CN101517825A - 无线系统中的天线 - Google Patents

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Abstract

本发明为无线接收系统中的天线提供设备和方法。该天线包括电耦合到印刷电路板的开放式分段部件和提供电容加载的电容顶部加载部件。天线的垂直剖面可以充分地减小以使得天线可以内部地定位在与印刷电路板相同的外壳内。电容顶部加载部件远离印刷电路板的接地平面定位以减小电容耦合，结果，在宽的操作范围维持所需的电压驻波比(VSWR)。电容顶部加载部件包括一封闭形状，该封闭形状提供电容加载。为了调谐天线来以期望的特征(例如，在VSWR标准内)操作，可以修改该封闭形状。

Description

无线系统中的天线
技术领域
本发明涉及在包括无线微音器的无线接收系统中的天线。
背景技术
对于无线微音器，一个或多个天线通常安装在底盘的外部和/或具有外部天线可以直接连接到其中或者经由RF(射频)屏蔽导线连接到其中的端口。为了最佳匹配以改变发射器极化方向和环境条件，典型地，使用具有到接收器底盘的旋转附件的室外天线，从而允许用户定向天线以最佳接收。但是，该方法成本昂贵，从而导致机械复杂性和可靠性问题。典型地，用户不知道如何正确定向天线，并且如果用户选择差的定向会实际使得接收降级。而且，外部安装的天线易于受到来自期望位置的干扰或者甚至损坏。
发明内容
在本发明的一方面，一天线支持无线接收系统。该天线包括电性耦合到印刷电路板的开放式分段部件以及一提供电容加载的电容顶部加载部件。
在本发明的另一方面，电容顶部加载部件远离无线接收系统的印刷电路板的接地平面定位。试验数据表明，通过那样做，电容耦合降低，结果，所需的电压驻波比(VSWR)维持在宽的操作范围。
在本发明的又一方面，天线的垂直剖面充分地减小以使得天线可以内部定位在与支承无线接收器的印刷电路板相同的外壳内。
在本发明的再一方面，电容顶部加载部件包括一封闭形状，该封闭形状提供电容加载。电容加载使得天线相对于另一没有电容加载的天线能够支持更大的操作频率范围并且能够具有更小的尺度。
在本发明的又另一方面，电容顶部加载部件关于印刷电路板水平定向。
在本发明的又再一方面，一种方法，其通过将导线(wire)切割为期望的长度并且将该导线的一部分成形为封闭形状，提供用于无线接收系统的天线。该封闭形状远离印刷电路板的接地平面定位。为了调谐天线来以期望的特征(例如，在VSWR标准内)操作，可以修改该封闭形状。
附图说明
当结合附图进行阅读时，前面的发明内容部分的内容以及下面的优选实施例的描述，将更好地得以理解，其仅仅是通过例子，而不是通过对本发明的权利要求进行限定的方式包括进来。
图1示出根据本发明的实施例的天线的功能图；
图2示出根据本发明的实施例的低频带天线的尺度方面；
图3示出根据本发明的实施例的高频带天线的尺度方面；
图4示出根据本发明的实施例的封装在外壳内的右定向天线和左定向天线；
图5示出根据本发明的实施例的通过电容顶部加载部件形成的封闭形状的变体；
图6示出根据本发明的实施例的低频带天线的VSWR响应；以及
图7示出根据本发明的实施例的高频带天线的VSWR响应。
具体实施方式
图1示出根据本发明的实施例的天线101的功能图。天线101包括开放式分段部件103和电容顶部加载部件105。天线101电连接到印刷电路板(PCB)109，其在导电连接111处支承无线接收功能(例如，无线微音器接收器)。对于本发明的实施例，导电连接111是焊接和/或插接连接的。
如图1所示，电容顶部加载部件105包括一封闭形状，例如，梯形。但是，本发明的其它实施例可以结合不同的封闭形状，例如，正方形、三角形或者圆形，如图5所示。在本发明的实施例中，封闭形状通过将导线的一部分弯曲并且将导线末端连接到在导线末端之间的点(导电连接107)而形成。在本发明的实施例中，导电连接107是焊接连接的。但是，可以使用其它类型的连接来提供电性连接。
对于本发明的一实施例，天线101是具有宽带频率响应的尺寸减小的天线并具有低剖面以使得天线101可以封装在塑料(或者相当材料)的无线接收器底盘或者任何非金属底盘中。天线101的垂直尺度减小以内部地配合在无线接收器的不导电的塑料(或者相当材料)底盘中(如图4所述)。天线101提供减小的垂直部件长度(例如通过弯曲开放式分段部件103)和更宽的频带响应。在开放式分段部件103的顶部的弯曲典型地远离印刷电路板109的接地平面成一角度。结果，电容顶部加载部件105的顶部电容加载和接地平面之间的电容耦合减小。试验结果表明，天线101和印刷电路板109的接地平面之间的电容耦合可以不利地影响天线101的性能，例如电压驻波比(VSWR)。试验结果表明，对于500MHz-1GHz之间的频率范围，印刷电路板109的接地平面和电容顶部加载部件105之间的距离应当为至少0.75英寸，以使得VSWR响应并无实质性降级。
电容顶部加载部件105(其可以关于印刷电路板109水平定向)可以提高天线101的宽带响应，并实质上减小天线101的垂直尺度，这样有利于将天线101封装在与印刷电路板109相同的外壳内。
尽管天线101可以封装在与无线接收系统的电子线路相同的外壳内，但是，本发明的实施例同样支持封装在与印刷电路板101不同的外壳内或者封装在外壳外部的天线101。
在无线接收系统中可以重复设置天线101(具有物理变化)以支持多个接收器。例如，如图4所示，天线405和407支持具有两个接收器的分集接收。
试验数据表明，天线101具有一稍微不对称但是确实呈现为具有全向辐射图案的方位角辐射图案。结果，天线101的定向不会实质性影响在方位角方向的接收。
天线101可以支持不同类型的无线接收器系统，包括无线微音器接收器、个人立体监视器接收器、无线PAI/演示(presentation)系统(例如，锚定声音系统)以及具有集成的无线微音器接收器的舞台混合系统。例如，无线便携式P.A.扬声器包括内建式(集成)VHF或者UHF无线接收器、声音放大器、扬声器以及典型地内部电源包，其中所有部件都位于单一底盘内。
对于天线101，用户设置无线接收器系统中的天线构型是有利的。例如，用户可以不必像现有技术的无线微音器系统通常需要的那样定位接收天线以建立无线接收器和无线发射器之间的通信。再者，由于天线101内部实施在接收器底盘内部，天线101还防止可能导致人身伤害的意外损坏和误用。而且，由于天线内部地位于外壳内，对导致腐蚀的环境问题更不敏感，该腐蚀会对天线性能具有不利影响。
图2示出根据本发明的实施例的低频带(535MHz-847MHz)天线的尺度方面(其中全部示出尺度是以英寸计，括号中的数字是以毫米计)。天线201是左样式的，天线203是右样式的。天线201和天线203的尺度是大致相同的，但是组成物12规格导线以互补方式弯曲以使得天线201可以安装在无线接收系统的外壳内与天线203不同的位置。
图3示出根据本发明的实施例的高频带天线(580MHz-995MHz)的尺度方面。比较图2和3，应当注意到，尺度和封闭形状是不同的。
图4示出根据本发明的实施例的封装在具有印刷电路板409的外壳403内的右定向天线405和左定向天线407。图401a、401b和401c示出在不同视角的右定向405、左定向天线407、外壳403以及印刷电路板409。
图5示出根据本发明的实施例的由电容顶部加载部件(例如，图1所示的电容顶部加载部件105)形成的封闭形状的变体。天线501、503、505和507包括分别对应矩形、三角形、梯形和圆形的封闭形状。封闭形状可以通过导线围绕周边形成或者可以通过金属片冲压(其中封闭形状是实体的)而形成。
图6示出根据本发明的实施例的低频带天线(对应如图2所示的天线201和203)的VSWR响应601。通过使用VSWR小于3.1的标准，技术人员确定操作频率范围位于535MHz-847MHz(分别对应频率值603和605)之间。但是，技术人员可以使用不同的VSWR标准来确定操作带宽。
图7示出根据本发明的实施例的高频带天线(对应如图3所示的天线301和303)的VSWR响应701。通过使用VSWR小于3.1的标准，技术人员确定操作频率范围位于580MHz-995MHz(分别对应频率值703和705)之间。尽管VSWR在超过995MHz小于3.1，天线301和303的实际操作限制到995MHz。
尽管本发明的实施例，如图2-3和6-7所示，对应于在530MHz到995MHz之间的操作频率，但是本发明的实施例支持其它操作频带，例如2GHz。
尽管已经参照特定例子，包括实施本发明的当前优选实施例，对本发明进行了描述，但是，本领域技术人员将认识到，存在属于本发明的权利要求所限定的精神和范围内的对上述系统和技术的许多变化和替换。

Claims (22)

1.一种用于支持无线接收系统的天线，包括：
开放式分段部件，其在第一端点处将接收到的信号提供给印刷电路板；以及
电容加载顶部部件，其具有封闭形状，该封闭形状：
在第二端点处电耦合至所述开放式分段部件；
为所述天线提供电容加载，所述电容加载对于操作频率值调谐该天线；并且
在该第二端点处以一角度远离所述印刷电路板的接地平面定位，该角度由所述开放式分段部件和所述电容顶部加载部件形成，
其中，该天线内部地定位在与支承所述无线接收系统的所述印刷电路板相同的外壳内。
2.如权利要求1所述的天线，其中，所述封闭形状由一沿着周边的电线形成，该电线在所述开放式分段部件的所述第二端点处结合。
3.如权利要求1所述的天线，其中，所述封闭形状是由导电表面形成。
4.如权利要求1所述的天线，其中，所述开放式分段部件具有与所述印刷电路板大致垂直的定向。
5.如权利要求1所述的天线，其中，所述电容顶部加载部件具有关于所述印刷电路板大致水平的定向。
6.如权利要求1所述的天线，其中，所述开放式分段部件具有一弯曲，该弯曲使得该电容顶部加载部件远离该印刷电路板成一角度。
7.如权利要求1所述的天线，其中，所述无线接收系统包括无线微音器接收器。
8.如权利要求1所述的天线，其中，所述无线接收系统包括无线个人监视器接收器。
9.如权利要求1所述的天线，其中，所述无线接收系统支持无线演示系统。
10.如权利要求1所述的天线，其中，所述天线的特征在于为一单极天线。
11.如权利要求1所述的天线，其中，所述封闭形状具有梯形形状。
12.一种用于提供用于无线接收系统中的天线的方法，包括：
(a)将一导线切割为期望长度，该导线具有第一端点和第二端点；
(b)将所述导线的第一部分成形为封闭形状，该第一部分包括所述第二端点；
(c)将所述第二端点电连接到所述第一端点和所述第二端点之间的连接点以形成所述封闭形状；
(d)在所述第一端点电连接所述天线到印刷电路板；以及
(e)远离所述印刷电路板的接地平面定位所述封闭形状。
13.如权利要求12所述的方法，还包括：
(f)修改所述封闭形状以调谐该天线，其中该天线以期望特征在操作频率操作。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述期望特征包括电压驻波比(VSWR)响应。
15.如权利要求13所述的方法，其中，(f)包括：
(f)(i)调节所述封闭形状的边的长度。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述封闭形状具有梯形形状。
17.如权利要求12所述的方法，其中，(e)包括：
(e)(i)在该第一端点和该连接点之间弯曲所述导线。
18.如权利要求12所述的方法，还包括：
(f)定位该封闭形状以具有水平定向。
19.如权利要求12所述的方法，还包括：
(f)调节所述导线的第二部分的垂直尺度以将所述天线容纳在所述相同外壳内，所述第二部分位于所述第一端点和所述连接点之间。
20.如权利要求12所述的方法，其中，所述期望长度为所述天线的操作波长的大致四分之一。
21.如权利要求12所述的方法，还包括：
(f)将所述天线定位在与所述印刷电路板相同的外壳内。
22.一种用于支持无线微音器系统的天线，包括：
垂直天线部件，其在第一端点处将接收到的信号提供至印刷电路板，并具有与所述印刷电路板大致垂直的定向；以及
水平天线部件，其具有与所述印刷电路板大致水平的定向，并具有封闭形状，该封闭形状由沿着周边的电线形成，所述电线在所述开放式分段部件的第二端点处结合，其特征在于：
在所述第二端点处电耦合至所述开放式分段部件；
为该天线提供电容加载，所述电容加载对于操作频率值调谐所述天线；以及
在该第二端点处远离所述印刷电路板的接地平面以一角度定位所述水平天线部件，该角度由所述开放式分段部件和所述电容顶部加载部件在所述第二端点处形成。
其中，所述天线内部地定位在与支承所述无线微音器系统的所述印刷电路板相同的外壳内。
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