹配。

天線100還可以包括平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器112。平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器為一種電變換器，其可以將關(guān)于接地(差分)平衡的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成不平衡(單端)的信號(hào)，反之亦然。具體地，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器對(duì)共模信號(hào)呈現(xiàn)高阻抗而對(duì)差模信號(hào)呈現(xiàn)低阻抗。平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器112用于消除共模電流。另外，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器112將天線100調(diào)諧到期望的輸入阻抗并且對(duì)整個(gè)磁環(huán)102的阻抗進(jìn)行調(diào)諧。平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器112基本上為三角形并且包括由中間間隙114分開(kāi)的兩個(gè)部分。天線100的替選實(shí)施方式以及類似地自含式CPL天線和圓極化CPL天線的替選實(shí)施方式不必包括平衡-不平衡器轉(zhuǎn)換器。

可以基于天線的操作頻率設(shè)置過(guò)渡部108的長(zhǎng)度。對(duì)于其中波長(zhǎng)較短的較高頻率天線，可以使用較短的過(guò)渡部。另一方面，對(duì)于其中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的較低頻率天線，可以使用較長(zhǎng)的過(guò)渡部108?？梢元?dú)立于地網(wǎng)110來(lái)調(diào)節(jié)過(guò)渡部108。

地網(wǎng)110被稱為是內(nèi)置的，原因是地網(wǎng)110由磁環(huán)102形成。因此，自含式地網(wǎng)天線不需要由使用天線的設(shè)備來(lái)提供接地平面?？梢愿鶕?jù)需要調(diào)節(jié)地網(wǎng)110的長(zhǎng)度以獲得期望的天線性能。

在簡(jiǎn)單的、四分之一波長(zhǎng)的單極子的情況下，接地平面和地網(wǎng)為同一個(gè)。然而，接地平面和地網(wǎng)不一定必需相同。接地平面為參考相位點(diǎn)所在的地方，而地網(wǎng)為設(shè)置遠(yuǎn)場(chǎng)極化的那個(gè)。在自含式CPL天線的情況下，過(guò)渡部用于產(chǎn)生相對(duì)于地網(wǎng)的180度相位延遲，其還將與接地相對(duì)應(yīng)的參考相位點(diǎn)移動(dòng)到地網(wǎng)中，從而使天線獨(dú)立于天線所連接到的設(shè)備。當(dāng)在磁環(huán)的端部包含平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器時(shí)，則磁環(huán)的兩端為天線的接地。如果天線未包含平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器，則磁環(huán)的距電場(chǎng)輻射器約180度的部分仍將充當(dāng)接地平面。

天線100的實(shí)施方式不限于包括過(guò)渡部108和/或地網(wǎng)110。因此，天線100可以不包括過(guò)渡部108但仍包括地網(wǎng)110?？商孢x地，天線100可以不包括過(guò)渡部108或地網(wǎng)110。如果天線100未包括地網(wǎng)110，則天線100的增益和效率將會(huì)略有下降。如果天線100未包括地網(wǎng)，電場(chǎng)輻射器仍將尋找距電場(chǎng)輻射器約180度的可用作地網(wǎng)的地網(wǎng)，例如金屬片(例如圖1A的磁環(huán)102左側(cè))。盡管磁環(huán)102的左側(cè)(在無(wú)地網(wǎng)情況下)可以以類似的方式起作用，但它將不會(huì)像包括具有比磁環(huán)102的寬度大的寬度的地網(wǎng)110那樣有效(由于其減小的寬度)。換言之，連接至沿磁環(huán)的最小反射電流點(diǎn)的任何部件將尋找距該最小反射電流點(diǎn)180度的地網(wǎng)。在天線100中，地網(wǎng)110被定位成距用于電場(chǎng)輻射器104和106的最小反射電流點(diǎn)約180度。然而，如以上所指出的，盡管地網(wǎng)110具有益處，但移除地網(wǎng)110對(duì)天線100的增益和性能僅具有邊際影響。

盡管圖1A示出了具有水平定向的第一電場(chǎng)輻射器和垂直定向的第二電場(chǎng)輻射器的天線100的平面圖，但在一些實(shí)施方式中，電場(chǎng)輻射器可以沿同一平面上不同的角度進(jìn)行定向。盡管兩個(gè)電場(chǎng)輻射器的精確位置可以改變，但重要的是將兩個(gè)電場(chǎng)輻射器定位成彼此正交從而天線100操作為圓極化CPL天線。例如，第一電場(chǎng)輻射器可以以45度角傾斜，其中電氣走線將傾斜的第一電場(chǎng)輻射器耦接至磁環(huán)。第二電場(chǎng)輻射器僅需要與第一電場(chǎng)輻射器正交以使得天線能夠產(chǎn)生圓極化信號(hào)。在這樣的實(shí)施方式中，由兩個(gè)相交的電場(chǎng)輻射器形成的基本上十字的形狀將傾斜45度。

圓極化CPL天線100為平面的。因此，在與由天線100形成的平面垂直的、沿正z方向的第一方向上發(fā)送右旋圓極化(RHCP)。在與第一方向相反、沿負(fù)z方向的第二方向上發(fā)送左旋圓極化(LHCP)。圖1B示出了RHCP 120從天線100的正面輻射而LHCP 122從天線100的背面輻射。

在較低頻率處，如果第一電場(chǎng)輻射器與第二電場(chǎng)輻射器之間沒(méi)有足夠的延遲，則布置與第二電場(chǎng)正交的第二電場(chǎng)輻射器可能會(huì)不起作用。如果兩個(gè)電場(chǎng)輻射器之間沒(méi)有足夠的延遲，則兩個(gè)電場(chǎng)輻射器可能同時(shí)發(fā)射其各自的電場(chǎng)或者可能發(fā)射未足夠異相的電場(chǎng)，從而導(dǎo)致其電場(chǎng)的抵消。電場(chǎng)抵消導(dǎo)致較低的天線效率和增益，原因是電場(chǎng)中較少部分被發(fā)射到空間中。這也可能導(dǎo)致十字極化天線而非圓極化天線。

作為解決方案，返回參照?qǐng)D1A，兩個(gè)電場(chǎng)輻射器可以沿磁環(huán)的不同點(diǎn)定位。因此，第二電場(chǎng)輻射器106不必被定位在第一電場(chǎng)輻射器104的頂部。例如，電場(chǎng)輻射器之一可以被定位在90度相位點(diǎn)，而第二電場(chǎng)輻射器可以被定位在270度相位點(diǎn)。如上所指出的，CPL天線中的磁環(huán)可以具有沿磁環(huán)的、其中電流處于反射最小的多個(gè)點(diǎn)。電場(chǎng)輻射器之一則可以被定位在其中電流處于反射最小的第一點(diǎn)，而第二電場(chǎng)輻射器可以被定位在其中電流同樣處于反射最小的第二點(diǎn)。

在圖1A的天線100中，電場(chǎng)輻射器104和106二者連接在相同的反射最小點(diǎn)處。然而，如圖2A中所示出的，在天線100的替選實(shí)施方式中，第一電場(chǎng)輻射器104可以連接至沿磁環(huán)102的第一點(diǎn)，而第二電場(chǎng)輻射器106可以連接至沿磁環(huán)102的第二點(diǎn)。然而，同樣如圖2A所示，如所指出的，兩個(gè)電場(chǎng)輻射器即使在物理上沒(méi)有彼此接觸，但對(duì)于天線仍需要被定位成相對(duì)于彼此正交以具有圓極化。

在圖1A的以2.4GHz的頻率工作的天線100中，第一電場(chǎng)發(fā)射器104與第二電場(chǎng)發(fā)射器106之間的距離105足夠長(zhǎng)以確保第一電場(chǎng)輻射器104與第二電場(chǎng)輻射器106異相。在天線100中，中心點(diǎn)107為第二電場(chǎng)輻射器的饋點(diǎn)(feed point)。

在天線100中，電流經(jīng)由平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器112的右半部沿磁環(huán)102流入天線100、流入第一電場(chǎng)輻射器104、流入第一電場(chǎng)輻射器106、流過(guò)過(guò)渡部108、流過(guò)地網(wǎng)110以及通過(guò)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器112的左半部流出。

圖2A示出單側(cè)、402MHz、自含式、圓極化CPL天線200的實(shí)施方式。天線200包括沿兩個(gè)不同反射最小點(diǎn)定位的兩個(gè)電場(chǎng)輻射器204和206。402MHz天線200具有約15厘米的長(zhǎng)度和約15厘米的高度。天線200不包括過(guò)渡部，但它包括地網(wǎng)208。地網(wǎng)208跨越磁環(huán)202的左側(cè)的長(zhǎng)度并且具有為磁環(huán)202的寬度的兩倍的寬度。然而，這些尺寸并不固定并且地網(wǎng)長(zhǎng)度和寬度可以被調(diào)諧以使天線的增益和性能最大化。天線200還包括平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器210，然而天線200的替選實(shí)施方式不必包含平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器210。在天線200中，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器210在物理上位于磁環(huán)202的內(nèi)部。然而，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器210還可以在物理上定位在磁環(huán)202的外部。

在天線200中，電流經(jīng)由平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器210的右半部在饋點(diǎn)216處流入天線200。然后電流沿磁環(huán)202向右流動(dòng)。第一電場(chǎng)輻射器204被定位在沿磁環(huán)202的底部半段位于平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器210的右側(cè)。電流流入第一電場(chǎng)輻射器204并沿著第一電場(chǎng)輻射器204的整個(gè)長(zhǎng)度流動(dòng)、繼續(xù)沿磁環(huán)202流動(dòng)并且流經(jīng)延遲環(huán)212。然后電流流經(jīng)第二電場(chǎng)輻射器206的整個(gè)長(zhǎng)度并且繼續(xù)流經(jīng)磁環(huán)202的頂側(cè)、流經(jīng)地網(wǎng)208并且流入延遲短截線214等。

如所指出的，天線200包括突出到磁環(huán)202中的第一延遲環(huán)212。延遲環(huán)212用于調(diào)節(jié)第一電場(chǎng)輻射器204與第二電場(chǎng)輻射器206之間的延遲。第一電場(chǎng)輻射器204被定位在90度相位點(diǎn)處，而第二電場(chǎng)輻射器206被定位在180度相位點(diǎn)處。兩個(gè)電場(chǎng)輻射器204和206的寬度是相同的?？梢愿淖儍蓚€(gè)電場(chǎng)輻射器204和206的寬度和長(zhǎng)度以調(diào)諧天線的操作頻率，并且調(diào)諧天線的軸比。

軸比為電場(chǎng)的正交分量之比。圓極化場(chǎng)由等幅度的兩個(gè)正交的電場(chǎng)分量組成。例如，如果電場(chǎng)分量的幅度為不相等或幾乎相等，則結(jié)果為橢圓極化場(chǎng)。軸比是通過(guò)對(duì)沿第一方向的第一電場(chǎng)除以與第一電場(chǎng)正交的第二電場(chǎng)取對(duì)數(shù)來(lái)計(jì)算出的。在圓極化天線中，期望使軸比最小化。

可以根據(jù)需要來(lái)調(diào)諧延遲環(huán)212的長(zhǎng)度和寬度以及組成延遲環(huán)212的走線的厚度以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電場(chǎng)輻射器之間的必要延遲。使延遲環(huán)212突出到磁環(huán)202中(即定位在磁環(huán)202的內(nèi)部)，優(yōu)化了天線200的軸比。然而，延遲環(huán)212還可以突出到磁環(huán)202的外部。換言之，延遲環(huán)212增加了第一電場(chǎng)輻射器204與第二電場(chǎng)輻射器206之間的電長(zhǎng)度。延遲環(huán)212不需要為基本上矩形形狀。延遲環(huán)212的實(shí)施方式可以為將會(huì)顯著減慢電子沿延遲環(huán)212的流動(dòng)的曲線的、鋸齒的或者任何其他形狀，從而確保電場(chǎng)輻射器彼此異相。

可以將一個(gè)或更多個(gè)延遲環(huán)添加到天線以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電場(chǎng)輻射器之間的適當(dāng)延遲。例如，圖2A示出了具有單個(gè)延遲環(huán)212的天線200。然而，除了具有單個(gè)延遲環(huán)212，天線200的替選實(shí)施方式可以具有兩個(gè)或更多個(gè)延遲環(huán)。

天線200還包括在磁環(huán)202的左側(cè)上的短截線214。短截線214直接耦接至磁環(huán)202。短截線214電容性地耦接至第二電場(chǎng)輻射器206，從而電延長(zhǎng)電場(chǎng)輻射器206以將阻抗匹配調(diào)諧到一定波段。在天線200中，第二電場(chǎng)輻射器206不能被物理地制作的較長(zhǎng)，原因是以這種方式延長(zhǎng)電場(chǎng)輻射器206將使電場(chǎng)輻射器206電容性地耦接至地網(wǎng)208，從而使天線的性能降低。

如以上所指出的，如圖2A所示，第二電場(chǎng)輻射器206正常地需要比其在圖2A所示的長(zhǎng)度長(zhǎng)。具體地，第二電場(chǎng)輻射器206將不得不被加長(zhǎng)差不多短截線214的長(zhǎng)度。然而，使電場(chǎng)輻射器206較長(zhǎng)，其將會(huì)電容性地地耦接至磁環(huán)202的左側(cè)。短截線的使用使得第二電場(chǎng)輻射器能夠呈現(xiàn)電較長(zhǎng)。電場(chǎng)輻射器206的電長(zhǎng)度可以通過(guò)沿磁環(huán)202的左側(cè)上下移動(dòng)短截線214來(lái)調(diào)諧。將短截線214沿磁環(huán)202的左側(cè)移動(dòng)得較高導(dǎo)致電場(chǎng)輻射器206為電較長(zhǎng)。另一方面，將短截線214沿磁環(huán)202的左側(cè)移動(dòng)得較低導(dǎo)致電場(chǎng)輻射器206呈現(xiàn)電較短。電場(chǎng)輻射器206的電長(zhǎng)度還可以通過(guò)改變短截線214的物理大小來(lái)調(diào)諧。

圖2B是示出在無(wú)短截線214情況下的天線200的回波損耗的曲線圖。因此，圖2B示出包括具有不同電長(zhǎng)度的兩個(gè)電場(chǎng)輻射器的天線200的回波損耗。當(dāng)兩個(gè)電場(chǎng)輻射器為不同電長(zhǎng)度時(shí)，回波損耗示出在不同頻率處的兩個(gè)跌落。第一跌落220和第二跌落222對(duì)應(yīng)于天線的阻抗匹配的頻率。每個(gè)電場(chǎng)輻射器產(chǎn)生其自己的諧振。就回波損耗而言，每個(gè)諧振分別產(chǎn)生多個(gè)跌落。在天線200中，由于第一電場(chǎng)輻射器204沿磁環(huán)202更靠近饋點(diǎn)216，所以第一電場(chǎng)輻射器204產(chǎn)生比第二電場(chǎng)輻射器206稍高的諧振，該稍高的諧振與第二跌落相對(duì)應(yīng)。在另一方面，由于饋點(diǎn)216與第二電場(chǎng)輻射器206之間的較長(zhǎng)長(zhǎng)度，第二電場(chǎng)輻射器206產(chǎn)生較低的諧振，該較低的諧振與第一跌落220相對(duì)應(yīng)。如以上所提的，短截線214電延長(zhǎng)第二電場(chǎng)輻射器206。這因此使第一跌落220移動(dòng)并使第一跌落220與第二跌落222相匹配。

圖3是示出具有兩個(gè)延遲環(huán)的、單側(cè)、402MHz、自含式、圓極化天線300的平面圖。天線300具有約15厘米的長(zhǎng)度和約15厘米的高度。天線300包括磁環(huán)302、沿其中電流處于反射最小的第一點(diǎn)定位的第一電場(chǎng)輻射器304、沿其中電流處于反射最小的第二點(diǎn)定位的第二電場(chǎng)輻射器306。天線300還包括地網(wǎng)308和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器310。與來(lái)自圖2A的天線200相比，天線300未包含短截線214，但包括兩個(gè)延遲環(huán)：沿磁環(huán)302的右側(cè)的第一延遲環(huán)312和沿磁環(huán)302左側(cè)的第二延遲環(huán)314。第二延遲環(huán)314用于調(diào)節(jié)兩個(gè)電場(chǎng)輻射器304與406之間的電延遲。在天線300中，第二延遲環(huán)314的頂部316電容性地耦接至第二電場(chǎng)輻射器306，其通過(guò)電延長(zhǎng)第二電場(chǎng)輻射器306來(lái)執(zhí)行與天線200的短截線214相似的功能。

當(dāng)天線包括兩個(gè)或更多個(gè)延遲環(huán)時(shí)，兩個(gè)或更多個(gè)延遲環(huán)不必具有相同的尺寸。例如，在天線300中，第一延遲環(huán)312幾乎為第二延遲環(huán)314一半那么小?？商孢x地，第二延遲環(huán)314可以由兩個(gè)較小的延遲環(huán)來(lái)代替。可以將延遲環(huán)添加到磁環(huán)的任何一側(cè)，并且單個(gè)天線可以在磁環(huán)的一側(cè)或更多側(cè)具有延遲環(huán)。

在不使用延遲環(huán)的情況下通過(guò)增加磁環(huán)的總長(zhǎng)度可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電場(chǎng)輻射器之間的適當(dāng)延遲。因此，延遲環(huán)302在其不包含延遲環(huán)312和314的情況下將需要為更大以確保第一電場(chǎng)輻射器304與第二電場(chǎng)輻射器306之間的適當(dāng)延遲。因此，在天線設(shè)計(jì)期間，使用延遲環(huán)可以被用作空間節(jié)約技術(shù)，即，可以通過(guò)將各種部件移動(dòng)至磁環(huán)302的內(nèi)部上的物理位置來(lái)減小天線的整體大小。

圖2A和圖3為具有其角部以約45度角切割的磁環(huán)的天線的示例。以一定角度切割磁環(huán)的角部提高了天線的效率。磁環(huán)具有形成約90度角的角部影響流經(jīng)磁環(huán)的電流的流動(dòng)。當(dāng)流經(jīng)磁環(huán)的電流擊中90度角的角部時(shí)，其將使電流反彈，其中所反射的電流或者逆著主電流流動(dòng)或者形成渦流池。由于90度角部而造成的能量損耗可能負(fù)面影響天線的性能，特別是在較小的天線實(shí)施方式中。以約45度角切割磁環(huán)的角部改善了電流在磁環(huán)的角部周圍的流動(dòng)。因此，成角度的角部使得電流中的電子在其流經(jīng)磁環(huán)時(shí)被較少地阻礙。盡管以45度角切割角部為優(yōu)選的，但以與45度不同的角度切割的替選實(shí)施方式也是可能的。任何CPL天線可以包含具有以一定角度被切割的角部的磁環(huán)，但切割角部并不總是必要的。

替代使用環(huán)來(lái)調(diào)節(jié)天線中的兩個(gè)電場(chǎng)輻射器之間的延遲，可以使用一個(gè)或更多個(gè)基本上矩形的金屬短截線來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)電場(chǎng)輻射器之間的延遲。圖4示出雙側(cè)(多層)、402MHz、自含式、圓極化天線400的實(shí)施方式。天線400包括磁環(huán)402、第一電場(chǎng)輻射器404(垂直)、第二電場(chǎng)輻射器406(水平)、過(guò)渡部408、地網(wǎng)410和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器412。

第一電場(chǎng)輻射器406附接至使第一電場(chǎng)輻射器406電延長(zhǎng)的方形貼片414。方形貼片414直接耦接至磁環(huán)402?？梢曰陔妶?chǎng)輻射器406如何要被調(diào)諧來(lái)相應(yīng)地調(diào)節(jié)方形貼片414的尺寸。天線400還包括位于其上施加有天線的基底的背側(cè)的背面貼片416。具體地，背面貼片416跨越磁環(huán)402的左側(cè)的整個(gè)長(zhǎng)度。背面貼片416連同第一電場(chǎng)輻射器404一起垂直地輻射，并且與第二電場(chǎng)輻射器406異相。背面貼片416未電連接至磁環(huán)，并且同樣地，其為寄生電場(chǎng)輻射器。因此，天線400為具有充當(dāng)電場(chǎng)輻射器的兩個(gè)垂直元件以及充當(dāng)?shù)谝浑妶?chǎng)輻射器的僅一個(gè)水平元件的圓極化CPL天線的示例。其他實(shí)施方式可以包括一起操作的垂直元件的許多不同組合和一起操作的水平元件的許多不同組合，并且如本文所描述的只要這些垂直元件與水平元件為異相，則天線將是圓極化的。

天線400還包括第一延遲短截線418和第二延遲短截線420。兩個(gè)延遲短截線418和420為基本上矩形形狀的。延遲短截線418和420用于調(diào)節(jié)第一電場(chǎng)輻射器404與第二電場(chǎng)輻射器406之間的延遲。盡管圖4示出了突出到磁環(huán)402中的兩個(gè)延遲短截線418和420，但可替選地，兩個(gè)延遲短截線418和420可以被布置成使得兩個(gè)延遲短截線418和420突出到磁環(huán)402的外部。

圖5示出雙側(cè)、402MHz、自含式、圓極化的、CPL天線500的另一實(shí)施方式。相比于到目前為止提出的其他實(shí)施方式，天線500包括磁環(huán)502和僅一個(gè)電場(chǎng)輻射器504。優(yōu)于使用第二電場(chǎng)輻射器，天線500使用在天線500背側(cè)上的大的金屬背面貼片506作為寄生、垂直電場(chǎng)輻射器。背面貼片506具有基本上矩形的切除部508，該切除部508被從背面貼片506切除以減小電場(chǎng)輻射器504與背面貼片506之間的電容性耦合。切除部508不影響由背面貼片506發(fā)射的輻射圖案。天線500還包括過(guò)渡部510、地網(wǎng)512和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器514。

具體地，天線500示出了使用延遲環(huán)、延遲短截線和金屬貼片的組合來(lái)調(diào)節(jié)電場(chǎng)輻射器504與背面貼片506之間的延遲。延遲環(huán)516不輻射且用于調(diào)節(jié)電場(chǎng)輻射器504與背面貼片506之間的延遲。延遲環(huán)516同樣使其角部以一定角度被切割。如以上所提及的，以一定角度切割角部可以改善電流在角部周圍的流動(dòng)。

天線500還包括直接耦接至磁環(huán)502的金屬貼片518和同樣耦接至磁環(huán)502的較小延遲短截線520。金屬貼片518和延遲短截線520二者有助于調(diào)諧用作垂直輻射器的背面貼片506與電場(chǎng)輻射器504之間的延遲。金屬貼片518使其底部左角部被切除以減小金屬貼片518與延遲環(huán)516之間的電容性耦合。

背面貼片506(即使其為寄生的)沿與電場(chǎng)輻射器504正交的方向定位。例如，如果電場(chǎng)輻射器504以一定角度定向并且經(jīng)由電氣走線耦接至磁環(huán)502，則背面貼片506將不得不被定向成使得電場(chǎng)輻射器504與背面貼片506之間的方向差為90度。

圖6示出雙側(cè)、402MHz、自含式、圓極化CPL天線600的另一示例。天線600包括磁環(huán)602、電場(chǎng)輻射器604、用作與電場(chǎng)輻射器604正交的第二寄生輻射器的背面貼片606、過(guò)渡部608、地網(wǎng)610和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器612。圖6是僅使用延遲短截線來(lái)調(diào)節(jié)電場(chǎng)輻射器604與背面貼片606之間的延遲的天線600的示例。背面貼片606位于天線600的背面。背面貼片606跨越磁環(huán)602的左側(cè)的整個(gè)長(zhǎng)度。如圖5的背面貼片506的情況那樣，背面貼片606不具有被切除的部分，原因是背面貼片606較窄。

天線600使用三個(gè)延遲短截線來(lái)調(diào)節(jié)電場(chǎng)輻射器604與背面貼片606之間的延遲。圖6包括被定位在平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器612右側(cè)的大的延遲短截線614、沿磁環(huán)602的右側(cè)并且在電場(chǎng)輻射器604之前定位的中間延遲短截線616、以及同樣沿磁環(huán)602的右側(cè)但在電場(chǎng)輻射器604之后定位的小的延遲短截線618。

如以上所指出的，自含式、圓極化CPL天線可以使用僅延遲環(huán)、僅延遲短截線或者延遲環(huán)與延遲短截線的組合來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)電場(chǎng)輻射器之間的延遲或者電場(chǎng)輻射器與用作第二電場(chǎng)輻射器的其他元件之間的延遲。天線可以使用各種大小的一個(gè)或更多個(gè)延遲環(huán)。另外，延遲環(huán)中的一些可以使其角部以一定角度被切除以改善電流沿延遲環(huán)的角部的流動(dòng)。類似地，天線可以使用各種大小的一個(gè)或更多個(gè)延遲短截線。延遲短截線還可以相應(yīng)地被成形或被切割以減小與天線中其他元件的電容性耦合。最后，延遲環(huán)和延遲短截線二者可以在物理上位于磁環(huán)的內(nèi)部，以使得它們突出到磁環(huán)中?？商孢x地，延遲環(huán)和延遲短截線可以在物理上位于磁環(huán)的外部，以使得它們突出到磁環(huán)的外部。單個(gè)天線還可以組合突出到磁環(huán)中的一個(gè)或更多個(gè)延遲環(huán)/短截線和突出到磁環(huán)外部的一個(gè)或更多個(gè)延遲環(huán)/短截線。延遲環(huán)可以具有從基本上矩形到基本上平滑曲線形狀的范圍的各種形狀。

圖7示出雙側(cè)、402MHz、自含式、圓極化CPL天線700的另一示例。天線700包括磁環(huán)702、具有位于電場(chǎng)輻射器704中間的小走線706的電場(chǎng)輻射器704、用作與電場(chǎng)輻射器704正交的寄生電場(chǎng)輻射器的背面貼片708、過(guò)渡部710、地網(wǎng)712和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器714。小走線706被定位成與電場(chǎng)輻射器704正交并且用于將電場(chǎng)輻射器704電延長(zhǎng)以進(jìn)行阻抗調(diào)諧的目的。因此，替代使電場(chǎng)輻射器704較長(zhǎng)并且不得不切除背面貼片708的一部分以防止這兩個(gè)元件之間的電容性耦合，與電場(chǎng)輻射器704正交的小走線706在無(wú)需使電場(chǎng)輻射器在物理上較長(zhǎng)的情況下延長(zhǎng)了電場(chǎng)輻射器704。

天線700為使用具有基本上平滑曲線形狀的延遲環(huán)的天線的示例。延遲環(huán)716為基本上拱形的。然而，應(yīng)指出的是，相比于使用在圖7中所示的拱形環(huán)，使用矩形的延遲環(huán)提高了天線性能。

天線700還包括基本上矩形的延遲短截線718。延遲環(huán)716和延遲短截線718二者用于調(diào)節(jié)水平電場(chǎng)輻射器704與用作第二電場(chǎng)輻射器的垂直背面貼片708之間的延遲。

在以上所示的天線的每個(gè)實(shí)施方式中，磁環(huán)作為整體具有第一感抗并且第一感抗必須與天線的其他部件的組合容抗(例如第一電場(chǎng)輻射器的第一容抗、第一電場(chǎng)輻射器與磁環(huán)之間的物理布置的第二容抗、第二電場(chǎng)輻射器的第三容抗和第二電場(chǎng)輻射器與磁環(huán)之間的物理布置的第四容抗)相匹配。同樣應(yīng)當(dāng)理解的是，針對(duì)適當(dāng)性能，其他元件可以貢獻(xiàn)在整個(gè)天線中必須相匹配或者平衡的感抗和容抗。

圖8A示出了具有寄生輻射器的雙側(cè)(多層)多波段CPL天線的實(shí)施方式。天線800具有約5.08cm的長(zhǎng)度和約2.54cm的高度。天線800包括在頂部平面上的磁環(huán)走線802和在底部平面的寄生電場(chǎng)輻射器804(寄生輻射器)。走線802的磁環(huán)為全波長(zhǎng)，然而走線802的替選實(shí)施方式可以具有不同的波長(zhǎng)。如下面更充分描述的，走線802還作為電場(chǎng)輻射器以兩個(gè)更多不同頻率操作。與以上所描述的其他CPL天線一樣，電場(chǎng)中的每個(gè)電場(chǎng)與磁環(huán)802的磁場(chǎng)中的每個(gè)磁場(chǎng)正交。

電場(chǎng)輻射器804被稱為寄生輻射器，原因是其未物理地連接至磁環(huán)802并且其相對(duì)于由其供給能量的某部件是諧振的。諧振元件為吸收能量并且輻射與其吸收的能量相位相差180度的能量的元件。只要元件不斷被能量激發(fā)，則元件中的能量積聚到吸收的能量的兩倍。為了輻射出為元件正在吸收的能量的兩倍的能量，總能量超過(guò)所有被激發(fā)的能量不能大于3db。

寄生輻射器804發(fā)射電場(chǎng)。對(duì)于天線的本實(shí)施方式重要的是具有由磁環(huán)802產(chǎn)生的電場(chǎng)，歸因于寄生輻射器804的存在，而且位于沿磁環(huán)的與寄生輻射器804平行的位置上。另外，由磁環(huán)走線802產(chǎn)生的電場(chǎng)還需要與由寄生輻射器804發(fā)射的電場(chǎng)同相。

即使為直的電場(chǎng)輻射器804導(dǎo)致最高的效率和增益，寄生輻射器804也包括彎曲部或鋸齒形806。每當(dāng)引入彎曲部(例如彎曲部806)時(shí)，其導(dǎo)致由電場(chǎng)輻射器發(fā)射的電場(chǎng)的一些抵消。在圖8中示出的實(shí)施方式中，無(wú)彎曲部的直的電場(chǎng)輻射器將導(dǎo)致磁環(huán)的饋點(diǎn)或驅(qū)動(dòng)點(diǎn)801與電場(chǎng)輻射器之間的電容性耦合。歸因于磁環(huán)802為與電容器并聯(lián)的電感，該電容性耦合轉(zhuǎn)而將會(huì)使磁環(huán)802成為諧振電路。期望使寄生輻射器804為諧振元件而非磁環(huán)802，以使得寄生輻射器804可以用于設(shè)置期望的頻率。

圖8中所描繪的寄生輻射器804被定位在磁環(huán)802的內(nèi)部。在替選實(shí)施方式中，寄生輻射器804可以被定位成使得寄生輻射器804的多一半處于磁環(huán)802的內(nèi)部。將寄生輻射器804沿背面平面或底層移動(dòng)靠近磁環(huán)802的中心，減小了寄生輻射器804的電長(zhǎng)度。相反，將寄生輻射器804移動(dòng)靠近磁環(huán)802的邊緣，增加了寄生輻射器804的電長(zhǎng)度。

磁環(huán)802走線被彎成一個(gè)或更多個(gè)水平部段和一個(gè)或更多個(gè)垂直部段。圖8所示的磁環(huán)走線802為對(duì)稱的，其中走線的右半部與走線的左半部是相同的。然而，走線802僅為如下多種方式中的特定實(shí)施方式：其中磁環(huán)走線802可以被布置并彎折以形成以不同頻率輻射電場(chǎng)的各種水平部段和垂直部段。在替選實(shí)施方式中，天線可以使用為非對(duì)稱的磁環(huán)走線，其中走線的右半部被彎折成與走線的左半部的圖案不同的圖案。

為了便于理解，將參照從驅(qū)動(dòng)點(diǎn)801開(kāi)始的磁環(huán)走線的右半部來(lái)進(jìn)一步描述磁環(huán)走線802。磁環(huán)走線802包括輻射第一電場(chǎng)的第一水平部段808。第一水平部段808以基本上90度角彎向加強(qiáng)第一水平部段808的第一垂直部段810。第一垂直部段810以基本上90度角彎向輻射第二電場(chǎng)的第二水平部段814。第二水平部段814以基本生90度角彎向與磁環(huán)802的左半部上的對(duì)應(yīng)第二垂直部段電容性抵消的第二垂直部段816。第二垂直部段816以基本上90度角彎向輻射第三電場(chǎng)的第三水平部段818。最后，磁環(huán)走線802的頂部走線820以與第一水平部段808同相地輻射，并且頂部走線820與第一水平部段808二者由寄生輻射器804加強(qiáng)。

輻射電場(chǎng)的磁環(huán)走線的各個(gè)水平部段可以根據(jù)需要來(lái)回移動(dòng)以使電場(chǎng)或多或少地相加。天線800還包括在天線800背面的電容性貼片812，其向第一垂直部段810添加電容。具體地，電容性貼片812使得由天線800生成的一個(gè)或更多個(gè)電場(chǎng)能夠彼此更加同相，并因此為相加而非相減。因此，電容性貼片812為調(diào)諧天線的方式的示例，具體地為調(diào)諧由天線生成的電場(chǎng)的方式的示例。

應(yīng)當(dāng)理解，電容性貼片812對(duì)于天線800被適當(dāng)?shù)卣{(diào)諧不是必要的。盡管一個(gè)實(shí)施方式可以使用電容性貼片812來(lái)調(diào)諧天線的性能，但添加電容性貼片812的益處還可以通過(guò)調(diào)節(jié)磁環(huán)走線來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢酝ㄟ^(guò)如下方式來(lái)調(diào)節(jié)磁環(huán)走線：通過(guò)增大或減小頂部走線820的大??；通過(guò)增加或減小磁環(huán)走線的整個(gè)寬度，使磁環(huán)走線802的一個(gè)或更多個(gè)部段比整個(gè)磁環(huán)走線802寬或窄；調(diào)節(jié)磁環(huán)走線802中的彎曲部的位置等。類似地，天線800的實(shí)施方式可以使用被定位在與磁環(huán)走線802的部段有關(guān)的不同位置處的兩個(gè)或更多個(gè)電容性貼片，以便對(duì)天線性能進(jìn)行調(diào)諧。

磁環(huán)走線802的第一水平部段808為四分之一波長(zhǎng)，即使在替選實(shí)施方式中，第一水平部段808也可以具有為多倍波長(zhǎng)的不同長(zhǎng)度。磁環(huán)走線802的第一垂直部段810用于加強(qiáng)并且其充當(dāng)位于四分之一波長(zhǎng)的單極子的端部的電容器。如以上所指出的，電容性調(diào)諧貼片812調(diào)節(jié)磁環(huán)走線802的第一垂直部段810的電容，并因此縮短由第一水平部段808所設(shè)定的波長(zhǎng)。除了輻射第二頻段之外，磁環(huán)802的第二水平部段814還抵消由第一垂直部段810添加的電容。

在天線800中，電容性貼片812不用作電場(chǎng)輻射器，原因是其與由磁環(huán)走線802的水平部段生成的電場(chǎng)正交。寄生輻射器804沿與磁環(huán)走線802的水平部段相同的平面排列，并因此其用作寄生元件而非作為電容性貼片。寄生輻射器804輻射的能量與磁環(huán)走線802的水平部段生成的電場(chǎng)平行。

寄生輻射器804的長(zhǎng)度是基于期望由寄生輻射器804輻射的諧振頻率來(lái)設(shè)置的。還應(yīng)當(dāng)理解的是，頻率為對(duì)數(shù)的。因此，當(dāng)使頻率加倍時(shí)，路徑衰減和性能中存在6dB的損耗。為了使天線800高效地操作，將寄生輻射器804的長(zhǎng)度設(shè)置為待由天線800生成的最低頻率，以向天線800在最低頻率處的效率添加3dB。在可替選實(shí)施方式中，基于對(duì)期望天線性能的調(diào)諧，可以將寄生輻射器802的長(zhǎng)度設(shè)置成由天線800生成的多個(gè)頻率中的特定頻率。

天線800以700MHz、1200MHz以及1700Mz至2100MHz操作。與磁環(huán)走線802的頂部走線820組合并且由寄生輻射器804加強(qiáng)的磁環(huán)走線802(其為YAGI元件)的第一水平部段808生成700MHz頻段。第三水平部段818生成1200MHz頻段。第二水平部段814生成1700MHz至2100MHz頻段。歸因于在天線800的背面上的負(fù)載電容器812，第二水平部段814能夠產(chǎn)生在1700MHz至2100MHz之間的范圍。磁環(huán)802的整個(gè)外部矩形輪廓為用于700MHz頻段的磁部件。如從天線輻射器800可以理解的，生成各種頻段的部段不需要在磁環(huán)802中為特定順序。

如以上所指出的，在天線800中，磁環(huán)走線802的某些部分被抵消以使磁環(huán)走線802的總長(zhǎng)度為全波長(zhǎng)。磁環(huán)走線802的形狀使得天線能夠生成各種頻率，但是為了產(chǎn)生導(dǎo)致磁環(huán)走線802的水平部段和垂直部段的各種彎曲部，使用了具有比一個(gè)波長(zhǎng)大的長(zhǎng)度的磁環(huán)。例如，第二垂直部段816彼此抵消。這使得磁環(huán)走線802表現(xiàn)得好像其電長(zhǎng)度為一個(gè)波長(zhǎng)，即使磁環(huán)走線802的物理長(zhǎng)度比一個(gè)波長(zhǎng)長(zhǎng)或短。

磁環(huán)走線802的彎曲部連同在磁環(huán)走線802的各個(gè)點(diǎn)處的抵消和加強(qiáng)的使用使得單個(gè)磁環(huán)走線802能夠表現(xiàn)為多種尺寸的多個(gè)磁環(huán)。如圖8B所示出的，由第一水平部段808、第一垂直部段810和第二水平部段814形成第一磁環(huán)830。由磁環(huán)的整個(gè)走線802形成第二磁環(huán)。最后，由第二水平部段814、第二垂直部段816和第三水平部段818形成第三磁環(huán)832和第四磁環(huán)834。然而，第三和第四磁環(huán)832和834不產(chǎn)生任何增益或效率，原因是這些磁環(huán)的間隔和布置導(dǎo)致這兩個(gè)磁環(huán)彼此抵消。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解的是，磁環(huán)走線802以如下這樣的方式彎曲：使得高電壓的各個(gè)節(jié)點(diǎn)和流經(jīng)磁環(huán)的高電流的各個(gè)節(jié)點(diǎn)在要產(chǎn)生多帶天線的特定頻率處相加。

替選實(shí)施方式包括在無(wú)寄生輻射器的情況下可以生成多個(gè)頻段的CPL天線。這通過(guò)使至少一個(gè)電場(chǎng)輻射器被定位在磁環(huán)內(nèi)且生成第一頻段并且使磁環(huán)的各個(gè)部分以與電場(chǎng)輻射器組合或獨(dú)立地以各種頻率輻射來(lái)生成另外的頻段來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖9A示出了2.4/5.8GHz多波段CPL天線900的實(shí)施方式。天線900為具有約1厘米的寬度和約1.7厘米的長(zhǎng)度的天線的示例。天線900包括磁環(huán)902和被定位在磁環(huán)902內(nèi)部的電場(chǎng)輻射器904。電場(chǎng)輻射器904用于生成天線900的第一波段(2.4GHz)。電場(chǎng)輻射器904經(jīng)由曲折走線906耦接至磁環(huán)902。走線906在90度相位點(diǎn)處耦接電場(chǎng)輻射器904，但是其可以可替選地在180度或270度相位點(diǎn)處、或者在沿磁環(huán)902的其中流經(jīng)磁環(huán)902的電流為反射最小的點(diǎn)處被耦接。取決于天線設(shè)計(jì)或天線的所需尺寸，電場(chǎng)輻射器904還可以直接耦接至磁環(huán)902。例如，在天線900中，由于電場(chǎng)輻射器耦接至磁環(huán)902的頂部，所以難以將電場(chǎng)輻射器904直接耦接至磁環(huán)902；從而產(chǎn)生對(duì)走線906的需求，而不同設(shè)計(jì)可以使得電場(chǎng)輻射器能夠耦接至磁環(huán)902的一側(cè)。

在天線900中，磁環(huán)的一部分以基本上梯形方式在彎曲部910處彎曲以產(chǎn)生單極子914。具體地，磁環(huán)的在彎曲部910之后的部分916被電容性地加載以使單極子914進(jìn)入諧振。單極子914生成天線900的較高頻段(5.8GHz)。

電場(chǎng)輻射器904為基本上矩形的。電場(chǎng)輻射器904的底部右角部908以一定角度被切割以減小電場(chǎng)輻射器904的底部右角部908與彎曲部910(尤其是彎曲部910的最接近電場(chǎng)輻射器904的角部912)之間的電容性耦合。取決于所期望的天線性能和其他天線要求，將電場(chǎng)輻射器904的角部進(jìn)行切割是可選的并且可以在各種實(shí)施方式中使用。在替選的實(shí)施方式中，電場(chǎng)輻射器904的一個(gè)或更多個(gè)角部可以以一定角度被切割以減小與磁環(huán)的一個(gè)或更多個(gè)部分(包括磁環(huán)的其中不存在彎曲部910或單極子914的部分)的電容性耦合。

將電場(chǎng)輻射器904的角部以一定角度切割改變了電場(chǎng)輻射器904的圖案和諧振頻率。在如圖9A所示的實(shí)施方式中，期望使在較高頻段頻率處的效率最大化。因此，即使以一定角度切割電場(chǎng)輻射器的角部影響了其性能，但是這對(duì)于使電場(chǎng)輻射器的角部電容性地耦接至較高頻段的彎曲部是優(yōu)選的。

電氣走線906可以以其他方式成形，例如為直的而非曲線的。如圖9A所示的，電氣走線906還可以被成形為具有柔軟且優(yōu)美的曲線，或者被成形為使電氣走線906中的彎曲部的數(shù)量最小化。另外，可以通過(guò)增加或減少電氣走線906的厚度來(lái)改變電氣走線906以便電氣走線的電感將天線的各個(gè)元件和部分的全部容抗與由天線的各個(gè)元件和部分生成的全部感抗進(jìn)行匹配。電氣走線906還增加了電場(chǎng)輻射器204的電長(zhǎng)度。

圖9B示出了天線900的回波損耗曲線圖?；夭ㄇ€圖示出了與較低頻段相關(guān)聯(lián)的第一跌落920和與天線的較高頻段相關(guān)聯(lián)的第二跌落922?；夭〒p耗曲線圖示出了由天線900發(fā)射的并且未從天線返回到發(fā)射器的能量。因此，在天線的兩個(gè)頻段(2.4GHz和5.8GHz)處，存在兩個(gè)對(duì)應(yīng)的回波損耗跌落920和922。

另外，可以彼此獨(dú)立地移動(dòng)回波損耗中的兩個(gè)跌落。因此，兩個(gè)頻段可以被獨(dú)立地調(diào)節(jié)，原因是它們是獨(dú)立諧振。多波段天線的實(shí)施方式可以生成為無(wú)寄生效應(yīng)妨礙天線性能的非諧振相關(guān)的頻率。還應(yīng)當(dāng)理解的是天線900具有單個(gè)饋點(diǎn)，但是能夠生成為非諧波相關(guān)的兩個(gè)或更多個(gè)頻段。

如所指出的，頻段可以被獨(dú)立地調(diào)節(jié)。例如，可以通過(guò)改變電場(chǎng)輻射器904的寬度或高度來(lái)調(diào)節(jié)電場(chǎng)輻射器904，并且這些改變將不影響與彎曲部910相關(guān)聯(lián)的頻段。可以通過(guò)左右調(diào)節(jié)鄰近單極子的直角來(lái)在頻率上調(diào)節(jié)來(lái)自彎曲部910的單極子914。將鄰近單極子的直角向右移將導(dǎo)致較長(zhǎng)的單極子，從而導(dǎo)致由單極子914發(fā)射較低的頻率。另外，將鄰近單極子的直角向左移將會(huì)導(dǎo)致較短的單極子，從而導(dǎo)致由單極子914發(fā)射較高的頻率。如先前所指出的，具有較短的單極子將會(huì)導(dǎo)致頻率較高的較小的波長(zhǎng)。相反，具有較長(zhǎng)的單極子將會(huì)導(dǎo)致頻率較低的較長(zhǎng)的波長(zhǎng)。

彎曲部910中的單極子914和電場(chǎng)輻射器904為單極子，原因是偶極子那半部分消失(其相反情況如參照?qǐng)D10所示出的)。如果另一半為用于單極子的地網(wǎng)，則其將為偶極子。在天線900中，彎曲部910的單極子914視地網(wǎng)而定，其中地網(wǎng)為磁環(huán)的相對(duì)側(cè)。

圖10示出了使用偶極子來(lái)生成天線的5.8GHz波段的2.4/5.8GHz天線1000的又一實(shí)施方式。天線1000包括磁環(huán)1002和經(jīng)由曲折走線1006耦接至磁環(huán)1002的電場(chǎng)輻射器1004。電場(chǎng)輻射器1004為基本上矩形狀，但其不具有以一定角度切除的底部右角部或者任何其他角部。因此，這旨在示出天線的實(shí)施方式可以包含或者可以不包含具有以一定角度被切除的角部以減小與天線的另一元件的電容性耦合的電場(chǎng)輻射器。

一般情況下，如果以特定形式來(lái)布置天線的元件，則可以通過(guò)切除一個(gè)或多個(gè)元件的角部來(lái)調(diào)諧天線以減小彼此靠近的元件之間的電容性耦合。然而，電場(chǎng)輻射器的總表面積影響效率。因此，切割電場(chǎng)輻射器的角部降低了天線的效率。第二直角影響磁環(huán)的大小。最小化反射電流點(diǎn)作為結(jié)果也會(huì)移動(dòng)。

天線1000包括第一彎曲部1008和被彎曲具有第二梯形彎曲部1010的部分，其中第一梯形彎曲部1008與第二彎曲部1010基本上對(duì)稱。第一四分之一波長(zhǎng)尺寸1012與第二四分之一波長(zhǎng)尺寸1014一起形成偶極子?；谒谕妮椛浣呛退蟮淖杩箮拋?lái)使用單極子上的偶極子。

圖11A示出主要長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)天線1100的實(shí)施方式。LTE天線1100覆蓋698MHz至798MHz的第一頻率范圍、824MHz至894MHz的第二頻率范圍、880MHz至960MHz的第三頻率范圍、1710MHz至1880MHz的第四頻率范圍、1850MHz至1990MHz的第五頻率范圍和1920MHz至2170MHz的第六頻率范圍。天線1100具有約7.44厘米的長(zhǎng)度和約1厘米的高度。天線1100包括圖11A所示出的頂部平面和圖11B所示出的背側(cè)平面。

天線1100包括單個(gè)饋點(diǎn)1102。磁環(huán)1104被彎曲以形成用作電場(chǎng)輻射器的單極子1106。單極子1106為用于1800MHz頻率的輻射器。然而，天線1100的、輻射與由單極子1106生成的電場(chǎng)平行的電場(chǎng)的其他元件提高了由單極子1106輻射的電場(chǎng)的增益和效率。因此，具有最高幅值的電場(chǎng)由單極子1106發(fā)射，而天線1100的其他元件發(fā)射幅值比單極子1106低的電場(chǎng)。

中心輻射器1110為發(fā)射在915MHz頻段處具有最大幅值的電場(chǎng)的單極子。中心輻射器1110經(jīng)由曲折走線1112在90/270度位置處耦接至磁環(huán)1104。可替選地，中心輻射器1110可以在最小反射電流點(diǎn)處耦接至磁環(huán)1104。在915MHz頻段處，天線的元件(例如磁環(huán)的左下部)可以耦接至接地平面，并因此輻射增大具有最高幅值的電場(chǎng)的增益和效率的平行電場(chǎng)。

天線的寬波段特性使得中心輻射器1110將能夠輻射850MHz頻段。磁環(huán)1104的L形部1114(由虛線表示的)使得能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)致850MHz頻段的寬波段特性。L形部1114包括與下中心輻射器1116組合的磁環(huán)1104右翼的右側(cè)。具體地，當(dāng)磁環(huán)1104的L形部1114電容性地耦接至中心輻射器1110時(shí)輻射850MHz頻段。因此，L形部1114增加中心輻射器1110的電容。

天線1100的其他部分也有助于天線1100針對(duì)各個(gè)頻段的效率最大化。例如，磁環(huán)1104的左下側(cè)1118還在1800MHz頻段上進(jìn)行輻射。此外，構(gòu)建單極子1106的彎曲部的左上角部和下中心輻射器1116的右部也在1800MHz頻段上輻射。中心輻射器1110的左上角部和磁環(huán)1104的左下側(cè)1118也可以在1800MHz頻段上輻射，從而提高在該特定頻率處的增益效率。當(dāng)天線的一個(gè)或更多個(gè)元件平行且同相地輻射時(shí)，其各自的增益增加，從而提高天線的總輻射效率。應(yīng)當(dāng)理解的是，實(shí)施方式不限于具有以如本文所描述的特定方式輻射的元件。如以上指出的，天線設(shè)計(jì)中的變化可能導(dǎo)致以各種強(qiáng)度輻射的不同的天線元件。例如，減小中心輻射器1110的寬度可能會(huì)導(dǎo)致中心輻射器對(duì)于1800MHz頻段不進(jìn)行輻射，或者替代地，輻射但以較低的強(qiáng)度輻射。

磁環(huán)1104的左下側(cè)1118和第一單極子1106為在1900MHz頻段上的主要輻射元件。如以上所指出的，天線1100的布置使得天線1100的各種元件能夠在各種頻段上輻射，并因此提高在各個(gè)頻段上的總輻射效率。在該特定實(shí)施方式中，中心輻射器的左上角部、下輻射器的右部以及中心輻射器與磁環(huán)頂部之間的位置也在1900MHz頻段上輻射。

在較低頻率處，天線可以在非平衡模式下操作，從而利用用于輻射的應(yīng)用接地平面并提高效率和增益。單極子1106為占據(jù)1800MHz頻段的主要輻射元件。在2100MHz頻段上，主要輻射元件為磁環(huán)1104的左下側(cè)1118、第一單極子1106的下半部、下電場(chǎng)輻射器1116的右部、中心輻射器1110的左部以及中心輻射器1110與磁環(huán)1104的頂部之間的空間。在750MHz頻段上，主要輻射元件為下電場(chǎng)輻射器1116和中心輻射器的下半部。最下面的電場(chǎng)輻射器1116以比中心輻射器1110的下半部高的強(qiáng)度輻射。在850MHz頻段上，主要輻射元件為下電場(chǎng)輻射器1116和中心輻射器1110。在915MHz頻段上，主輻射元件為下電場(chǎng)輻射器1116和中心輻射器1110。

圖11B示出了天線1100的第二層。天線1100包括負(fù)載電容器1150。負(fù)載電容器1150增加電容以考慮在磁環(huán)1104的左下部1114上的、磁環(huán)的窄走線。負(fù)載電容器1150的尺寸可以根據(jù)需要增大或減小以對(duì)天線1100的總電容進(jìn)行調(diào)諧。

應(yīng)當(dāng)理解的是，多波段天線的實(shí)施方式可以在半剛性或非剛性基底材料(例如柔性電路板)上實(shí)現(xiàn)，其中磁環(huán)的左側(cè)的左部與磁環(huán)的右側(cè)的右部纏繞塑料部件或一些其他部件。

實(shí)施方式目的在于單側(cè)多波段天線，其包括：位于平面上并被配置成生成磁場(chǎng)的磁環(huán)，該磁環(huán)包括至少第一部段和第二部段，其中，磁環(huán)具有增加至多波段天線的總感抗的第一感抗；由磁環(huán)的基本上梯形的彎曲部形成的單極子，該單極子被配置成發(fā)射在第一頻段的、與磁場(chǎng)正交的第一電場(chǎng)；以及位于平面上并且位于磁環(huán)內(nèi)的電場(chǎng)輻射器，該電場(chǎng)輻射器耦接至磁環(huán)并且被配置成發(fā)射在第二頻段的、與磁場(chǎng)正交的第二電場(chǎng)，其中，電場(chǎng)輻射器具有增加至多波段天線的總?cè)菘沟牡谝蝗菘?，其中，電?chǎng)輻射器與磁環(huán)之間的物理布置導(dǎo)致加至總?cè)菘沟牡诙菘梗⑶移渲?，總感抗基本上與總?cè)菘蛊ヅ洹?/p>

又一實(shí)施方式目的在于多層平面多波段天線，包括：位于第一平面上并且被配置成生成磁場(chǎng)的磁環(huán)，該磁環(huán)包括第一部段和第二部段，其中，該磁環(huán)具有加至多波段天線的總感抗的第一感抗；由磁環(huán)的基本上梯形部形成的單極子，該單極子被配置成發(fā)射第一頻段處、與磁場(chǎng)正交的第一電場(chǎng)，并且其中，磁環(huán)的一個(gè)或更多個(gè)其他部分在第一頻段與單極子同相諧振；以及位于第一平面上并且位于磁環(huán)內(nèi)的電場(chǎng)輻射器，第一電場(chǎng)輻射器耦接至磁環(huán)并且被配置成發(fā)射在第二頻段的第二電場(chǎng)，所發(fā)射的第二電場(chǎng)與磁場(chǎng)正交，其中，電場(chǎng)輻射器具有增加至多波段天線的總?cè)菘沟牡谝蝗菘梗渲?，電?chǎng)輻射器與磁環(huán)之間的物理布置導(dǎo)致加至總?cè)菘沟牡诙菘?，其中，磁環(huán)的一個(gè)或更多個(gè)第二部段在第二頻段與電場(chǎng)輻射器同相諧振，并且其中，總感抗與總?cè)菘够旧掀ヅ洹?/p>

又一實(shí)施方式目的在于多層平面多波段天線，包括：位于第一平面上并且被配置成生成磁場(chǎng)的磁環(huán)，該磁環(huán)形成兩個(gè)或更多個(gè)水平部段和兩個(gè)或更多個(gè)垂直部段，所述兩個(gè)或更多個(gè)水平部段與所述兩個(gè)或更多個(gè)垂直部之間形成基本上90度的角，在兩個(gè)或更多個(gè)水平部段中的第一水平部段發(fā)射低頻段的第一電場(chǎng)，在兩個(gè)或更多個(gè)水平部段中的第二水平部段發(fā)射高頻段的第二電場(chǎng)，其中，磁環(huán)具有增加至多波段天線的總感抗的第一感抗；以及位于第一平面下方的第二平面上的寄生電場(chǎng)輻射器，該寄生電場(chǎng)輻射器的至少一半在如果該位置處于第一平面上則將電場(chǎng)輻射器放置在磁環(huán)內(nèi)的位置處被定位在第二平面上，寄生電場(chǎng)輻射器未耦接至磁環(huán)，寄生電場(chǎng)輻射器被配置成發(fā)射在低頻段的并與磁場(chǎng)正交的第三電場(chǎng)，第三電場(chǎng)對(duì)第一電場(chǎng)進(jìn)行加強(qiáng)，其中，寄生電場(chǎng)輻射器具有增加至多波段天線的總?cè)菘沟牡谝蝗菘?，其中，電?chǎng)輻射器與磁環(huán)之間的物理布置導(dǎo)致增加至總?cè)菘沟牡诙菘?，并且其中，總感抗與總?cè)菘够旧掀ヅ洹?/p>

在本文所描述的天線的實(shí)施方式中，總感抗與總?cè)菘蛊ヅ?，其中天線的各個(gè)元件對(duì)天線的總感抗作出貢獻(xiàn)而其他元件對(duì)天線的總?cè)菘棺鞒鲐暙I(xiàn)。例如，天線的磁環(huán)具有加增至總感抗的感抗，天線的電場(chǎng)輻射器具有增加至天線的總?cè)菘沟娜菘沟?。?dāng)磁環(huán)的感抗與電場(chǎng)輻射器的容抗匹配時(shí)，其意味著電場(chǎng)輻射器和磁環(huán)在相同諧振頻率處進(jìn)行生成并彼此加強(qiáng)。

本文所描述的實(shí)施方式還使用非連續(xù)環(huán)結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)較大的磁能量，并且使得電場(chǎng)輻射器能夠在期望的諧振頻率處增加天線的總效率。在特定實(shí)施方式中，當(dāng)天線具有兩個(gè)或更多個(gè)電場(chǎng)輻射器時(shí)，至少一個(gè)電場(chǎng)輻射器以與主磁環(huán)相同的頻率工作。這被稱為天線的復(fù)合模式。在多波段天線(具有和不具有寄生輻射器)的情況下，當(dāng)磁環(huán)的各個(gè)部分以不同頻率操作時(shí)，也存在以與主磁環(huán)相同的頻率工作的至少一個(gè)電場(chǎng)輻射器。

圖12示出2.4/5.8GHz單側(cè)、多波段CPL天線1200的實(shí)施方式。天線1200包括基本上矩形磁環(huán)1202和電場(chǎng)輻射器1204。磁環(huán)1202是不連續(xù)的，如由磁環(huán)1202的兩個(gè)端點(diǎn)之間的間隙1203所示出的。走線1206將電場(chǎng)輻射器1204耦接至磁環(huán)1202。走線1206的感應(yīng)電容可以通過(guò)增加其長(zhǎng)度、寬度或者通過(guò)將其物理形狀從矩形改變?yōu)榍€來(lái)調(diào)諧。盡管走線可以具有期望的形狀(具有柔和曲線形狀)，這使走線1206中的彎曲部的數(shù)目最小化，從而使天線性能最大化。電場(chǎng)輻射器1204還可以在沒(méi)有走線1206的情況下直接耦接至磁環(huán)1202。

電場(chǎng)輻射器1204在2.4GHz頻段諧振。基本上曲線形狀的走線1208從輻射器1204的左側(cè)向下延伸，并且其用作增加電場(chǎng)輻射器1204的電長(zhǎng)度并對(duì)電場(chǎng)輻射器1204的操作進(jìn)行調(diào)諧的方法。具體地，取決于期望的操作頻率，改變走線1208的形狀使諧振的頻率偏移得較低或較高?？梢酝ㄟ^(guò)增加或減小走線1208的長(zhǎng)度、通過(guò)增加或減小走線1208的寬度或者通過(guò)改變走線1208的形狀來(lái)調(diào)諧走線1208。還可以通過(guò)增加或減小輻射器1204的長(zhǎng)度、增加或減小輻射器1204的寬度或者通過(guò)改變輻射器1204的形狀來(lái)調(diào)諧電場(chǎng)輻射器1204的電長(zhǎng)度。在實(shí)施方式中，基本上曲線形狀的走線1208從輻射器1204的、與輻射器1204的耦接至磁環(huán)1202的一側(cè)相對(duì)的側(cè)延伸出。在天線1200中，因?yàn)檩椛淦?204的右側(cè)耦接至磁環(huán)1202，所以走線1208從輻射器1204的左側(cè)延伸出。如果輻射器1204的左側(cè)已經(jīng)耦接至磁環(huán)1202的左側(cè)，則走線1208將會(huì)從輻射器1204的右側(cè)延伸。如果輻射器1204已經(jīng)耦接至磁環(huán)1202的頂側(cè)，則走線1208將會(huì)從輻射器1204的底側(cè)延伸，其中輻射器1204的底側(cè)為朝向間隙1203的一側(cè)。在本文所描述的實(shí)施方式中，使用曲線形走線使場(chǎng)抵消最小化。

由圖12中虛線表示的磁環(huán)的第一臂(環(huán)部1210)被配置成產(chǎn)生5.8GHz頻段的諧振模式。磁環(huán)1202的右下部1210包括從磁環(huán)1202向下延伸的基本上矩形的磚形部1212。磚形部1212用作對(duì)磁環(huán)的第一臂的電容和電感進(jìn)行調(diào)諧的方法。磁環(huán)的第一臂可以通過(guò)改變磚形部1212的寬度和長(zhǎng)度、改變磚形部1212的形狀或者通過(guò)改變磚形部1212沿磁環(huán)1202的第一臂的位置來(lái)調(diào)諧。

圖13示出2.4/5.8GHz單側(cè)、多波段CPL天線1300的替選實(shí)施方式。天線1300包括基本上矩形的磁環(huán)1302和電場(chǎng)輻射器1304。如從磁環(huán)1302的兩個(gè)端點(diǎn)之間的間隙1303可明顯看出的，磁環(huán)1302也是不連續(xù)的。走線1206將電場(chǎng)輻射器1304耦接至磁環(huán)1302。如以上所描述的，走線1306的感應(yīng)電容可以通過(guò)改變其長(zhǎng)度、寬度和形狀來(lái)調(diào)諧。

電場(chǎng)輻射器1304在2.4GHz頻段諧振。電場(chǎng)輻射器1304包括從輻射器1304的左側(cè)向下延伸的走線1308。走線1308為基本上曲線形，其中走線1308的、鄰近輻射器1304的部分具有比走線1308的遠(yuǎn)端部大的寬度。走線1308用作調(diào)諧電場(chǎng)輻射器1304的電長(zhǎng)度以將諧振的頻率偏移得較高或較低的方法。走線1308可以通過(guò)改變鄰近輻射器1304的部分的長(zhǎng)度、寬度和形狀來(lái)調(diào)諧。走線1308還可以通過(guò)改變走線1308的遠(yuǎn)端部的長(zhǎng)度、寬度和形狀來(lái)調(diào)諧。走線1308還包括各種部分，其中第一部分具有比第二部分的寬度大的寬度，并且其中第三部分的寬度與第三部分的寬度不同。走線1308還可以從鄰近輻射器1304的部分到走線1308的遠(yuǎn)端部線性地逐漸減小?？傊?，走線1308的實(shí)際形狀可以與圖12和圖13中示出的形狀不同。走線1308的具體形狀可以作為用于阻抗匹配的方法來(lái)使用。

磁環(huán)1302的第一臂1310被配置成產(chǎn)生5.8GHz頻段的諧振模式。磁環(huán)1302的右下部1310包括作為對(duì)天線1300的頻率和帶寬進(jìn)行調(diào)諧的方法向上延伸的磚形部1312。天線1300可以通過(guò)改變磚形部1312的長(zhǎng)度、寬度和形狀來(lái)調(diào)諧。天線1300還可以通過(guò)改變磚形部1312沿磁環(huán)的第一臂1310的位置來(lái)調(diào)諧，或者通過(guò)改變磚形部1312如何從磁環(huán)延伸(向上還是向下)來(lái)調(diào)諧。磚形部1312用于阻抗匹配。在本文所描述的實(shí)施方式中，沿磁環(huán)的各個(gè)部分定位的一個(gè)或更多個(gè)磚形部可作為用于調(diào)諧阻抗匹配的方法來(lái)使用。應(yīng)當(dāng)理解，沒(méi)有磚形部的實(shí)施方式或者具有或沒(méi)有其他阻抗匹配部件的實(shí)施方式在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。例如，還可以改變天線的一個(gè)或更多個(gè)部件的幾何形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)與利用磚形部或其他成形的部件實(shí)現(xiàn)的相同的阻抗匹配。同樣地，可以改變磁環(huán)的一個(gè)或更多個(gè)部分的寬度來(lái)調(diào)諧阻抗。

盡管本公開(kāi)內(nèi)容示出并描述了優(yōu)選實(shí)施方式和若干替選實(shí)施方案，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所描述的技術(shù)可以具有許多另外用途和應(yīng)用。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)受限于在僅示出各種實(shí)施方式和這樣的實(shí)施方式的原理的應(yīng)用的說(shuō)明書(shū)中包含的特定描述和各種附圖。

根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式，還公開(kāi)了以下技術(shù)方案：

1.一種單側(cè)多波段天線，包括：

磁環(huán)，所述磁環(huán)位于平面上并且被配置成生成磁場(chǎng)，所述磁環(huán)包括至少第一部段和第二部段；

單極子，所述單極子由所述磁環(huán)的基本上梯形的彎曲部構(gòu)成，所述單極子被配置成產(chǎn)生第一頻段的諧振模式；以及

電場(chǎng)輻射器，所述電場(chǎng)輻射器位于所述平面上并且位于所述磁環(huán)內(nèi)，所述電場(chǎng)輻射器耦接至所述磁環(huán)并且被配置成發(fā)射處于第二頻段的、與所述磁場(chǎng)正交的電場(chǎng)。

2.根據(jù)1所述的天線，還包括被定位成與所述單極子基本上相對(duì)的第二單極子，所述第二單極子由所述磁環(huán)的第二基本上梯形的彎曲部構(gòu)成，其中，所述單極子和所述第二單極子構(gòu)成偶極子，以及其中，所述第二單極子是所述單極子的地網(wǎng)。

3.根據(jù)1所述的天線，還包括位于所述平面上并且位于所述磁環(huán)內(nèi)的第二電場(chǎng)輻射器，所述第二電場(chǎng)輻射器耦接至所述磁環(huán)并且被配置成發(fā)射處于第三頻段的、與所述磁場(chǎng)正交的第三電場(chǎng)。

4.根據(jù)1所述的天線，其中，所述電場(chǎng)輻射器為基本上矩形形狀，以及其中，所述電場(chǎng)輻射器的角部被以一定角度切割以降低所述電場(chǎng)輻射器與所述磁環(huán)之間的電容性耦合。

5.根據(jù)方案1所述的天線，其中，所述第一頻段與所述第二頻段不是諧波相關(guān)的。

6.根據(jù)方案1所述的天線，其中，所述磁環(huán)的鄰近所述單極子的部分被電容性地加載以使所述單極子諧振。

7.根據(jù)方案1所述的天線，還包括將所述電場(chǎng)輻射器耦接至所述磁環(huán)的電氣走線。

8.根據(jù)方案7所述的天線，其中，所述電氣走線使所述電場(chǎng)輻射器在距所述磁環(huán)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)約90度或約270度的電氣度位置處耦接至所述磁環(huán)。

9.根據(jù)方案7所述的天線，其中，所述電氣走線使所述電場(chǎng)輻射器在流經(jīng)所述磁環(huán)的電流處于反射最小的反射最小點(diǎn)處耦接至所述磁環(huán)。

10.根據(jù)方案7所述的天線，其中，所述電氣走線被配置成電延長(zhǎng)所述電場(chǎng)輻射器。

11.根據(jù)方案1所述的天線，其中，所述電場(chǎng)輻射器在距所述磁環(huán)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)約90度或約270度的電氣度位置處直接耦接至所述磁環(huán)。

12.根據(jù)方案1所述的天線，其中，所述電場(chǎng)輻射器在流經(jīng)所述磁環(huán)的電流處于反射最小的反射最小點(diǎn)處直接耦接至所述磁環(huán)。

13.一種單側(cè)多波段天線，包括：

磁環(huán)，所述磁環(huán)位于平面上并且被配置成生成磁場(chǎng)，所述磁環(huán)的部段包括基本上矩形的磚形部，所述部段被配置成產(chǎn)生第一頻段的諧振模式；

電場(chǎng)輻射器，所述電場(chǎng)輻射器位于所述平面上并且位于所述磁環(huán)內(nèi)，所述電場(chǎng)輻射器耦接至所述磁環(huán)并且被配置成發(fā)射處于第二頻段的并且與所述磁場(chǎng)正交的電場(chǎng)；以及

基本上曲線形走線，所述基本上曲線形走線耦接至所述電場(chǎng)輻射器并且從所述電場(chǎng)輻射器延伸，所述走線被配置成電延長(zhǎng)所述電場(chǎng)輻射器。

14.根據(jù)方案13所述的天線，其中，所述磚形部被定位在所述磁環(huán)內(nèi)。

15.根據(jù)方案13所述的天線，其中，所述磚形部被定位在所述磁環(huán)的外部。

16.根據(jù)方案13所述的天線，其中，所述第一頻段和所述第二頻段不是諧振相關(guān)的。

17.根據(jù)方案13所述的天線，還包括將所述電場(chǎng)輻射器耦接至所述磁環(huán)的電氣走線。

18.根據(jù)方案17所述的天線，其中，所述電氣走線使所述電場(chǎng)輻射器在距所述磁環(huán)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)約90度或約270度的電氣度位置處耦接至所述磁環(huán)。

19.根據(jù)方案17所述的天線，其中，所述電氣走線使所述電場(chǎng)輻射器在流經(jīng)所述磁環(huán)的電流處于反射最小的反射最小點(diǎn)處耦接至所述磁環(huán)。

20.根據(jù)方案13所述的天線，其中，所述電場(chǎng)輻射器在距所述磁環(huán)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)約90度或約270度的電氣度位置處直接耦接至所述磁環(huán)。

21.根據(jù)方案13所述的天線，其中，所述電場(chǎng)輻射器在流經(jīng)所述磁環(huán)的電流處于反射最小的反射最小點(diǎn)處直接耦接至所述磁環(huán)。

22.根據(jù)方案13所述的天線，其中，所述走線包括鄰近所述電場(chǎng)輻射器的第一部段和遠(yuǎn)離所述電場(chǎng)輻射器的第二部段，其中，所述第一部段的長(zhǎng)度和寬度與所述第二部段的長(zhǎng)度和寬度不同。

23.根據(jù)方案13所述的天線，其中，所述走線包括鄰近所述電場(chǎng)輻射器的第一部段和遠(yuǎn)離所述電場(chǎng)輻射器的第二部段，其中，所述第一部段的形狀與所述第二部段的形狀不同。