一种天线系统，其包括具有两个天线馈源和连接到接地平面的共享连接部的天线元件。第一天线部分具有至少一个第一波长的第一谐振频率长度，由第一天线馈源和共享的接地连接部形成。第二天线部分具有由第二馈源和共享的接地连接部形成的第二谐振频率长度。第一和第二缝隙分别位于共享的接地连接部与第一馈源和与第二馈源之间，从而缝隙产生电感。接地平面的至少一部分位于第一和第二缝隙的至少一部分的正下方。第一和第二缝隙电感以及接地平面电容形成一个或多个过滤器部件，从而隔离天线元件中的第一和第二谐振频率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及天线系统，更具体地，涉及采用单天线元件和单接地平面的天线系统，该接地平面具有两个独立天线馈源和两个天线馈源通路之间的隔离。
技术介绍
随着天线系统变小，这些系统中的天线元件之间的间隔更是几乎没有。不仅天线元件之间的间隔具有影响系统辐射图的潜能，而且其也影响天线元件之间的相互耦合的量。相互耦合是两个或多个天线之间的电感/电容耦合，其有时会通过与传输的信号的干涉或通过使得天线元件辐射出不需要的信号而导致不必要的性能下降。一般地，两个天线元件布置得越接近，相互耦合的潜能越高。 因此，目前的天线设计者一般寻求降低多个天线元件之间的耦合(也就是增加隔离)的方式。这对于多通道系统是非常正确的，因为ー个通道上的信号应当通常并理论上不受其他通道和天线系统上的信号的影响，所述天线系统需要在同一频率或在相近的频带中运行但彼此独立工作的多个天线。ー些天线系统使用置于接地平面上方的天线元件。在这样的系统中，天线元件可以在接地平面中感生流向其他天线元件的电流，并增加不希望的耦合。为了减小耦合，想到多种技术。例如，一个解决方案是分隔接地平面，从而使得可能干渉的两个天线不会通过连续的接地平面相连接。但是，一般这种系统产生的隔离量不足。在第7，629，930号美国专利中，公开了ー种三维天线系统，其中第一天线元件和第二天线元件设置在接地平面上。在接地平面上设置ー个带阻滤波器以使相互耦合引起的信号衰减。虽然该构造中使用带阻滤波器帮助天线元件隔离，但本领域中仍有在其他天线构造中改进天线元件隔离的需求。
技术实现思路
本专利技术提供ー种天线系统，其包括具有类似单极性能的两个天线馈源和连接到接地平面的单个共享连接部的天线元件。在一个实施方式中，单天线元件包括两个天线部分。第一部分具有至少ー个第一波长的第一谐振频率长度，由第一天线馈源和共享的接地连接部形成。第二部分具有至少ー个第二波长的第二谐振频率长度，由第二天线馈源和共享的接地连接部形成。第一缝隙位于天线元件上的第一天线馈源和接地连接部之间，使得第一缝隙产生第一电感。至少第二缝隙位于天线元件上的第二天线馈源和接地连接部之间，使得第二缝隙产生第二电感。定位接地平面，使接地平面的一部分位于第一缝隙的至少一部分的正下方和第二缝隙的至少一部分的正下方，从而形成电容。第一缝隙电感和第二缝隙电感以及接地平面电容形成一个或多个过滤器部件，从而隔离天线元件的第一和第二天线元件部分中的第一和第二谐振频率。优势在于利用单接地平面形成具有两个独立辐射部分的单天线元件。该构造具有第一和第二天线元件部分的良好的阻抗匹配以及良好隔离。附图说明图I是根据本专利技术的一个实施方式的天线系统。图2是信号強度与频率的图表，表示图I的天线系统的良好阻抗匹配和隔离。图3A-3E表示本专利技术的天线系统的多个天线元件构造。图4A-4C表示本专利技术的天线系统的示范性缝隙构造。图5表示用于本专利技术的天线系统的示范性接地平面构造。 具体实施例方式图I示意性地表示根据本专利技术一个实施方式的天线系统100。系统100包括单天线元件120和单接地平面110。天线元件120包括第一和第二辐射平面部分122和124 (也被描述为第一和第二天线部分)，其合并到一起形成单天线元件120。该两个天线元件部分共享ー个接地连接部140。天线元件120的每个辐射部分122和124分别由第一天线馈源132和第二天线馈源134馈电。在图I的示范性实施方式中，天线元件120位于衬底105的上表面上，而接地平面110位于衬底105的下表面上(由图I中的虚线所指出)。衬底105可以是印刷电路板，其具有设置在印刷电路板的相反表面上的接地平面110和天线120。可选地，衬底105可以选自ー种或多种介电材料。接地连接部140是印刷电路板中的导电通孔或任意其他合适的与接地平面的连接的导电连接部。每个天线元件部分的谐振长度是所需无线通信频带的单个波长。示范性的通信频带是エ业、科学、医学(Industrial, Scientific, Medical,简称ISM)频带，其具有约为2. 4GHz到2. 5GHz范围内的频率。其他波长可以根据所需的天线应用选择。每个天线元件部分122和124的总频率响应取决于构成每个天线元件部分的多个段的谐振长度。一般来说，随着ー个部分长度的増加，谐振长度増加。随着宽度増加，电容负载也增加，其影响天线部分的电场分布，使得电长度对于总物理距离尺寸更长，从而降低了谐振频率。因而必须考虑全部天线部分的几何形状以产生所需的谐振频率。注意到第一和第二谐振频率可以是相同的或不同的；在示范性实施方式中，谐振频率在彼此的10%以内。示范性的平面天线构造描绘在图3中。图3A和3C表示布置在多个角度的天线元件部分，其可以提升每个天线部分的隔离，尤其是图3C的正交构造。图3D和3E表示曲折的通路/折叠的天线元件部分。回到图I，两个天线馈源元件132和134位于天线元件120的每个天线元件部分122、124中。两个标记为152和154的缝隙分别定为在接地连接部140和每个天线馈源132和134之间。由于每个缝隙产生一个电感，所以缝隙影响每个天线元件部分的阻抗匹配。精确的缝隙尺寸决定电感，并由此决定阻抗匹配特性。图4A-4C描绘了多个缝隙结构。图4A描绘了曲折的缝隙通路；图4B描绘的缝隙具有沿缝隙长度变换的宽度，产生可变的电感。图3C中，形成离开主缝隙的多个残端。这些残端与通过接地平面延伸増加的电容相连接，阻挡多个特定频率。如在图I中所见的，一部分接地平面110与每个电感缝隙152和154的一部分“重叠”(接地平面位于衬底的反面，而天线位于正面)。这产生了电容，该电容与电感结合产生隔离带阻滤波器的等同物。但是，由于引入了额外电容，覆盖缝隙的接地平面的延伸进ー步导致阻抗匹配。因此，电感和电容是平衡的以确保足够的阻抗匹配和足够的隔离。使用多个接地平面延伸的几何结构以平衡天线元件中的电感和电容，如图5中所见的。注意到术语“接地平面延伸”提到覆盖电感缝隙的接地平面的部分。但是，接地平面仍然是单个连续的元件。因而，术语“接地平面”包括此处分别讨论以便于讨论几何外观的这些接地平面延伸。接地平面延伸的大小和形状选择为与电感缝隙的大小和形状相关，以产生所需的阻抗匹配和隔离的全部平衡。如图5中所见的，接地平面延伸可以是单一的元件(例如图1、5B和5C的三角形元件)或共同形成接地平面的延伸的多个元件(图5A、5D和 5E)。如图2中所见的，对于图I的天线系统，在ISM频带达到充分的隔离和充分的阻抗 匹配。エ业适用性本专利技术用于多个无线通信系统。一个示范性应用是电灯组件或其他电器，其具有使用一个天线部分的无线移动传感器模块的和使用第二天线部分的第二接收器或收发器。前述内容已经列出了本专利技术的特征和技术优点。所属领域技术人员应该理解，所公开的概念和具体实施例容易用作修改或者设计用于实现本专利技术的相同目的的其他结构的基础。所属领域技术人员还应该意识到这种等价结构并未背离所附权利要求书阐述的本专利技术的精神和范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2012.02.23 US 13/402,8931.ー种天线系统，包括天线元件和接地平面，该天线系统包括 天线元件，该天线元件包括 具有第一谐振频率长度的第一天线元件部分，第一谐振频率长度由第一天线馈源与耦合到接地平面的共享接地连接部形成； 具有第二谐振频率长度的第二天线元件部分，第二谐振频率长度由第二天线馈源与耦合到接地平面的共享接地连接部形成； 位于第一天线馈源和接地连接部之间的至少ー个第一缝隙，用于产生第一电感； 位于第二天线馈源和接地连接部之间的至少ー个第二缝隙，用于产生第二电感； 接地平面定位为使得接地平面的一部分位于第一缝隙的至少一部分的正下方和第二缝隙的至少一部分的正下方，从而增加天线元件的第一天线元件部分和第二天线元件部分中的第一谐振频率和第二谐振频率之间的隔离。2.根据权利要求I所述的天线系统，其特征在于第一谐振频率和第二谐振频率在彼此的10%以内。3.根据权利要求I所述的天线系统，其特征在于进一歩包括衬底，其中天线元件是放置于衬底的第一表面上的平面导电材料，接地平面是放置于衬底的第二表面上的平面导电材料。4.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于衬底选自ー种或多种介电材料。5.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于接地平面的连接部通过第一表面和第ニ表面之间的介电材料中的导电通孔。6.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于天线元件包括ー个或多个平面折叠的臂天线部分。7.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于天线元件包括第一和第二正交臂部分。8.根据权利要求I所述的天线系统，其特征在于第一缝隙和第二缝隙中的至少ー个具有沿缝隙长度变化的缝隙几何形状，从而形成分配的阻杭。9.根据权利要求I所述的天线系统，其特征在于第一缝隙和第二缝隙中的至少ー个具有沿缝隙长度变化的宽度。10.根据权利要求I所述的天线系统，其特征在于位于第一缝隙的至少一部分和第二缝隙的至少一部分的正下方的接地平面的一部分包括ー个或多个接地平面延伸元件。11.根据权利要求I所述的天线系...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁振佳，柳江平，梁狄信，马广汶，
申请(专利权)人：香港应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。