CN101953024A - 具有双波段集总元件阻抗匹配的天线 - Google Patents

具有双波段集总元件阻抗匹配的天线 Download PDF

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CN101953024A CN2009801016061A CN200980101606A CN101953024A CN 101953024 A CN101953024 A CN 101953024A CN 2009801016061 A CN2009801016061 A CN 2009801016061A CN 200980101606 A CN200980101606 A CN 200980101606A CN 101953024 A CN101953024 A CN 101953024A
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奥斯瓦尔多·萨拉扎
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Abstract

一种天线包括第一天线元件(图3B中的112-1)和第二天线元件(112-2)。第一天线元件(112-1)和第二天线元件(112-2)均被设置为可以接收第一频率波段和第二频率波段中的信号。第二频率波段的频率大于第一频率波段的频率。耦接到第一天线元件(112-1)的第一阻抗匹配电路(图3B中的350-1)包括具有第一共享组件的第一若干滤波器。耦接到第二天线元件的第二阻抗匹配电路(350-2)包括具有第二共享组件的第二若干滤波器。馈电网络电路(300)耦接到第一阻抗匹配电路(350-1)和第二阻抗匹配电路(350-2)并且具有与第一天线元件(112-1)和第二天线元件(112-2)接收的信号对应的合成的输出。

Description

具有双波段集总元件阻抗匹配的天线
技术领域
本发明总体涉及多波段天线，更具体地涉及用于全球卫星定位系统的多波段倒L型天线。
背景技术
全球导航卫星系统(GNSS)(比如全球定位系统(GPS))中的接收器，使用基于卫星广播的视距信号的距离测量。接收器测量一个或多个广播信号的到达时间。该到达时间测量包括基于信号的粗捕获码部分的时间测量，被称为伪距和相位测量。
在GPS中，卫星广播的信号具有在一个或几个频带的频率，包括L1波段(1565至1585MHz)、L2波段(1217至1237MHz)、L5波段(1164至1189MHz)和L波段通信(1520至1560MHz)。其他GNSS的广播信号在相似的频带内。为了接收一个或多个广播信号，GNSS中的接收器经常具有与卫星广播信号的频带对应的多个天线。多个天线和相关的前端电子设备增加了GNSS中接收器的复杂性和费用。另外，对于彼此可以物理替换的多个天线的使用可能降低距离测量的精确性，从而降低接收器确定的定位的精确性。进一步，在机动车、农业和工业应用中，需要有一种小型坚固的导航接收器。这种小型坚固的接收器可以根据具体应用安装在车辆的内部或外部。
因此，需要一种用于GNSS中接收器的改良的小型天线以解决与现有天线相关的问题。
发明内容
描述一种具有双频带集总元件阻抗匹配的天线的实施例。在一些实施例中，天线包括第一天线元件和第二天线元件。第一天线元件和第二天线元件均设置为可以接收第一频率波段和第二频率波段的信号。第二频率波段的频率大于第一频率波段的频率。第一阻抗匹配电路耦接到第一天线元件并包括具有第一共享组件的第一若干滤波器。第一若干滤波器包括一低通滤波器和一高通滤波器。在天线的不同实施例中，低通滤波器和高通滤波串联连接，第一共享组件包括一电感，第一共享组件还包括一电容，第一阻抗匹配电路提供大致为50Ohms(欧姆)的阻抗，和/或第一天线元件和第二天线元件大致沿天线的第一轴线排列。
在一个实施例中，天线包括耦接到第二天线元件的第二阻抗匹配电路，第二阻抗匹配电路包括具有第二共享组件的第二若干滤波器。在一些实施例中，天线还包括馈电网络电路，该馈电网络电路耦接到第一阻抗匹配电路和第二阻抗匹配电路并具有与第一天线元件和第二天线元件接收的信号对应的合成的输出。在一个实施例中，第一天线元件和第二天线元件均包括位于接地平面之上的单极天线，并且第一共享组件和第二共享组件均包括一电感和一电容。
在一个实施例中，第一天线元件和第二天线元件均包括位于接地平面之上的单极天线。第一天线元件和第二天线元件均是倒L型天线。在一个实施例中，单极天线位于与包括接地平面的平面大致平行的平面内。在一个实施例中，单极天线一部分同样位于与包括接地平面的平面大致垂直的平面内。单极天线包括设置在印刷电路板上的金属层。印刷电路板可以适用于微波应用。在一个实施例中，频率的第一波段包括1165至1237MHz，频率的第二波段包括1520至1585MHz。
在一个实施例中，天线包括第三天线元件和第四天线元件，其中第三天线元件和第四天线元件均设置为接收第一频率波段和第二频率波段的信号。天线包括耦接到第三天线元件的第三阻抗电路，第三阻抗电路包括具有第三共享组件的第三若干滤波器。天线还包括耦接到第四天线元件的第四阻抗电路，第四天线元件包括具有第四共享组件的第四若干滤波器。
在一个实施例中，第一天线元件和第二天线元件大致沿着天线的第一轴线排列，并且第三天线元件和第四天线元件大致沿着天线的第二轴线排列。第一轴线和第二轴线相对彼此被旋转约90°。
在一个实施例中，天线包括耦接到第一天线元件、第二天线元件、第三天线元件和第四天线元件的馈电网络电路。馈电网络电路设置为将来自第一天线元件、第二天线元件、第三天线元件和第四天线元件的接收信号相位移以优先接收圆极化的辐射。在一个实施例中，馈电网络电路设置为将来自各自天线元件的接收信号相对于天线中的相邻天线元件的接收信号相位移大致90°。在一个实施例中，优先接收的辐射是右旋圆极化的辐射。在一实施例中，优先接收的辐射是左旋圆极化的辐射。
在一个实施例中，天线包括用于接收第一频率波段和第二频率波段的信号的第一辐射装置和第二辐射装置，其中第二频率波段的频率大于第一频率波段的频率。耦接到第一辐射装置的第一阻抗匹配装置具有第一滤波装置。耦接到第二辐射装置的第二阻抗匹配装置具有第二滤波装置。
在一个实施例中，处理信号的方法包括对耦接到第一天线元件的电信号进行滤波，并且对耦接到天线的第二天线元件的电信号进行滤波。在一个实施例中，所述方法包括转换电信号从而通过较高频带和较低频带。在一个实施例中，所述方法包括转换电信号从而衰减位于较高频带之上和位于较低频带之下的信号并且通过中心频带。在一个实施例中，所述方法包括转换电信号从而通过较高波段和较低波段而衰减中心波段。所述转换包括在中心频带的两个子带中提供大致相似的阻抗。在一个实施例中，在两个子带中的大致相似的阻抗大致为50欧姆(Ohms)。
在一个实施例中，系统包括天线、耦接到天线的阻抗匹配电路，其中阻抗匹配电路包括具有共享组件的若干滤波器。馈电网络电路耦接到阻抗匹配电路。低噪声放大器耦接到馈电网络电路。取样电路耦接到低噪声放大器。
附图说明
通过下面的详细描述、附加的权利要求并结合附图可以得知本发明的其他目的和特征。
图1A是示出倒L型多波段天线实施例的侧视图的框图。
图1B是示出倒L型多波段天线实施例的俯视图的框图。
图2A是示出四元倒L型多波段天线实施例的侧视图的框图。
图2B是示出四元倒L型多波段天线实施例的俯视图的框图。
图2C是示出使用矢量网络分析仪对四元倒L型多波段天线一个实施例进行测试的框图。
图3A是示出用于多波段天线的馈电网络电路的实施例的框图。
图3B是示出具有馈电网络、低噪声放大器和数字电子模块的多波段天线的实施例的俯视图的框图。
图3C是示出用于多波段天线的馈电网络电路的可选实施例的框图。
图4A描绘示出在极坐标中的模拟复反射系数作为天线元件的频率函数的图表，在多波段天线中所述天线元件没有阻抗补偿电路。
图4B描绘示出在极坐标中模拟复反射系数作为天线元件的频率函数的图表，根据一些实施例，多波段天线中所述天线元件耦接到集总元件阻抗匹配电路。
图5A是用于多波段天线的具有共享组件的阻抗匹配电路的实施例的框图。
图5B是具有带共享组件的滤波器的阻抗匹配电路的电路图。
图6是示出模拟幅度和相位相对用于耦接到具有共享组件的阻抗匹配电路的天线元件的复反射系数的频率的图表。
图7示出对应于全球卫星导航系统的频率波段。
图8是示出使用用于多波段天线的集总元件阻抗匹配电路的方法的实施例的流程图。
图9是系统的一个实施例的混合框图和电路图，所述系统具有包括带合成网络和低噪声放大器的集总元件阻抗匹配电路的四元多波段倒L型天线。
图10A和10B示出阻抗匹配电路的可选实施例。
相似的参考标识指的是贯穿附图的几个图示的对应部件。
具体实施方案
参考本发明的实施例进行详细描述，随附附图用于说明实施例。在下面的详细描述中，阐明众多具体细节以便是深入理解本发明。不过，很明显本领域技术人员即使没有这些具体细节也可以实施本发明。在其他示例中、均没有具体描述众所周知的方法、过程、组件和电路以避免不必要地妨碍本发明的情况。
多波段天线覆盖了一个频率范围，该频率范围相距甚远使用一个已有天线难以覆盖。在一个示例的实施例中，多波段天线用于发射或接收在L1波段(1565到1585MHz)、L2波段(1217到1237MHz)、L5波段(1164到1189MHz)和L波段通信(1520到1560MHz)的信号。这四个L波段被视为两个不同波段的频率：第一频率波段为大约1164到1237MHz范围，第二频率波段从大约1520到1585MHz范围。这两个波段的近似中心频率位于1200MHz(f1)和1552MHz(f2)。这些具体频率和频带仅是例子，其他频率和频带也可以在其他实施例中使用。
多波段天线也被设置为在第一和第二频率波段内具有基本不变的阻抗(有时也称为公共阻抗)。这些特性可以允许GNSS(比如GPS)中的接收器使用更少或者甚至一根天线来接收多个频带内的信号。
尽管用于GPS的多波段天线的实施例在下文的描述中作为示例性的例子，应当理解多波段天线可以在多个应用中实施，包括无线通信、蜂窝电话技术，以及其他GNSS。此处描述的技术可以广泛实施于在不同频率波段中使用的多种天线类型和设计。
现在请关注多波段天线的实施例。图1A和1B是示例出多波段天线100实施例的侧视图和俯视图。天线100包括接地平面(ground plane)110和两个倒L型元件112。倒L型元件112大致沿天线100的第一轴线排列。电信号130使用信号线122耦接到并耦接自倒L型元件。在一些实施例中，信号线122是同轴电缆并且接地平面110是适于微波应用的金属层(例如，在印刷电路板中或上)。请参考图1B，倒L型元件112具有LA+LB的长度(当投影到接地平面110上时)，其中LA是各元件112的垂直或倾斜部分的长度(当投影到接地平面110上时)，LB是各元件112的水平部分的长度。
每一个倒L型元件112(比如倒L型元件112-1)可以有一个位于接地平面110上方的单极天线。在天线100中，单极天线在与包括接地平面110的平面大致平行的平面内。单极天线可以使用设置在印刷电路板上的金属层来实现。单极天线具有长度LA+LB(114、116)、宽度132、厚度134，并且在接地平面110之上可以具有长度LD120。两个倒L型元件112可以由距离LC118分开。倒L型元件112-1可以具有一倾斜部分，所述倾斜部分沿接地平面110的投影具有长度LA114。所述倾斜部分可以改变天线100的辐射模式。不过，所述倾斜部分不会明显改变天线100的电阻抗特性。
在一些实施例中，天线100可以包括其他组件或更少的组件。两个或多个组件的功能可以结合。一个或多个组件的位置可以改变。
在其他实施例中，天线100(图1A和图1B)可以包括其他倒L型元件。如图2A和图2B中所示。
图2A是示出四元倒L型多波段天线200的实施例的侧视图的框图。图2B是示出四元倒L型多波段天线200的实施例的俯视图的框图。图2A和图2B示出了具有四个倒L型元件112-1至112-4的多波段天线200的实施例。图2A显示侧视图(由于是侧视图只有三个倒L型元件可见，但实际存在四个)。图2B示出天线200的俯视图，具有四个倒L型元件112-1至112-4。每个倒L型元件具有宽度132和厚度134，并且在接地平面110之上有距离LD120。倒L型元件112-1、112-2大致沿天线200的第一轴线排列。倒L型元件112-3、112-4大致沿天线200的第二轴线排列。第二轴线相对于第一轴线被旋转大约90°。四元信号210分别耦接到对应的倒L型元件112。
图2C示出使用矢量网络分析仪270测试四元倒L型多波段天线一个实施例的框图。测试中的倒L型元件(112-3)通过屏蔽电缆280(具有屏蔽罩282)连接到矢量网络分析仪270。每一个其他倒L型元件(112-1、112-2、112-4)耦接到对应的电阻器272、274、276。在一个实施例中，每一个电阻器272、274、276是50Ohms，或者大约是50Ohms。
图3A是示出用于多波段天线的馈电网络电路300的实施例的框图。馈电网络电路300可以耦接到四元天线200(图2A和图2B)以向倒L型元件112提供适当定相的电信号210。
在发射的实施例中，180°混合电路312接收输入电信号310并输出相对彼此约180°异相的两个电信号。这些电信号的每一个耦接到90°混合电路314中的一个。每一个90°混合电路314输出两个电信号210。各个电信号(比如电信号310-1)可以对于相邻的电信号310具有约90°相位移。在该结构中，馈电网络电路300是指正交馈电网络。电信号210的相位布局导致天线200(图2A和图2B)的圆极化辐射模式。辐射可以是右旋圆极化(RHCP)或左旋圆极化(LHCP)。请注意电信号210的相关相位移越接近90°并且电信号210的幅值相互匹配越平均，天线200(图2A和图2B)的轴比越好。
在接收的实施例中，信号210由天线接收，并通过馈电网络300合成，产生供接收电路处理的信号310。请注意，接收的实施例与发射的实施例相同，但是如同下面描述的一样在相反的方向(接收取代发射)上对信号进行处理。
图3B是示出具有馈电网络、低噪声放大器和数字电子模块的多波段天线的实施例的框图。图3B示出天线模块360，包括四个耦接到四个相应阻抗匹配电路350(分别是350-1至350-4)的倒L型天线元件112(112-1至112-4)。阻抗匹配电路350给馈电网络300(如图3A中所示)提供四元信号210。馈电网络300向低噪声放大器330提供合成的信号310。低噪声放大器330的作用是放大微弱的接收信号而不引入(或引入最少的或微不足道的)失真或噪声。低噪声放大器330的输出耦接到包括取样电路340和其他电路342的数字电子模块370。在一个实施例中，电路340包括一模数转换器(ADC)并且可以包括频率转换电路比如降频变换器。例如，电路342可以包括数字信号处理电路、存储器、微处理器、和一个或多个通信接口以向其他设备传送信息。在一个实施例中，数字电子模块370处理接收的信号以确定位置。在一个实施例中，天线模块360在一单独小型电路板上，并且以适合于在户外或恶劣环境中使用的方式包装。
图3C是示出用于多波段天线的馈电网络电路的可选实施例380的框图。在可选的实施例380中，四元信号210(210-1至210-4)耦接到第一组180°混合电路(有时称为移相电路)364。180°混合电路耦接到90°混合电路(有时称为移相电路)362。90°混合电路362同样耦接至合成的信号360。对于馈电网络电路300，电路380即可以在接收模式使用也可以发射模式使用。
在一些实施例中，馈电网络电路300或380可以包括其他组件或更少的组件。两个或多个组件的功能可以结合。一个或多个组件的位置可以改变。
请注意多波段天线和相位关系的示例性实施例，所述关系存在于感兴趣的两个或多个频带中。
请参考图2A和图2B，倒L型元件112的几何形状可以基于对应于第一频率波段的波长λ(在真空中)确定，比如第一频率波段的中心频率f1。(中心频率f1的波长λ等于c/f1，其中c是真空中的光速。)在一些实施例中，倒L型元件112由垂直于接地平面110的印刷电路板支撑。例如，倒L型元件112可以设置于相对于接地平面110垂直安装的印刷电路板上，因此实现由图1-2所示的几何形状。在一个示例性实施例中，印刷电路板是0.03英寸厚的罗杰斯(Rogers)4003，其是适于微波应用的印刷电路板材料(具有低损耗特性并且3.38的介电常数ε非常恒定)。用图1A、图1B、图2A和图2B为例，长度LD120是0.08例如，如果中心频率f1是1200MHz，长度LD120大约是20mm，长度LC118大约是24mm，单极天线长度L单极天线212大约是38mm，LC118大约是24mm，宽度122大约是6mm(请注意在实施例200中，L单极天线212等于LB)。在这个示例性实施例中，第二频率波段的中心频率f2大约是第一频率波段的中心频率f1的5/4(或稍微更精确的1.293)倍。
在倒L型元件由印刷电路板支撑的实施例中，倒L型元件112和/或212的几何形状是印刷电路板或衬底的介电常数的函数。用图2A和图2B为例，对于在这些频率下操作并具有介电常数ε的0.03英寸厚的衬底的天线，LB160、长度LD120和宽度122一般可以表述为：
LB＝0.152(-0.015756ε+1.053256)
LD＝0.08(-0.015756ε+1.053256)
以及
宽度＝0.024(-0.015756ε+1.053256)
如果使用具有较低介电常数ε的衬底，倒L型元件112和/或单极天线212的长度对于给定的中心频率f1将会比较大。请注意LC大致独立于ε。
图4A是示出在极坐标系统中单个倒L型天线元件121-1的模拟复反射系数的图表400，作为从1160MHz到1590MHz的频率的函数。复反射系数是参照可以位于倒L型元件112-1的“底部”的末端(当从图2A所示来定向)，正好高于或低于接地平面110。图表400有时称为极图或表。以另一种方式描述，图表400示出到达倒L型元件112-1的末端并会由倒L型元件112-1反射回的电信号的部分(或更精确地，波幅或相位移)作为电信号的频率的函数。
圆圈430(标记0.25、0.5、0.75、1)代表如果天线元件的反射系数到达或穿过这些圆圈，由倒L型天线元件反射回的电信号的波幅部分(和因此，能量)。在最外圈430-1(1)，电信号的百分之百(100％)的波幅均被天线元件反射回来。在最内圈430-4(0.25)，耦接到天线元件的信号的百分之二十五(25％)的波幅被反射。对于匹配很好的天线，反射的波幅将被最小化(例如，对于天线要操作的所有频率30％或更少)。来自圆圈中间的半径代表从倒L型天线元件反射回来的信号的相位移。在最右端位置440(圆圈上的3点位置)，反射的信号没有相位移。在顶端位置442(圆圈上的12点位置)，反射的信号有90度的相位移。在最左端位置444(圆圈上的9点位置)，反射的信号有+/-180度的相位移。在底端位置446(圆圈上的6点位置)，反射的信号有-90度的相位移。
如上面所述，图4A中的图表400示出未匹配任何阻抗的倒L型天线元件112-1的模拟复反射系数。特别感兴趣的是点412和点414。点412示出未匹配的倒L型元件在第一频率(大致为1200MHz)的电阻和电抗。对于第一频率，超过百分之五十(50％)的信号波幅从未匹配的天线反射回来，相位移约180度。点414示出未匹配的倒L型元件在第二频率(大致为1555MHz)的电阻和电抗。对于第二频率，约百分之三十(30％)的信号波幅从未匹配的天线反射回来，相位移约45度。
图4B是示出具有集总元件阻抗匹配电路的倒L型天线112-1的实施例的模拟复反射系数的图表450，在下面将详细描述。图表450的结构与图表400的结构相同。请注意在图表450，点422示出阻抗匹配(或阻抗补偿)的倒L型元件在第一频率(约为1200MHz)的电阻和电抗。点424示出阻抗匹配(或阻抗补偿)的倒L型元件在第二频率(约为1555MHz)的电阻和电抗。从图表450可以看出，对于匹配的天线元件，点422和点424比图4A中的对应点412、414更接近于圆圈中心，显示了较低的反射系数，并且因此更高效地从天线元件到耦接的阻抗匹配电路进行能量传输。
图5A是用于多波段天线的具有共享组件的阻抗匹配电路520的实施例的框图500。阻抗匹配电路520耦接到合成网络300和位于接地平面510之上的倒L型元件112。阻抗匹配电路520“匹配”天线元件112和负载(合成网络300)之间的阻抗(或更精确地降低阻抗失配)以最小化反射和最大化能量传输。信号210耦接在合成网络300和阻抗匹配电路520之间。
图5B是用于多波段天线的具有带共享组件的若干滤波器的阻抗匹配电路520的实施例的电路图。在这个实施例中，阻抗匹配电路520包括与低通滤波器540串联连接的高通滤波器530。高通滤波器530包括接地的并联电感(L2)、以及串联连接的电容(C1)和电感(L1)。低通滤波器540包括接地的电容(C2)、以及串联连接的电容(C1)和电感(L1)。因此，高通滤波器530和低通滤波器540具有共享组件550，即串联的电容(C1)和电感(L1)。信号210耦接到负载、合成网络300以及阻抗匹配电路520的并联的L2电感和串联的C1电容之间。在一个实施例中，为此图4B和图6中的图表是通过模拟产生的，在电路图520中的元件的尺寸如下：电容C1：1.8皮法(pF)，电感L1：6.2纳亨(nH)，电容C2：2.2pF，以及电感L2：3.9nH。当然，在其他实施例中也可以使用其他系列组件值。
图6示出用于多波段天线的耦接到阻抗匹配电路(如图5中所示的阻抗匹配电路520)的倒L型天线元件的一个实施例的复反射系数对频率610的模拟大小612和相位614的图表600。在图表600中，在感兴趣的频带中，复反射系数的大小小于阈限量(例如通过阻抗匹配电路耦接到天线元件的信号波幅的30％)。天线元件，比如天线200(图2A和图2B)，在1200MHz和1552MHz附近展示低回波损耗或良好匹配(由低反射系数大小612证明)。如下面参考图7所述，这些频率对应于第一频带和第二频带的中心频率。这表明天线设计能够支持至少双波段操作。在其他实施例中，可以支持三个或更多波段。图6的图表600以不同格式示出与图4B的图表450相似的数据。
图7是示出对应于全球卫星导航系统的频率波段712的图700，包括L1波段(1565至1585MHz)、L2波段(1217至1237MHz)、L5波段(1164至1189MHz)以及L波段(1520至1560MHz)。频率710在x轴上显示。在上述多波段天线的示例性实施例中，第一频率波段712-1包括1164至1237MHz、第二频率波段712-2包括1520至1585MHz。请注意尽管1200和1552MHz并不精确等于这些波段的中心频率(也称为波段中心频率)，它们也足够接近于波段中心频率以达到预期的天线性能。在一个实施例中，中心频率实际上是1200.5MHz和1552.5MHz。多波段天线在第一频率波段712-1和第二频率波段712-2均具有低回波损耗(例如少于30％)另外，第一频率波段712-1包括L2波段和L5波段，第二频率波段712-2包括L1波段和L波段。因此，单独的多波段天线能够传输和/或接收这四个GPS波段的信号。
请关注使用具有集总元件阻抗匹配的多波段天线的流程实施例。图8是示出使用多波段天线的方法的流程图。该方法包括对耦接到第一天线元件的电信号进行滤波和对耦接到天线中第二天线元件的电信号进行滤波(810)。所述方法包括转换电信号从而通过较高频带和较低频带(812)。在一个实施例中，所述方法包括转换电信号从而衰减位于较高频带之上和位于较低频带之下的信号并且基本通过中心频带(814)。在一个实施例中，所述方法包括转换电信号从而通过较高波段和较低波段而衰减中心波段(816)。在一个实施例中，所述方法在中心频带的两个子带中提供大致相似的阻抗(818)。
在一些实施例中，使用多波段天线的方法800可以包括更少或附加操作。操作的顺序可以改变。至少两个操作可以结合为一个单独操作。
图9描绘了具有包括带有合成网络和低噪声放大器的集总元件阻抗匹配电路的四元多波段倒L型天线的系统900。在第一阻抗转换元件912中，第一倒L型元件112-1耦接到阻抗匹配电路(如图5中所示)。阻抗转换元件912的输出耦接到正交合成网络920。正交合成网络920耦接到低噪声放大器(LNA)930。相似地，第二(914)、第三(916)和第四(918)阻抗转换元件均各包括一耦接到阻抗匹配电路的倒L型天线元件，并均耦接到正交合成网络920。在一个实施例中，系统900使用集总元件阻抗匹配电路实现。在一个实施例中，系统900在直径约6英寸的单独小型电路板上实现。在一个实施例中，这种电路板为GPS接收提供可预期增益模式。通过制造较大或较小的直径，可以改变增益模式以提供在较低海拔处的较多增益或在较高海拔处的较少增益，或反之亦然。具体效果随着频率而变化。在具体的实现中，发现天线元件阻抗特性是电路板(以及因此接地平面)直径的非常弱的函数。在一个实施例中，系统900在直径约3英寸到6英寸之间的小型电路板上实现。在一个实施例中，系统900在直径约5英寸到7英寸之间的小型电路板上实现。在一个实施例中，系统900在直径约3英寸到8英寸之间的小型电路板上实现。在一个实施例中，系统900在直径约2英寸到9英寸之间的小型电路板上实现。在一个实施例中，系统900在直径约1英寸到12英寸之间的小型电路板上实现。与上面讨论的适宜频带相比，具有小于3英寸直径(直径在约1英寸到3英寸之间)的小型电路板的实施例可以与更小的倒L型元件一起使用，因此适合于在比上面讨论的频带更高的频带中接收和/或传送。上面已经讨论过按要接收或传送的频率波段的中心频率的波长的函数筛分倒L型元件的例子。
图10A和10B示出阻抗匹配电路的可选实施例。图10A示出用于六极子(six-pole)共享元件阻抗匹配电路的电路图1000。图10B示出用于八极子(eight-pole)共享元件阻抗匹配电路的电路图1050。在一些实施例中，描述的阻抗匹配电路可以包括更少或附加的元件或极子。元件的顺序可以改变。至少两个元件可以结合为一个单个元件。
用示例的目的，前面的描述使用具体的术语以提供对本发明的完全理解。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见为实施本发明并不需要具体的细节描述。实施例的选择和描述是为了更好地说明本发明的原理及其实际应用，因而使本领域技术人员能够最好地利用本发明和为适于预期的具体使用所做的多种改进的多种实施例。因此，前面的描述并不是为了详尽或者限制本发明到描述的具体形式。通过前面的讲解有可能做到多种改进和变化。
本发明的范围将由附加的权利要求及其等同物来限定。

Claims (27)

1.一种天线，包括
一第一天线元件和一第二天线元件，其中所述第一天线元件和所述第二天线元件均被设置以接收一第一频率波段和一第二频率波段中的信号，并且其中所述第二频率波段的频率大于所述第一频率波段的频率；以及
一耦接到所述第一天线元件的第一阻抗匹配电路，其包括具有一第一共享组件的第一若干滤波器。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一若干滤波器包括一低通滤波器和一高通滤波器。
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述低通滤波器和高通滤波器串联连接。
4.根据权利要求3所述的电路，其中所述第一共享组件包括一电感。
5.根据权利要求4所述的电路，其中所述第一共享组件还包括一电容。
6.根据权利要求6所述的电路，其中所述第一阻抗匹配电路提供大致50欧姆的阻抗。
7.根据权利要求1所述的电路，还包括：
一耦接到所述第二天线元件的第二阻抗匹配电路，其包括具有一第二共享组件的第二若干滤波器；以及
一馈电网络电路，其耦接到所述第一阻抗匹配电路和所述第二阻抗匹配电路，并具有与所述第一天线元件和一第二天线元件接收的信号对应的合成的输出。
8.根据权利要求7所述的电路，其中所述第一天线元件和所述第二天线元件均包括位于一接地平面之上的单极天线，并且其中所述第一共享组件和所述第二共享组件均包括一电感和一电容。
9.根据权利要求1所述的天线，其中所述第一天线元件和所述第二天线元件均包括位于一接地平面之上的单极天线。
10.根据权利要求9所述的天线，其中所述第一天线元件和所述第二天线元件均是倒L型天线。
11.根据权利要求9所述的天线，其中所述单极天线位于与包括所述接地平面的平面大致平行的平面内。
12.根据权利要求9所述的天线，其中所述单极天线位于与包括接地平面的平面大致垂直的平面内。
13.根据权利要求9所述的天线，其中所述单极天线包括设置在一印刷电路板上的金属层，并且其中所述印刷电路板适于微波应用。
14.根据权利要求1所述的天线，其中所述第一频率波段包括1164至1237MHz，以及所述第二频率波段包括1520至1585MHz。
15.根据权利要求1所述的天线，其中所述第一天线元件和所述第二天线元件大致沿着所述天线的一第一轴线排列。
16.根据权利要求1所述的天线，还包括：
一第三天线元件和一第四天线元件，其中所述第三天线元件和所述第四天线元件均被设置以接收所述第一频率波段和所述第二频率波段中的信号；
一耦接到所述第三天线元件的第三阻抗电路，其包括具有一第三共享组件的第三若干滤波器；以及
一耦接到所述第四天线元件的第四阻抗电路，其包括具有一第四共享组件的第四若干滤波器。
17.根据权利要求16所述的天线，其中所述第一天线元件和所述第二天线元件沿着所述天线的一第一轴线排列，以及其中所述第三天线元件和所述第四天线元件沿着所述天线的一第二轴线排列。
18.根据权利要求17所述的天线，其中所述第一轴线和所述第二轴线相对彼此被旋转90°。
19.根据权利要求18所述的天线，还包括一耦接到所述第一天线元件、所述第二天线元件、所述第三天线元件和所述第四天线元件的馈电网络电路，其中所述馈电网络电路被设置以相位移来自所述第一天线元件、所述第二天线元件、所述第三天线元件和所述第四天线元件的所述接收信号相位移，以优先接收被圆极化的辐射。
20.根据权利要求19所述的天线，其中所述馈电网络电路被设置以将来自一相应天线元件的所述接收信号相对于来自所述天线中相邻天线元件的所述接收信号相位移大致90
21.根据权利要求20所述的天线，其中所述优先接收的辐射是右旋圆极化的。
22.一种天线，包括：
用于接收一第一频率波段和一第二频率波段中的信号的一第一辐射装置和一第二辐射装置，其中所述第二频率波段中的频率大于所述第一频率波段中的频率；
一耦接到所述第一辐射装置的第一阻抗匹配装置，其具有一第一滤波装置；以及
一耦接到所述第二辐射装置的第二阻抗匹配装置，其具有一第二滤波装置。
23.一种方法，包括：
对耦接到一第一天线元件的电信号进行滤波和对耦接到一天线中的一第二天线元件的电信号进行滤波；以及
转换所述电信号从而通过一较高频带和一较低频带；
所述转换包括在较高频带和所述较低频带内提供大致相似的阻抗。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述较高频带和较低频带内的所述大致相似的阻抗是50欧姆。
25.根据权利要求23所述的方法，其中转换所述电信号还包括转换所述电信号从而衰减高于所述高频带和低于所述低频带的信号并大致通过一中心频带。
26.根据权利要求23所述的方法，其中转换所述电信号还包括转换所述电信号从而通过所述高频带和所述低频带中的信号并衰减一中心频带。
27.一种系统，包括：
一天线；
一耦接到所述天线的阻抗匹配电路，其中所述阻抗匹配电路包括具有一共享组件的若干滤波器；
一耦接到所述阻抗匹配电路的馈电网络电路；
一耦接到所述馈电网络电路的低噪声放大器；以及
一耦接到所述低噪声放大器的取样电路。
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