CN100563060C - 用于车载电话的集成多频天线 - Google Patents

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Abstract

一种PIFA型多频天线，包括：一发射元件(10)，该发射元件布置在距离一地平面一定距离处，所述发射元件(10)包括至少一个与所述地平面(32)连接的连接件和一供给点(31)并且设置有至少一条狭槽(20、20’)，该狭槽的一端位于所述发射元件(10)的一边缘(10a)，而该狭槽的另一端位于所述发射元件(10)的内侧，并且其形状使其在所述发射元件(10)上限定一凸出区域(11)，所述天线为几个谐振频率的源头。根据本发明，其特征在于所述或每个狭槽(20)包括至少一个凸形(40...，50...)。

Description

用于车载电话的集成多频天线
技术领域
本发明涉及一种用于车载电话的集成多频天线。
发明背景
在Zi Dong Liu等人于1997年10月在IEEE会议纪录第45卷第10辑中发表的关于天线和传播的标题为“Dual-Frequency Planar Inverted-FAntenna”的文件中描述这种类型的天线。图1a中所示的这种类型的天线包括一导电的平面发射元件100，该元件布置在离地平面M距离为d的位置处，该地平面也导电，并且两者平行。该发射元件100被一狭槽200分成两个不同的区域101和102，每个区域都由一穿过该地平面M的供给销101a和102a供给能源。此外，该发射元件100的每个区域101、102通过一导电销101b、102b于该地平面M相连，以下将导电销称之为接地销。
这种天线的谐振模为四分之一波长模。因此，可以认为，通过区域101的尺寸来确定高频二通过区域102的尺寸来确定低频。该发射元件100和该地平面M之间的距离d是确定在每个谐振频率下的带宽的参数，而将供给销101a、102a与相应的接地销分开的距离是确定每个谐振频率下的天线阻抗的参数。
该文献已经显示出该矩形平面发射元件的谐振频率近似由以下方程给出：
f = C 4 ( a + b ) × 1 ϵ r
其中C是光速，而a和b是所述的矩形平面发射元件的宽度和长度，而εr是位于该发射元件和地平面之间的介质的介电常数。
相对于图1中所示的天线的发射元件100的各个区域101、102而言，该方程式为近似的，因为该方程式中引入了失真，尤其是因为该区域101、102在该狭槽200处彼此相连，一连接在其他物体之间取决于该狭槽200的宽度。
在同一文件中，也提到了一种与前者相同类型的天线，但是其仅仅包括一个供给销。这种天线如图1b所示，其中可以看到，由于狭槽200仅仅在发射元件100的一个边缘开口，该区域101、102具有一共同的部分103，在该部分处首先提供由接地销101b、102b，其次提供由单一接地销103a。
需要指出的是，这种天线可以仅仅含有一个接地销，而不是含有两个。
在上述文件中，可以看出，这种天线具有与图1a中所示的天线相同的特性。
还可以看出，对于这种天线，供给销和接地销的位置就其所起的作用而言相对来说并不是至关重要。另一方面，所没有的是供给销和接地销之间的距离，而这对天线在任何频率下的阻抗值是决定性的。
需要指出的是，对发射元件100和狭槽200可以设想成对其功能没有这种主要影响的各种形式。例如，该发射元件100可以为圆形、椭圆形或者甚至为卵形等，并且该狭槽200可以为简单的直线形、曲线形或其它形状。
这种天线产生的一个问题是其对每个谐振频率进行调谐，因为狭槽200的位置在该发射元件10中、该分支的长度构成狭槽200以及其宽度该宽度确定其谐振频率。因此，其试图改进这种类型的天线以便使其方便调谐。
发明内容
因此，本发明的天线为PIFA型多频天线，这种多频天线包括一布置在距离一地平面一定距离的位置处的发射元件，所述发射元件包括至少一个与所述地平面连接的连接件以及一供给点，并且其上设有至少一条狭槽，该狭槽的一端位于所述发射元件的一边缘，而该狭槽的另一端位于所述发射元件的内部，并且其形状使其在所述发射元件上限定一凸形区域，那样所述天线为几谐振频率的源头。
为了解决上述问题，其特征在于所述或每个狭槽包括至少一个凸形。
在本发明的第一实施例中，所述或每个狭槽在其位于所述发射元件的内部的一端包括一尺寸(即所述狭槽的宽度)较大的凸形。优选的是，所述凸形的边缘基本上与所述发射元件的最近的边缘平行。
根据本发明的天线也可以为如上所限定的那样，但是在所述类型中，其发射元件也基本上为矩形形状，所述或至少一条狭槽一方面包括一个较短的分支，而另一方面具有一较长的分支，该短分支基本上垂直于该发射元件的一边缘并且其一端位于所述边缘，该长分支基本上平行于平行于该发射元件的所述边缘并且与该短分支的另一端相连。
其特征还在于，所述狭槽在其位于所述发射元件的内侧的一端包括一凸形，其一端基本上平行于该发射元件的靠近所述狭槽的第一端所处的边缘的边缘。
优选的是，所述凸形基本上为矩形或者甚至为正方形。
在本发明的第二实施例中，所述或至少一条狭槽包括一具有一狭槽形式的凸形，该凸形在与由所述狭槽限定的所述凸出区域互补的区域中从第一狭槽伸出。
当所述天线为所述类型时，其中所述或至少一狭槽一方面包括一短分支另一方面包括一长分支时，该短分支基本上垂直于该发射元件的一边缘并且其一端位于所述边缘上，而长分支基本上平行于该发射元件的所述边缘并且与该短分支的另一端相连，那么，其特征在于，所述狭槽包括具有狭槽形状的凸形，该凸形从该狭槽的短分支和长分支之间的交点处伸出。
本发明的天线还是这样一种类型，其接地点靠近该狭槽的的扩大末端，该扩大末端位于所述发射元件的相对于该狭槽与由所述狭槽限定的所述凸出区域相对的一部分上，所述供给点位于距离该接地点一定距离的位置以便与所述天线的阻抗相匹配。
上述发明的特征以及其它特征将通过阅读下面对示例实施例的说明而显得更为清楚，所述发明将参照附图进行说明，其中：
附图简要说明
图1a和1b是现有技术中的PIFA型天线的透视图；
图2a-2c是本发明的PIFA型多频电线的三个实施例的平面图；
图3是表示本发明的天线的狭槽的末端处的凸形表面的影响的曲线图；
图4是表示本发明的天线的狭槽的末端处的凸形尺寸的影响的曲线图；
图5是表示具有从本发明的天线的狭槽伸出的另一狭槽形式的凸形的尺寸的影响的曲线图；
图6所示的是本发明的另一实施例，其中该发射元件为椭圆形或卵形；
图7所示的是本发明的另一个实施例，其具有几个狭槽。
具体实施方式
图2a-2c中所示的天线基本包括以导电平面发射元件10，该元件平行于也导电并并与其相距一距离地平面(未示出)安装，，该距离特别根据每个谐振频率所需的带宽来确定。。在该发射元件10和该地平面之间布置有电介质。
发射元件10在所示的实施例中基本上为矩形。其被狭槽20分开，该狭槽包括一种电绝缘材料(在该狭槽中没有构成该发射元件10的导电材料)。该狭槽20包括一较短的部分20a，该较短部分基本上垂直于该发射元件10的一边缘10a并且其一端在该边缘处扩大。其还包括一较长的部分20b，该较长的部分基本上平行于该反射元件10的边缘10a并且其与形成肘部20c的较短的部分20a的另一端相连。
该狭槽在该发射平面元件10上划定处区域11和区域12，该区域11基本上由狭槽20和该发射元件10的边缘10a所包围，区域12由该发射元件10的另外三个边缘10b和狭槽20所限定。该区域11和12具有共同的区域13。
通常，为了正确地使本发明的天线起作用，该区域11将必须为凸出区域，而区域12与区域11互补。
该发射元件10通过位于该发射元件上的与狭槽20的扩大的末端靠近的一点处接地销31相连，并且相对于该狭槽20而与该发射元件10的由狭槽所划定的凸出区域11相对。其还提供有供给销31，该供给销位于该发射元件10的相对靠近接地销32的区域12的一点上，并且该点也靠近该发射元件10的与凸出区域11相对的角。
在接地销32和供给销的这种结构中，还显示出了这种类型的天线为双频天线，其低频基本上由区域11和12的尺寸确定，而高频基本上单独由区域11的尺寸确定。
在图2a所示的第一实施例中，所示的天线具有一狭槽20，该狭槽在其位于所述发射元件10的内侧的一端处包括一凸形40，该凸形的尺寸待遇所述狭槽的宽度。因此，为两区域11和12所共有的区域13在某种程度上被该凸形所夹持。这能够获得具有各种形式的凸形40的良好的结果，但是在该凸形40的形状为一侧边40d平行于靠近该发射元件10的边缘10a时，可以获得最好的结果。尤其是，矩形或者正方形形状为优选，因为其制造起来尤其相对简单一些。在所示的示例性实施例种，正方形为这样，即，其两侧边40a和40b沿着分支20b的方向延伸，而另外两侧边40c、40d沿着垂直于该分支20b的方向延伸，但是平行于该发射元件10的边缘10b。
该凸形40的用途是为了降低该最高频率，如图3所示。在没有凸形的情况下，高频几乎为1.15F0，其中F0为任意参考频率，而在有凸形40时该高频总是比较低。
从图3中可以看出，该凸形的表面越大，频率的降低程度越大。
在图4中，可以看到，该凸形的垂直于该狭槽的尺寸越大，频率的降低程度越大。
研究发现，通常，为由狭槽20所划定的两区域11和12所共有的区域13的长度越大切其厚度越小，那么仅仅对天性的高频的降低程度越大。“共有区域13的长度”指的是该区域13的从该凸出区域11延伸到互补区域12的尺寸，并且“该共有区域13的厚度”指的是在发射元件10的边缘10b和凸形40之间延伸的尺寸。
可以想到，该凸形40的可以根据其尺寸和形状来改变，由该共有区域13构成的感应值，并因此改变天线的高频谐振频率。
图2b所示的是本发明的天线的另一实施例。该实施例的天线的狭槽20包括一凸形50，该凸形为狭槽形状，该凸形从由狭槽20所划定的区域12的内侧伸出并于该凸出区域11互补。
在所示的示例性实施例中，该狭槽20与前面的实施例一样包括一较短部分20a，该较短部分的一端在边缘10a处扩大，以及一较长部分20b，该较长部分与该较短部分20a的另一端相连，形成一肘部20c。
在图2b中，该凸形因此为狭槽形状，其在互补区域11内侧从形成于狭槽20的较短部分20a和较长部分20之间的交点处的肘部20c处伸出。
在图2b所示的示例性实施例中，该狭槽50在该区域12内侧沿着该狭槽20的较短部分20a和较长部分20b形成的角度的平分线延伸。
图5所示的曲线表示了该凸形狭槽50的长度对图2b中所示的实施例的天线的低频谐振频率的影响。需要指出的是，该凸形狭槽50的长度越长，该天线的低频减少的程度越大。
最后，图2c所示的是本发明的一实施例，其将图2a和2b中所示的实施例的凸形40和50结合起来，这样，其能够如上面刚才所解释的方式通过改变凸形40和50的尺寸来调节高频谐振频率和低频谐振频率。
图6所示的是本发明的另一个实施例。在该实施例中，该发射元件10为椭圆形，该狭槽20为曲线，并且从该发射元件10的一边缘10a延伸到该发射元件10的内侧，从而形成一凸出区域11和一互补区域12。该狭槽20的内端具有一凸形40’，该凸形在此为圆形。需要指出的是，该共有区域13从某种程度上而言被凸形40’所夹持。需要理解的是，通过影响该夹持共有区域13的延伸长度(例如通过改变形成该凸形40’的圆的直径)和影响该共有区域13的厚度(例如或者通过影响形成凸形40’的圆的直径或者通过影响凸形40’在该狭槽20的长度上的位置)，可以调节该天线的高频谐振频率。
该狭槽20还包括一狭槽50’，该狭槽50’在该互补区域12内侧延伸并且其宽度使其能够调节该天线的低频谐振频率。
需要指出该接地点32的位置和该天线的供给点31的位置，该供给点位于该互补区域12的与该凸出区域11相对的一部分中。该供给点31位于距离该凸出区域11最远的部分中，而接地点32位于该区域12的靠近该狭槽20的扩大末端的一部分中。
如前所述，在接地销32的这种结构中以及供给销的这种结构中，已经显示出，这种天线为双频天线，其低频基本上由区域11和12的尺寸确定而高频基本上仅仅由区域11的尺寸确定。
图7所示的是本发明的天线的另一个实施例。该发射元件10为矩形(但是也可以为象图6中的示例性实施例一样的椭圆或其他形状)并且包括两个狭槽20’和20”，这两个狭槽在该发射元件10上划定两个具有不同尺寸的凸出区域11’和11”以及三个其他的区域14、15以及16。区域14位于两条狭槽20’和20”之间，区域15和16为分别将区域14与凸出区域11’和11”连接起来的区域。该供给点和接地点31和32也表示在该图中。还可以看到，该接地点靠近各个所述狭槽20’和20”中的扩大末端，该扩大末端在所述发射元件10的相对于每条狭槽20’和20”与该凸出区域11’和11”相对的部分上，该凸出区域11’和11”分别由狭槽20’和20”所划定，所述供给点31位于距离该接地点32一定距离的位置处，以便与所述天线的阻抗相匹配。
这种类型的天线具有四种谐振频率。
最低谐振频率主要由区域14、15以及11”的尺寸确定。第二谐振频率主要由区域14、16以及11’的尺寸确定。第三谐振频率主要由凸出区域11”的尺寸确定，而第四谐振频率主要由凸出区域11’的尺寸确定。
狭槽20’和20”各自具有凸形40’和50’和40”和50”。
需要理解的是凸形40’能够调节最高谐振频率，而凸形40”能够调节第三谐振频率，而凸形50’能够调节第二谐振频率，而凸形50”能够调节最低谐振频率。

Claims (5)

1.一种PIFA型多频天线，包括：一发射元件(10)，该发射元件布置在距离一地平面一定距离处，所述发射元件(10)包括至少一个与所述地平面连接的连接件(32)和一供给点(31)并且设置有至少一条狭槽(20、20’)，该狭槽的第一端位于所述发射元件(10)的一边缘(10a)，而该狭槽的第二端位于所述发射元件(10)的内侧，并且其形状使其在所述发射元件(10)上限定一凸出区域(11)，所述天线为几个谐振频率的源头，其特征在于，所述至少一狭槽(20)一方面包括一具有狭槽形状的第一凸形(50)而另一方面包括一个其尺寸大于所述狭槽(20)宽度的第二凸形(40、40’)，该第一凸形(50)从所述狭槽(20)上伸出，延伸到与由所述狭槽(20)限定的所述凸出区域互补的区域中，该第二凸形(40、40’)其末端位于所述发射元件(10)的内侧。
2.如权利要求1所述的天线，在所述类型的所述天线中，所述至少一条狭槽(20)一方面包括一个较短的分支(20a)，而另一方面具有一较长的分支(20b)，该短分支(20a)基本上垂直于该发射元件(10)的一边缘(10a)，并且其一端位于所述边缘(10a)，该长分支(20b)基本上平行于该发射元件(10)的所述边缘(10a)，并且与该短分支(20a)的另一端相连，其特征在于，所述第一凸形(50)从所述狭槽(20)的较短分支(20a)和较长分支(20b)之间的交点上伸出。
3.如权利要求1所述的天线，在所述类型的所述天线中，所述发射元件(10)基本上为矩形，所述至少一条狭槽(20)一方面包括一个较短的分支(20a)，而另一方面具有一较长的分支(20b)，该短分支(20a)基本上垂直于该发射元件(10)的一边缘(10a)，并且其一端位于所述边缘(10a)，该长分支(20b)基本上平行于该发射元件(10)的所述边缘(10a)，并且与该短分支(20a)的另一端相连，其特征在于，所述第二凸形(40)位于所述狭槽(20)的处于所述发射元件(10)的内侧的第二端，所述第二凸形(40)的一边缘(40d)基本上平行于该发射元件(10)的垂直于所述狭槽(20)的第一端所处的边缘(10a)的边缘(10b)。
4.如前述任意一项权利要求所述的天线，其特征在于，所述第二凸形(40)基本上为矩形或正方形。
5.如权利要求1-3中任意一项权利要求所述的天线，其特征在于，所述连接件(32)靠近该狭槽(20)的扩大末端，该扩大末端位于所述发射元件(10)的相对于该狭槽而与由所述狭槽(20)限定的所述凸出区域(11)相对的一部分上，所述供给点(31)位于距离所述连接件(32)一定距离的位置以便与所述天线的阻抗相匹配。
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