CN102106039B - 增强频带多极化天线装置 - Google Patents

增强频带多极化天线装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102106039B
CN102106039B CN200980129620.2A CN200980129620A CN102106039B CN 102106039 B CN102106039 B CN 102106039B CN 200980129620 A CN200980129620 A CN 200980129620A CN 102106039 B CN102106039 B CN 102106039B
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiant element
antenna
length
group
imaginary plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200980129620.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102106039A (zh
Inventor
杰克·尼尔森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MP Antenna
Original Assignee
MP Antenna
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MP Antenna filed Critical MP Antenna
Publication of CN102106039A publication Critical patent/CN102106039A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102106039B publication Critical patent/CN102106039B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/44—Resonant antennas with a plurality of divergent straight elements, e.g. V-dipole, X-antenna; with a plurality of elements having mutually inclined substantially straight portions
    • H01Q9/46—Resonant antennas with a plurality of divergent straight elements, e.g. V-dipole, X-antenna; with a plurality of elements having mutually inclined substantially straight portions with rigid elements diverging from single point
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/18—Reflecting surfaces; Equivalent structures comprising plurality of mutually inclined plane surfaces, e.g. corner reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/106—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces using two or more intersecting plane surfaces, e.g. corner reflector antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/17—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source comprising two or more radiating elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines

Abstract

本发明提供一种在增强频带上用于接收和传输射频信号的天线装置。第一辐射元件具有第一端部、第二端部和相关长度并且由导电材料制成。第一辐射元件的第一端部在顶点电连接到天线馈源以及第一辐射元件的至少一部分在与顶点交叉的虚平面的第一侧上以相对于与顶点交叉的虚平面的一个锐角远离该虚平面向外设置。第二辐射元件具有第一端部和第二端部并且由导电材料制成。第二辐射元件的第一端部在顶点电连接到天线馈源和第一辐射元件。第二辐射元件的第二端部具有在虚平面上方的相关高度，该相关高度小于第一元件的长度和第一元件从虚平面向外设置的锐角的正弦的乘积。所述装置还包括导电接地参考。

Description

增强频带多极化天线装置
相关申请
本申请声明与2008年5月27日提交的美国在先专利申请No.12/127,735的主题的优先权，在此将该美国专利申请的全部内容并入本文作为参考。
技术领域
本发明的一些实施例涉及用于无线通信的天线。更具体地说，本发明的一些实施例涉及设有用于因特网、陆地、海上、航空和太空的点到点和点到多点的通信应用的显示实际空间分集的多频带，宽频带或宽带多极化天线的装置和方法。
背景技术
多年来，无线通信一直与干扰的（室内/户外）和直线对传(line-of-site，LOS)调度的音频/视频/数据传送和因特网连接的极限作斗争。集中在天线增益和电路解决方案上已经证明具有显著的局限性。未解决的、非最佳化（前沿）技术经常让路给“尖端的”尝试的提案。然而，所有的提案都达不到期望的目标。
虽然低频无线电波受益于“地球拥抱”传播优势，高频固有地受益于(多)反射/穿透特性。然而，随着地形变化（山坡&山谷）和物体阻碍(例如，诸如树的自然物体和诸如建筑物/墙的人造物体）以及随着作为结果的反射、衍射、折射和散射，接收到的最大信号可能是离轴的（非直接通路）并且多路（局部）信号的相消导致空的/弱的斑点。同时，一些天线可能受益于在一仰角具有增益（一些轨迹的“捕获”信号），但是其它天线在另一仰角具有更大增益，一种类型性能不达标而另一种性能良好。此外，当无线电波传播、反射、折射、衍射和散射时无线电波可以改变极性。可能存在非常优选的（极性）路径；然而，如果不使用这个优选路径将导致不能足够地捕获信号。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种在增强频带上用于接收和传输射频信号的天线装置。第一辐射元件具有第一端部、第二端部和相关长度，并且由导电材料制成。第一辐射元件的第一端部在顶点电连接到天线馈源（antenna feed）以及第一辐射元件的至少一部分在与顶点交叉的虚平面的第一侧上以相对于与顶点交叉的虚平面的一个锐角远离该虚平面向外设置。第二辐射元件具有第一端部和第二端部并且由导电材料制成。第二辐射元件的第一端部在顶点电连接到天线馈源和第一辐射元件。第二辐射元件的第二端部具有在虚平面上方的相关高度，该相关高度小于第一元件的长度和第一元件从顶点向外设置的锐角的正弦的乘积。所述装置还包括导电接地参考。
根据本发明的另一方面，提供一种在增强频带上用于接收和传输射频信号的天线装置。所述天线装置包括导电接地参考。第一组的多个弯曲辐射元件每一个在顶点在各自的第一端部都电连接到天线馈源并且由导电材料制成。第一组辐射元件的每一个的至少一部分在虚平面的第一侧上远离顶点向外设置。第一组弯曲元件的每一个具有调谐到第一特征频率的长度并且被弯曲，使得第一组辐射元件的各自的第二端部位于虚平面上方的预定高度以下。
根据本发明的又一个方面，提供一种在增强频带上用于接收和传输射频信号的天线装置。一组多个辐射元件在顶点都电连接到天线馈源并且由导电材料制成，该组辐射元件的每一个的至少一部分在虚平面的第一侧上以相对于虚平面的一个锐角远离顶点向外设置。该组辐射元件的每一个具有在与第一特征频率有关的第一范围内的长度，使得选定该组辐射元件的相关长度以便调谐天线到第一特征频率。
第二组的多个弯曲辐射元件每一个在顶点都电连接到天线馈源并且由导电材料制成。第二组辐射元件的每一个的至少一部分在虚平面的第一侧上以相对于虚平面的一个锐角远离顶点向外设置。第二组辐射元件的每一个具有在与第一范围不重叠的第二范围内的长度。所述装置还包括导电接地参考。
附图说明
图1示出了根据本发明的各方面的用于传输和接收射频信号的增强频带、多极化天线。
图2示出了根据本发明的一方面的天线装置的第一示例性实施的侧视图。
图3示出了根据本发明的一方面的天线装置的第一示例性实施的俯视图。
图4示出了根据本发明的一方面的天线装置的第二示例性实施的侧视图。
图5示出了根据本发明的一方面的天线装置的第二示例性实施的俯视图。
图6示出了根据本发明的一方面的天线装置的第三示例性实施的侧视图。
图7示出了根据本发明的一方面的天线装置的第四示例性实施的侧视图。
图8示出了根据本发明的一方面的天线装置的第五示例性实施的侧视图。
图9示出了根据本发明的一方面的天线装置的第六示例性实施的侧视图。
图10示出了根据本发明的一方面的天线装置的第七示例性实施的侧视图。
图11示出了根据本发明的一方面的天线装置的第八示例性实施的透视图。
图12示出了根据本发明的一方面的天线装置的第九示例性实施的透视图。
图13示出了根据本发明的一方面的天线装置的第十示例性实施的透视图。
图14示出了根据本发明的一方面的天线装置的第十一示例性实施的透视图。
图15示出了根据本发明的一方面的用于引导从全方向增强频带天线接收和发射的辐射以提供方向性给天线装置的抛物面反射器圆盘天线的截面图。
图16示出了根据本发明的一方面的用于提供方向给全方向的增强频带天线装置的折叠片状反射器的横截面视图。
图17示出了根据本发明的一方面的扇形天线装置的透视图。
具体实施方式
一般来说，在通常实际“干扰”不断变化的宇宙中，具有内置空间分集的新型三维构造的天线（一部分或许在“空点”中，而另一部分在“热点”中），相对宽的信号辐射(方向)图，以及内置极化分集起稳定信号和通过量（最小化以太网滤去等）作用。图1示出了根据本发明的各方面的用于传输和接收射频信号的增强频带、多极化天线10的第一实施例。需要理解的是，术语“射频”包括微波和传统的无线电频带在内的频率，具体是3k Hz和3THz之间的频率。此外，术语“增强频带”是用于指宽带和多频带应用。天线包括多极化驱动系统，该多极化驱动系统20包括至少第一辐射元件22和第二辐射元件24，每个辐射元件都由导电材料形成。驱动元件20的两个辐射元件22和24具有彼此电连接的各自的第一端部和处于顶点32的天线馈源30使得辐射元件22和24都延伸到各自的第二端部。根据本发明的一个方面，至少一部分的第一辐射元件相对于横穿顶点32的虚平面34以锐角，即小于90度的角度，从顶点向外延伸。辐射元件22和24都位于虚平面34的第一侧。需要理解的是，根据本发明的各种实施驱动元件中可以使用额外的辐射元件（未示出）。
电磁波经常被周围的物体反射、衍射、折射和散射，自然的物体和人造的物体都有。因此，接近于接收天线的电磁波可以从多个角度到达并且具有多个极化和信号电平。图1所示的天线10配置为捕获或利用优选接近信号，优选信号是否是视距(line-of-sight，LOS)信号或反射信号，而信号如何极化无关重要。在图示的天线10中，多个辐射元件22和24放置在接地平面上并且适当地隔开以使得多样性极化的信号在各种不同方向中产生和/或接收。因此，这种驱动元件据说是“多极化”和提供“信号的几何空间捕获”。如果在所有平面中产生所有极化的驱动元件（例如，在x、y、z坐标系统中的所有平面）以及接收天线能够在所有平面中捕获所有极化，则最显著的优选极化路径，也就是考虑到最大信号振幅的信号通路，和各种极化多样性以及空间合成信号可被使用。
导电的接地平面结构40可以位于虚平面或在虚平面34的第二侧上。接地平面结构40在这里图示为圆锥部件，需要理解的是，可以按许多方式的任意一种来配置接地平面结构。例如，可以使用平面的或圆柱形的接地平面。此外，接地平面结构40不必是单一刚性结构。例如，接地平面可以实施为导电网格或包括许多在顶点32周围均匀地隔开的分立的导电元件。
根据本发明的一实施例，第一辐射天线元件22可以具有长度L和相对于虚平面34的入射角θ。可以配置第二辐射天线元件24使得第二辐射元件的第二端部42处于虚平面34的上方的高度H，该高度H小于第一天线元件22的长度和入射角的正弦之积，如下：
H<Lsin(θ)    等式1
通过将第二辐射元件24的第二端部42的高度保持在这个水平之下，可以不用显著地增加天线装置的尺寸和复杂性而将增强频带灵敏度引入天线装置。
图2示出了根据本发明的一方面的天线装置50的第一示例性实施的侧视图。图3示出了天线装置的第一示例性实施的俯视图。图示的天线装置50包括位于虚平面54的第一侧的驱动天线装置52和位于虚平面或在虚平面的第二侧上的接地参考56。驱动天线装置52可以通过接近位于虚平面54与该驱动天线装置电连接的天线馈源驱动。在图示的实施中，接地参考56图示为平面的，但需要理解的是，在图示的天线装置内可以使用接地平面的其它结构。接地参考56可以包括诸如铜或不锈钢等任何适当的导电材料。接地参考56的半径至少是工作的最低频率的波长的四分之一。
根据本发明的各实施例，接地参考56的表面可以是连续的或可以是画有交叉阴影线的金属网孔(wired mesh)。同时，根据本发明的一个实施例，以基本圆锥形的形状设置的三个以上的直线性元件可以形成接地参考。在其它实施中，接地参考56可以包括圆锥形的装置或具有封闭的上背面层的圆柱形套筒。可选地，与天线馈源有关的同轴的屏蔽物可以作为接地参考并且可以使用各种形式的短线、套筒、匹配系统、平衡－不平衡变换器、变压器等。天线馈源58可以包括SMA（或相似的）同轴连接器和发射机/接收机电路板（未示出）。SMA连接器和电路板可以通过一段同轴电缆电连接起来。SMA连接器将同轴电缆的中心导体电连接到驱动天线装置52并且将同轴电缆的接地编织物电连接到接地参考56。电介质材料可用于将中心导体和驱动天线装置52与接地参考56电绝缘。
驱动天线装置52包括从公共顶点70向外辐射出的六个辐射元件62-64和66-68。驱动天线装置52和它的组成元件62-64和66-68由导电材料形成。辐射元件62-64和66-68电连接到天线馈源58并且在顶点70彼此电连接。第一组辐射元件包括第一、第二、第三辐射元件62-64，所述第一、第二、第三辐射元件62-64通常是线条状的并且以相对于虚平面54的一个锐角远离顶点70延伸。第一、第二和第三辐射天线元件62-64的每一个都可以相对于虚平面54成特有角度的锐角或成相同角度的锐角。在图示的实施中，调整第一、第二和第三辐射元件62-64使得第一、第二和第三元件均匀地隔开，即，相隔120度。第一组辐射元件62-64的每一个具有在与第一特征频率有关的长度的第一范围内的长度。例如，第一元件62可以具有调谐到能接收第一特征频率的长度L1以及第二元件63和第三元件64的每一个具有在接近第一元件的长度的10%差值内的长度。改变第一组辐射元件62-64的长度可以改善驱动天线装置的宽带特性，但是需要理解的是，常见的天线长度，例如调谐的天线长度L1可以为第一组辐射元件使用，而仍然保持天线的宽带特性。
第二组辐射元件包括第四、第五和第六辐射元件66-68，所述第四、第五和第六辐射元件66-68通常是直线性的并且以相对于虚平面54的一个锐角远离顶点70延伸。如同第一组辐射元件62-64彼此或其中之一那样，第四、第五和第六辐射天线66-68的每一个都可以相对于虚平面54成特有角度的锐角或成相同角度的锐角。在图示的实施中，调整第四、第五和第六辐射元件66-68使得它们在第一组辐射元件62-64之间均匀地隔开，使得第二组辐射元件的每一个以60度间隔与第一组辐射元件的其中两个隔开并且彼此以120度的间隔隔开。第二组辐射元件66-68的每一个具有在与第二特征频率有关的长度的第二范围内的长度。例如，第四元件66可以具有调谐到能接收第一特征频率的长度L2以及第五元件67和第六元件68的每一个具有在接近第四元件的长度的10%差值内的长度。可以配置辐射元件62-64和66-68的长度使得长度的第一范围和长度的第二范围不重叠。
在图示的实施中，天线装置50设计成具有2.4GHz的第一特征频率和5GHz的第二特征频率，使得天线在从接近2.0GHz到接近11GHz的射频的宽带范围中工作。第一组辐射元件62-64的长度可以调谐到2.4GHz的频率，同时第一辐射元件62具有接近0.875英寸的长度，第二辐射元件63为短于其10%（例如，～0.813英寸）以及第三辐射元件64可为长于其10%（例如，0.938英寸）。第二组辐射元件66-68的长度可以调谐到5GHz的频率，使得第四辐射元件66具有接近0.563英寸的长度，第五辐射元件67可为短于其10%（例如，～0.5英寸）以及第六辐射元件68可为长于其10%（例如，0.625英寸）。每一个辐射元件可以具有接近十六分之一英寸的直径。通过将驱动天线装置52实施为一系列长度变化的元件，可以实现超宽频带，多极化天线装置。
根据本发明的一方面，第一和第二组辐射元件62-64和66-68的每一个可以概括成只有两个或大于三个的具有相似长度和方向的元件。例如，另外，可以使用以90度的间隔圆周地隔开的四个辐射元件来代替第一组辐射元件62-64。事实上，在一个实施中，第一和第二组辐射元件62-64和66-68可以用圆锥体、金字塔形，或一些其它的在一侧是空间多样性（例如，具有显著空间延伸程度）和在另一侧基本上形成一点（例如，顶点）的连续形状的连续表面有效地代替。例如，根据本发明的一方面，可以使用在一端连接到具有某一空间范围的辐射环的直线性辐射部件。
图4示出了根据本发明的一方面的天线装置100的第二示例性实施的侧视图。图5示出了天线装置的第二示例性实施的俯视图。图示的天线装置100包括位于虚平面104的第一侧的驱动天线装置102和位于虚平面或在虚平面的第二侧上的接地参考106。驱动天线装置102可以通过接近在虚平面104与该驱动天线装置电连接的天线馈源来驱动。在图示的实施中，接地参考106图示为平面的，但需要理解的是，在图示的天线装置内可以使用接地平面的其它结构。接地参考106可以包括诸如铜或不锈钢等任何适当的导电材料。接地参考106的半径至少是工作的最低频率的波长的四分之一。
根据本发明的各实施例，接地参考106的表面可以是连续的或是画有交叉阴影线的金属网孔。同时，根据本发明的一个实施例，以基本圆锥形形状设置的三个以上直线性元件可以形成接地参考。在其它实施中，接地参考106可以包括圆锥形的装置或具有封闭的上背面层的圆柱形套筒。可选地，与天线馈源有关的同轴的屏蔽物可以作为接地参考并且可以使用各种形式的短线、套筒、匹配系统、平衡－不平衡变换器、变压器等。天线馈源108可以包括SMA（或相似的）同轴连接器和发射机/接收机电路板（未示出）。SMA连接器和电路板可以通过一段同轴电缆电连接起来。SMA连接器允许同轴电缆的中心导体电连接驱动天线装置102并且允许同轴电缆的接地编织物电连接到接地参考106。电介质材料可用于将中心导体和驱动天线装置102与接地参考106电绝缘。
驱动天线装置102包括从公共顶点120向外辐射的六个辐射元件112-114和116-118。驱动天线装置102和它的组成元件112-114和116-118由导电材料形成。辐射元件112-114和116-118电连接到天线馈源108并且在顶点120彼此电连接。第一组辐射元件包括第一、第二、第三辐射元件112-114，所述第一、第二、第三辐射元件112-114通常是直线性的并且以相对于虚平面104的一个锐角远离顶点120延伸。第一、第二和第三辐射天线元件112-114的每一个都可以相对于虚平面104成特有角度的锐角或成相同角度的锐角。在图示的实施中，调整第一、第二和第三辐射元件112-114使得第一、第二和第三元件均匀地隔开，即，相隔120度。第一组辐射元件112-114的每一个具有在与特征下限频率有关的长度的第一范围内的长度。例如，第一元件112可以具有调谐到能接收特征下限频率的长度L1以及第二元件113和第三元件114的每一个可以具有在接近第一元件的长度的10%差值内的长度。改变第一组辐射元件112-114的长度可以改善驱动天线装置的宽带特性，但是需要理解的是，常见的天线长度，例如调谐的天线长度L1，可以为第一组辐射元件使用而仍然保持天线的宽带特性。
第二组辐射元件包括第四、第五和第六辐射元件116-118，所述第四、第五和第六辐射元件116-118通常是直线性的并且以相对于虚平面104的一个锐角远离顶点120延伸。如同第一组辐射元件112-114的每一个彼此或其中之一那样，第四、第五和第六辐射天线116-118的每一个都可以相对于虚平面104成特有角度的锐角或成相同角度的锐角。在图示的实施中，调整第四、第五和第六辐射元件116-118使得它们在第一组辐射元件112-114之间均匀地隔开，使得第二组辐射元件的每一个以60度间隔与第一组辐射元件的其中两个隔开并且彼此以120度的间隔隔开。第二组辐射元件116-118的每一个具有在接近与特征频率有关的五分之四调谐长度的周围的长度的第二范围中的长度。在一个实施中，第二组辐射元件116-118的每一个的长度可以等于对应的第一组辐射元件112-114的其中之一的长度的五分之四。
在图示的实施中，天线装置100设计成具有700MHz周围的特定下限频率，选定第一组辐射元件112-114的长度以便将天线调谐到那个频率。在图示的实施中，第一辐射元件112可以具有接近3.19英寸的长度，第二辐射元件113可以具有接近2.88英寸的长度，以及第三辐射元件114可以具有接近3.25英寸的长度。第二组辐射元件116-118的长度可以切削到接近第一组辐射元件112-114的长度的五分之四。因此，第四辐射元件116可以具有2.56英寸周围的长度，第五辐射元件117可以具有2.31英寸量级的长度，以及第六辐射元件118可以具有接近2.63英寸的长度。元件112-114的每一个可以具有接近十六分之一英寸的直径，平面接地参考106可以具有11英寸的直径。图示的天线100可以在从接近700MHz到接近6GHz的射频的极其宽的频带下工作。
根据本发明的一方面，第一和第二组辐射元件112-114和116-118的每一个可以概括成只有两个或大于三个的具有相似长度和方向的元件。例如，另外，可以使用以90度的间隔圆周地隔开的四个辐射元件来代替第一组辐射元件112-114。事实上，第一和第二组辐射元件112-114和116-118可以用圆锥体、金字塔形，或一些其它的在一侧是空间多样性（例如，具有显著空间延伸程度）和在另一侧基本上形成一点（例如，顶点）的连续形状的连续表面有效地代替。例如，根据本发明的一方面，可以使用在一端连接到具有某一空间延伸的辐射环的直线性辐射部件。
图6示出了根据本发明的一方面的天线装置150的第三示例性实施的侧视图。图示的天线装置150包括位于虚平面154的第一侧的驱动天线装置152和位于虚平面或在虚平面的第二侧上的接地参考156。驱动天线装置152可以通过接近位于虚平面154与该驱动天线装置电连接的天线馈源来驱动。在图示的实施中，接地参考156图示为平面的，但需要理解的是，在图示的天线装置内可以使用接地平面的其它结构。接地参考156可以包括诸如铜或不锈钢等任何适当的导电材料。天线馈源158可以包括SMA（或相似的）同轴连接器和发射机/接收机电路板（未示出）。SMA连接器和电路板可以通过一段同轴电缆电连接起来。SMA连接器允许同轴电缆的中心导体电连接到驱动天线装置152并且允许同轴电缆的接地编织物电连接到接地参考156。电介质材料可用于将中心导体和驱动天线装置152与接地参考156电绝缘。
驱动天线装置152包括从公共顶点170向外盘旋的三个辐射元件162-164。然而，需要理解的是，也可以使用一个元件、两个元件或多于三个元件。驱动天线装置152和它的组成元件162-164由导电材料形成。辐射元件162-164电连接到天线馈源158并且在顶点170处各自的第一端部彼此电连接。辐射元件162-164的每一个是弯曲的并且远离顶点170辐射。在图示的实施中，调整第一、第二和第三辐射元件162-164使得当第一、第二和第三元件离开顶点170时它们均匀地隔开，即，相隔120度。
第一组辐射元件162-164的每一个具有在与第一特征频率有关的长度的第一范围内的长度。需要理解的是，这里使用的长度是指元件的伸直长度，与元件从顶点170延伸出的距离相反。例如，第一元件162可以具有调谐到能够接收第一特征频率的长度L1以及第二元件163和第三元件164的每一个可以具有接近第一元件的长度的10%差值内的长度。改变第一组辐射元件162-164的长度可以改善驱动天线装置的宽带特性，但是需要理解的是，常见的天线长度，例如调谐的天线长度L1可以为第一组辐射元件使用而仍然保持天线的增强频带特性。
根据本发明的一方面，将辐射元件162-164弯曲使得辐射元件的各自的第二端部172-174位于接地参考156的上方的预定高度。这个高度选定为接近与第二特征频率有关的波长的四分之一。弯曲元件162-164的上升速度可以比较高直到这个高度快到然后显著地降低以使在或接近这个高度处弯曲元件的长度最大化。通过用这样的方式使弯曲元件162-164弯成弧形，可以建立元件162-164和接地参考156之间的附加的电容耦合和电感耦合程度，使得天线在第二特征频率周围的灵敏度提高。因此，图示的天线装置150对第一特征频率和第二特征频率周围的频带中的频率灵敏件从而为通过单个驱动辐射装置实现真正的双频带操作创造条件。
根据本发明的一方面，通过使用弯曲元件162-164可以大大地提高在水平线周围的天线装置150的极化分集。在图示的天线装置150中，辐射图包括在辐射图的水平线周围交变的水平和垂直极化波瓣，使得天线即使在低仰角上对多个极化敏感。这个水平和垂直交变的极化在动态环境和移动式应用中尤其有用。弯曲元件162-164的使用也考虑到接地参考156的尺寸明显减少，使得接地参考的半径可以明显地小于与工作的最低频率有关的波长的四分之一。
在图示的实施中，天线装置150设计成在800MHz周围的第一频带和1.8GHz到1.9GHz周围的第二频带中工作。为此，弯曲辐射元件162-164的长度可以是为了将天线调谐到800MHz的频率。因此，第一弯曲元件162可以具有接近4英寸的长度，第二弯曲元件163可以具有接近4.13英寸的长度，以及第三弯曲元件164可以具有接近3.44英寸的长度。在接地参考156上方的弯曲元件162-164的第二端部172-174的每一个的高度可以在对应于频率1.8GHz的波长的四分之一周围变动。在实施图示的天线中已经确定弯曲元件162-164的第二端部172-174的接近1.75英寸的高度考虑了在1.8GHz-1.9GHz频带中的工作。
图7示出了根据本发明的一方面的天线装置200的第四示例性实施的侧视图。图示的天线装置200包括位于虚平面204的第一侧的驱动天线装置202和位于虚平面或在虚平面的第二侧上的接地参考206。驱动天线装置202可以通过接近在虚平面204与该驱动天线装置电连接的天线馈源来驱动。在图示的实施中，接地参考206图示为平面的，但需要理解的是，在图示的天线装置内可以使用接地平面的其它结构。接地参考206可以包括诸如铜或不锈钢等任何适当的导电材料。天线馈源208可以包括SMA（或相似的）同轴连接器和发射机/接收机电路板（未示出）。SMA连接器和发射机/接收机电路板可以通过一段同轴电缆电连接起来。SMA连接器允许同轴电缆的中心导体电连接到驱动天线装置202并且允许同轴电缆的接地编织物电连接到接地参考206。电介质材料可用于将中心导体和驱动天线装置202与接地参考206电绝缘。
驱动天线装置202包括从公共顶点220向外盘旋的第一组的三个辐射元件212-164和第二组辐射元件216-218。然而，需要理解的是，在每一组中也可以使用一个元件、两个元件或多于三个元件。驱动天线装置202和它的组成元件212-214和216-218由导电材料形成。辐射元件212-214和216-218电连接到天线馈源208并且在顶点220在各自的第一端部彼此电连接。辐射元件212-214和216-218的每一个都是弯曲的并且远离顶点220辐射。在图示的实施中，弯曲元件以第一上升速度从顶点在期望的水平半径附近远离顶点220延伸，并以大于第一上升速度的第二上升速度试图继续进行。在图示的实施中，不用改变曲率的符号而可以完成上述过程。元件的凹凸性的方向不变化。因此，不用显著地降低频带的低频部分中的灵敏度而可以限制弯曲元件的最大水平延伸和接地参考206的半径。然而，需要理解的是，由于弯曲元件的曲率，弯曲元件的高度也是有限制的，这降低了天线装置的总体轮廓（profile）。
在图示的实施中，调整第一、第二和第三辐射元件212-214使得当第一、第二和第三元件离开顶点220时它们均匀地隔开，即以120度的间隔。调整第四、第五和第六辐射元件216-218使得它们在第一组辐射元件212-214之间均匀地隔开，使得当第二组辐射元件的每一个离开顶点时它们与第一组辐射元件的其中两个以60度的间隔隔开并且彼此相隔120度。
第一组辐射元件212-214的每一个都具有在与第一特征频率有关的长度的第一范围内的长度。需要理解的是，这里的“长度”是指参考弯曲元件的实际的或伸直的长度。第一元件212可以具有调谐到能接收第一特征频率的长度L1以及第二元件213和第三元件214的每一个具有在第一元件的长度的接近10%差值内的长度。改变第一组辐射元件212-214的长度可以改善驱动天线装置的宽带特性，但是需要理解的是，常见的天线长度，例如调谐的天线长度L1可以为第一组辐射元件使用而仍然保持天线的增强频带特性。第二组辐射元件216-218的每一个具有与特征频率有关的接近五分之四的调谐的长度周围的第二范围中的长度。在一个实施中，第二组辐射元件216-218的每一个的长度可以等于对应的第一组辐射元件212-214的其中之一的长度的五分之四。
在图示的实施中，天线装置100设计成在从700MHz周围连续地到6GHz周围的范围的频带下工作。为此，第一弯曲元件212可以具有接近4.25英寸的长度，第二弯曲元件213可以具有接近4.5英寸的长度，以及第三弯曲元件214可以具有接近4英寸的长度。在接地参考206上方的第一组弯曲元件212-214的每一个的最大高度可以限制在接近2.5英寸。第二组辐射元件216-218的长度可以切削到接近第一组辐射元件212-214的长度的五分之四。因此，第四辐射元件216可以具有3.5英寸周围的长度，第五辐射元件217可以具有大概3.75英寸的长度，以及第六辐射元件218可以具有接近3.25英寸的长度。辐射元件212-214和216-218的每一个可以具有接近十六分之一英寸的直径。
图8示出了根据本发明的一方面的天线装置250的第五示例性实施的侧视图。图示的天线装置250包括位于虚平面254的第一侧的驱动天线装置252和接地参考256。驱动天线装置252可以通过接近在虚平面254与该驱动天线装置电连接的天线馈源258驱动。接地参考256可以由诸如铜或不锈钢等任何适合的导电材料制成。
在图示的实施中，接地参考256实施为沿虚平面254的第二侧延伸的一系列的弯曲接地元件262-264以形成具有锯齿状边缘的锥形结构的外形。弯曲接地元件262-264的每一个可以具有相对于虚平面254的锐角角度从天线馈源258的屏蔽物部分延伸出的基本直线部分。通常，每一个弯曲接地元件262-264和虚平面254之间的锐角是在45度和70度之间，在图示的实施中，每个弯曲接地元件与虚平面形成60度角。弯曲接地元件262-264的每一个的锯齿部分可以基本平行于虚平面以便在平行于虚平面的平面中形成至少一部分椭圆或圆形的轮廓。
天线馈源258可以包括SMA（或相似的）同轴连接器和发射机/接收机电路板（未示出）。SMA连接器和电路板可以通过一段同轴电缆电连接起来。SMA连接器允许同轴电缆的中心导体电连接到驱动天线装置252并且允许同轴电缆的接地编织物（ground braid）或屏蔽物部分电连接到组成接地参考256的每一个分立的弯曲元件。电介质材料可用于将中心导体和驱动天线装置252与接地参考256电绝缘。
驱动天线装置252包括从公共顶点270向外盘旋的一组弯曲辐射天线元件266-268。然而，需要理解的是，在每一组中也可以使用一个元件、两个元件或多于三个元件。驱动天线装置252和它的组成元件266-268由导电材料形成。辐射元件266-268电连接到天线馈源258并且在顶点270在各自的第一端部彼此电连接。辐射元件266-268都是弯曲的并且远离顶点270辐射。在图示的实施中，弯曲元件以第一上升速度从顶点在靠近期望的水平半径远离顶点270延伸，接着以小于第一上升速度的第二上升速度继续进行。然而，需要理解的是，在其他的实施例中，第二上升速度可以大于第一上升速度。因此，不用显著地损失频带的低频部分中的灵敏度而可以限制弯曲元件266-268的最大垂直范围和天线装置250的垂直轮廓（profile）。此外通过使用分立弯曲接地元件262-264可以进一步减小装置的垂直轮廓和接地面半径，这大大地减少了实施天线装置所需的空间。
在图示的实施中，调整弯曲接地元件262-264使得当各自的第一、第二和第三元件离开天线馈源的屏蔽物部分时均匀地隔开，即以120度的间隔隔开。调整各自的第一、第二和第三辐射元件266-268使得当它们离开顶点时均匀地隔开，即以120度的间隔隔开。弯曲接地元件262-264的每一个都具有在与第一特征频率有关的长度的第一范围内的长度。需要理解的是，这里的“长度”是指参考弯曲元件的实际的或伸直的长度。第一弯曲接地元件262可以具有长度L1，第二弯曲接地元件263和第三弯曲接地元件264可以具有第一元件的长度的接近10%的差值内的长度。改变弯曲接地元件262-264的长度可以改善驱动天线装置的宽带特性，但是需要理解的是，可以使用常见天线长度，例如L1，同时仍然保持装置的增强频带特性。
辐射元件266-268的每一个具有在与第二特征频率有关的长度的第二范围内的长度。例如，第一辐射元件266可以具有调谐到能接收第二特征频率的长度L2以及第二辐射元件267和第三辐射元件268的每一个可以具有在接近第一元件的长度的10%差值内的长度。在一个实施中，天线装置250设计成在射频的三个ISM频带内工作，所述ISM频带包括在912-928MHz周围的第一频带、在2.4GHz周围的第二频带和在5-6GHz周围的第三频带。三个弯曲接地元件可以切削到与第一频带和最低频带有关的长度，使得第一弯曲接地元件262可以具有接近5.81英寸的长度、第二弯曲接地元件263可以具有接近5.63英寸的长度以及第三弯曲接地元件264可以具有接近6英寸的长度。第二组辐射元件266-268的长度可以切削到使天线调谐到第二频带的长度，使得第一辐射元件266可以具有接近0.81英寸的长度，第二辐射元件267可以具有接近0.69英寸的长度以及第三辐射元件268可以具有接近0.94英寸的长度。各种元件262-264和266-268之间的电容和电感的交互作用提高了天线250在第三频带中的灵敏度。每一个辐射元件266-268可以具有接近十六分之一英寸的直径。
图9示出了根据本发明的一方面的天线装置300的第六示例性实施。图示的天线装置300包括位于虚平面304的第一侧的驱动天线装置302和位于虚平面或在虚平面的第二侧上的接地参考306。在图示的实施中，接地参考306图示为平面的，需要理解的是，在图示的天线装置中可以使用其它结构的接地平面。驱动天线装置302通过接近在虚平面304与该驱动天线装置电连接的天线馈源驱动。
天线馈源308可以包括SMA（或相似的）同轴连接器和发射机/接收机电路板（未示出）。SMA连接器和电路板可以通过一段同轴电缆电连接起来。SMA连接器允许同轴电缆的中心导体电连接到驱动天线装置302并且允许同轴电缆的接地编织物电连接到接地参考306。电介质材料可用于将中心导体和驱动天线装置302与接地参考306电绝缘。
驱动天线装置302包括从公共顶点320向外延伸的三个辐射元件312-314。驱动天线装置302和它的组成元件312-314由导电材料形成。辐射元件312-314电连接到天线馈源308并且在顶点320以各自的第一端部彼此电连接。辐射元件312-314包括以相对于虚平面304的锐角远离顶点320延伸的各自的第一直线段332-334和沿基本平行于虚平面的方向延伸的各自的第二直线元件342-344。每个第一段332-334在顶点346-348以锐角连接到与它结合的第二段342-344。根据本发明的一方面，第二直线段342-344的每一个从它们联接的顶点346-348延伸到另一辐射元件312-314的顶点，使得每个辐射元件具有终止在另一辐射元件的顶点上的第二端部，形成倒金字塔的外形。通过用这样的方式将辐射元件312-314弯曲成图示的金字塔形，提供了额外的电容和电感耦合使得金字塔形考虑了天线300在垂直轮廓中的明显减小。
图10示出了根据本发明的一方面的天线装置350的第七示例性实施。图示的天线装置350包括驱动天线装置352、具有中心引线的SMA连接器356和作为接地参考的屏蔽物元件。驱动天线装置352包括从公共顶点370向外延伸的三个辐射元件362-364。驱动天线装置352和它的组成元件362-364由导电材料形成。辐射元件362-364电连接到中心引线358并且在顶点370在各自的第一端部彼此电连接。辐射元件362-364包括椭圆形回路（elliptical loops），该椭圆形回路以远离顶点370的方向延伸并且环绕回到终止在SMA连接器356的屏蔽物元件上。辐射元件362-364通常基本是圆形的，但是可以压缩以减小天线的水平覆盖区。根据本发明的一方面，天线装置350设计成具有特征下限频率，并且每个辐射元件362-364具有近似等于与特征下限频率有关的波长的长度。在图示的示例中，特征下限频率大约是300MHz，每个辐射元件362-364的长度接近40英寸，使得天线350对横跨至少双频带310-325MHz和915-917MHz是灵敏的。
图11示出了根据本发明的一方面的天线装置400的第八示例性实施。图示的天线装置400包括位于虚平面404的第一侧的驱动天线装置402和位于虚平面或在虚平面的第二侧上的接地参考406。驱动天线装置402通过接近在虚平面404电连接到该驱动天线装置的天线馈源408驱动。天线馈源408可以包括SMA（或相似的）同轴电缆连接器和发射机/接收机电路板（未示出）。SMA连接器和电路板可以通过一段同轴电缆电连接起来。SMA连接器允许同轴电缆的中心导体电连接到驱动天线装置402并且允许同轴电缆的接地编织物电连接到接地参考406。电介质材料可用于将中心导体和驱动天线装置402与接地参考406电绝缘。
在图示的实施中，接地参考406包括以相对于虚平面的一个锐角从天线馈源408向下延伸的多个导电部件。需要理解的是，可以使用单个实体（solid）或网格（mesh）圆锥体代替多个导电部件。在图示的实施中，导电部件和虚平面404之间的角度可以是接近60度，每个部件的长度接近是天线的最低工作频率的波长的四分之一。例如，图示的天线宽带结构配置为在88兆赫和6千兆赫之间的频率范围工作而且其驻波比小于2:1，且每个导电部件的长度在2到3英尺之间。
驱动天线装置402包括从位于接近虚平面404内的公共顶点430向外延伸的6个辐射元件422-427。驱动天线装置402和它的组成元件422-427由导电材料组成。辐射元件422-427电连接到天线馈源460并且在顶点430在各自的第一端部彼此电连接。每个辐射元件422-427都包括在第一端部连接到顶点430并以平行于虚平面404的方向延伸到第二端部的第一直线段432-437。在图示的示例中，第一直线段432-437的每一个都具有与最低工作频率有关的波长的接近十六分之一或接近8英寸相等的长度。辐射元件422-427的每一个还包括以相对于虚平面404的一个锐角从第一部分的第二端部延伸到终止在虚平面的第一侧上的一个点的第二直线段442-447。根据本发明的一方面，辐射元件422-427的第二直线段442-447的总长度可以变化，使得最短的辐射元件422具有接近与最低工作频率有关的波长的十分之一的总长度（例如伸直）并且最长的辐射元件427具有接近与天线的最低工作频率有关的波长的四分之一的总长度。在可选的实施中，辐射元件422-427都可以包括将每个辐射元件的第二直线段442-447的终点连接到顶点430的第三直线段（未示出）。在另一实施中，由第一、第二和第三辐射部件形成的外形可以填满导线网格（wire mesh）或固态导电板以提高天线400的宽带特征。
图12示出了根据本发明的一方面的天线装置450的第九示例性实施。图示的天线装置450包括位于虚平面454的第一侧的驱动天线装置452和位于虚平面或在虚平面的第二侧上的接地参考456。在图示的实施中，接地参考456图示为平面的，需要理解的是，在图示的天线装置中可以使用其它结构的接地平面。驱动天线装置452通过接近在虚平面454电连接到该驱动天线装置的天线馈源458驱动。天线馈源458可以包括SMA（或相似的）同轴电缆连接器和发射机/接收机电路板（未示出）。SMA连接器和电路板可以通过一段同轴电缆电连接起来。SMA连接器允许同轴电缆的中心导体电连接到驱动天线装置452并且允许同轴电缆的接地编织物电连接到接地参考456。电介质材料可用于将中心导体和驱动天线装置452与接地参考456电绝缘。
驱动天线装置452包括从位于接近在虚平面454内的公共顶点470向外延伸的6个辐射元件462-467。驱动天线装置452和它的组成元件462-467由导电材料组成。辐射元件462-467电连接到天线馈源460并且在顶点470在各自的第一端部彼此电连接。包括第一、第二和第三辐射元件462-464的第一组辐射元件具有以相对于虚平面454的一个锐角从在顶点480处的各自的第一端部延伸到位于虚平面的第一侧上的各自的第二端部的各自的第一直线段。与第一、第二和第三辐射天线元件462-464有关的每个第一直线段472-474可以相对于虚平面454成特有角度的锐角或相同角度的锐角。在图示的实施中，调整第一、第二和第三辐射元件462-464使得第一、第二和第三元件均匀地隔开，即，相隔120度。第一组辐射元件462-464的每一个还包括沿垂直于虚平面454和远离虚平面的方向从第一直线段472-474的各自的第二端部延伸的各自的第二直线段482-484。
直线段472-474的每一个可以具有在与特征下限频率有关的长度的第一范围限内的总长度。例如，第一元件472可以具有调谐到能接收特征下限频率的长度L1以及第二元件473和第三元件474的每一个可以具有在接近第一元件的长度的10%差值内的长度。在一个实施中，其中天线装置配置在126兆赫和6千兆赫之间的频率下工作，第一直线段472-474可以具有接近6英寸的长度，第二直线段482-484可以分别具有八又四分之三英寸、十一英寸和十二又四分之三的长度，使第一组辐射元件462-464的总长度为十四又四分之三英寸、十七英寸和十八又四分之三英寸。改变第一组辐射元件472-474的长度可以提高驱动天线装置的宽带特性，但是需要理解的是，第一组辐射元件可以使用常见的天线长度，例如调谐的天线长度L1，同时仍然保持天线的宽带特性。
第二组辐射元件包括第四、第五和第六辐射元件465-467，所述第四、第五和第六辐射元件465-467通常是直线性的并且以相对于虚平面454的一个锐角远离顶点470方向延伸。如同第一组辐射元件462-464彼此或其中之一那样，第四、第五和第六辐射天线465-467的每一个都可以相对于虚平面454成特有角度的锐角或成相同角度的锐角。在图示的实施中，调整第四、第五和第六辐射元件465-467使得它们在第一组辐射元件462-464之间均匀地隔开，使得第二组辐射元件的每一个以60度间隔与第一组辐射元件的其中两个隔开并且彼此以120度的间隔隔开。在一个实施中，第二组辐射元件466-468的每一个具有在与第一组辐射元件462-464中的对应元件相关的总长度（例如伸直）的接近百分之九十五的长度的周围的第二范围中的长度。
在可选的实施中，第一组辐射元件462-464的每一个都可以包括将每个辐射元件的第二直线段482-484的终点连接到顶点470的第三直线段（未示出）。在另一实施中，由第一、第二和第三辐射部件形成的外形可以填满导线网格（wiremesh）或固态导电板来提高天线装置450的宽带特性。
图13示出了根据本发明的一方面的天线装置500的第十示例性实施。图示的天线装置500包括位于虚平面504的第一侧的驱动天线装置502和位于虚平面或在虚平面的第二侧上的接地参考506。在图示的实施中，接地参考506图示为平面的，需要理解的是，在图示的天线装置中可以使用其它结构的接地平面。驱动天线装置502通过接近在虚平面504电连接到该驱动天线装置的天线馈源508驱动。天线馈源508可以包括SMA（或相似的）同轴电缆连接器和发射机/接收机电路板（未示出）。SMA连接器和电路板可以通过一段同轴电缆电连接起来。SMA连接器允许同轴电缆的中心导体电连接到驱动天线装置502并且允许同轴电缆的接地编织物电连接到接地参考506。电介质材料可用于将中心导体和驱动天线装置502与接地参考506电绝缘。
驱动天线装置502包括从接近位于虚平面504内的公共顶点520向外延伸的三个辐射元件512-514。每个辐射元件512-514包括导电材料制成的三边环，同时每一边包括曲线段。辐射元件512-514在顶点520变窄成一点并且在离顶点520最远的点变宽到最大宽度。在图示的实施中每个辐射元件512-514是弯曲的，使得辐射部件相对于虚平面504的角度随着与顶点520的距离增加而增加。在图示的实施中，辐射元件512-514在顶点形成相对于虚平面504接近30度的角度，并且在离顶点最远的点相对于虚平面弯曲成接近60度。需要理解的是，辐射元件的长度和最大宽度可以随着实施和期望的频率范围而变化。在图示的结构中，天线可以配置为在2Ghz到11GHz的范围内工作同时驻波比小于2:1，并且最短的辐射元件514具有接近1英寸的长度，最长的辐射元件512具有接近一又四分之一英寸的长度以及剩余的辐射元件513具有接近一又八分之一英寸的长度。每个元件512-514都可以具有近似等于它相关的长度的三分之一的最大宽度。在一个实施中，由第一、第二和第三辐射部件形成的外形可以充满导线网格（wire mesh）辐射或固态导电板以提高天线装置500的宽带特性。需要理解的是，辐射部件512-514的每一个的相关的边长可以改变并且可以使用其它形状的辐射元件。例如，在一个实施中，可以截断(truncated)每个辐射元件512-514的一个角以提供四边环。
图14示出了根据本发明的一方面的天线装置550的第十一示例性实施。图示的天线装置550包括位于虚平面554的第一侧的驱动天线装置552和位于虚平面或在虚平面的第二侧上的接地参考556。驱动天线装置552通过接近在虚平面554电连接到该驱动天线装置的天线馈源558驱动。天线馈源558可以包括SMA（或相似的）同轴电缆连接器和发射机/接收机电路板（未示出）。SMA连接器和电路板可以通过一段同轴电缆电连接起来。SMA连接器允许同轴电缆的中心导体电连接到驱动天线装置552并且允许同轴电缆的接地编织物电连接到接地参考556。电介质材料可用于将中心导体和驱动天线装置552与接地参考556电绝缘。
驱动天线装置552包括从公共顶点570延伸的三个辐射元件562-564。每个辐射元件562-564包括具有开口基座的倾斜的椭圆圆锥体。每个辐射元件562-564的边由导电材料组成，其可以是固态的或者由天线的工作频率的适当的尺寸的网格形成。辐射元件562-564可以配置为在公共顶点570处在它们各自的顶点会合。在图示的结构中，天线可以配置为在2Ghz到11GHz的范围内工作同时驻波比小于2:1。沿着顶点和在沿着最靠近虚平面554的椭圆基座的半长轴的圆锥体的基座上的点之间的线测量，同时最短的辐射元件562具有接近十六分之五英寸的长度，最长的辐射元件564具有接近十六分之七英寸的长度以及剩余的辐射元件563具有接近八分之三英寸的长度。虚平面554与在顶点和沿着最靠近虚平面的椭圆基座的半长轴的圆锥体的基座上的点之间的线之间形成的角度可以随接地参考的实施而变化并且可以介于0和45度之间。
在图示的实施中，接地参考556图示为平面的，需要理解的是，在图示的天线装置中可以使用其它结构的接地平面。例如，可以使用图示的实施的平面的接地参考556以从接近接地的位置获取全方向传输和接收的接近半球的天线辐射图。平面的接地参考556可以具有接近天线装置550的最低工作频率的波长的四分之一的直径。可选地，天线装置可以包括以相对于虚平面的接近45度的角度倾斜着远离虚平面554的圆锥形接地参考。可以使用圆锥形接地参考以提供近似球形的天线辐射图。在示例性实施中，圆锥体的边长可以是接近与天线装置的最低工作频率有关的波长的四分之一。在另一实施中，接地参考可以包括以相对于虚平面接近22.5度的角度倾斜着远离虚平面554的浅锥形结构（shallow conical structure）。圆锥体的边长可以是接近与天线装置550的最低工作频率有关的波长的2.5倍。在需要高增益全方向的装置的情况下，可以使用浅圆锥体（shallow cone）接地平面。例如，在水平线（例如，沿着虚平面554）可以实现7dBi的增益。
图15示出了根据本发明的一方面的用于引导从全方向增强频带天线602接收和发射的辐射以提供方向性给天线装置的抛物面反射器圆盘（dish）天线600的截面图。抛物面反射器圆盘天线600由导电材料并且形状为圆形抛物面，可以由一个抛物线绕其轴旋转所代表，其中可以通过以下公式来说明具有此处所述尺寸的抛物线：
y = x 2 24           等式2
截面图表示抛物面反射器600中的中心面，其中该中心面是包围抛物面反射器的顶点604和抛物面反射器的焦点606的平面。需要理解的是，虽然有许多包围这两个点的平面，但是抛物面反射器600是圆形的抛物面，因此所有这些平面将产生基本相同的横截面图。在截面中，横轴表示变量y和纵轴表示变量x，同时原点是抛物面反射器600的顶点604。
根据本发明的一方面，配置抛物面反射器圆盘天线600使得圆盘天线的焦深608完全处于圆盘天线限定的体积内。例如，可以将抛物面反射器圆盘天线600通过焦点606延长到圆盘天线的边缘612的切线与圆盘天线的轴形成55度和60度之间的角度的一个点。通过配置圆盘天线为具有在圆盘天线的体积内的焦点，使显著的电磁能沿着圆盘天线的轴改变方向，否则该电磁能可能在圆盘天线的边缘612周围逸出。因此，与现有设计相比，可以显著地提高位于圆盘天线600的焦点606处的增强频带天线602的方向和对应的增益，在前所未有的频带（例如9千兆赫）上提供了具有非常高的数据吞吐率的高增益圆盘天线。
在图示的实施中，为对2GHz和11GHz之间的频带灵敏的宽带天线602配置抛物面反射器600。在一个实施中，可以使用与图14中示出的具有圆锥形接地参考的天线相似的天线。圆盘天线的焦点606位于离顶点6英寸的点。抛物面反射器圆盘天线600具有12英寸的焦点半径616。圆盘天线具有十三又二分之一英寸的深度618和18英寸的最大半径620。利用图示的抛物面反射器圆盘天线可以实现25-35dBi量级的增益。
图16示出了根据本发明的一方面的用于提供方向给全方向的增强频带天线装置652的折叠片状反射器650的截面图。折叠片状反射器650沿着顶点654折叠并且从两个基本平面的导电部件656和658内的顶点延伸出来。在图示的实施中，折叠片状反射器650在顶点654以接近90度的角度折叠起来并且每个平面基本是矩形，延伸到12英寸的长度和7英寸的宽度。根据本发明的一方面，将天线装置652布置在非常邻近于顶点的中心点660，使得天线的接地参考662能够物理连接和电连接到折叠片状反射器650。需要理解的是，平面部件656和658在接近顶点可以稍微地变形以容纳天线装置652。接地参考662和折叠片状650的这个电连接基本上减轻了天线装置中的任何阻抗不匹配所造成的影响，考虑了增强频带天线652的方向性和对应的增益的显著的提高，从而大大地提高了天线的用于点对点通信的实用性。利用图示的折叠片状反射器650可以实现10dBii量级的增益。
图17示出了根据本发明的一方面的扇形天线装置700。扇形装置700包括定向天线装置710，该定向天线装置710包括反射圆盘天线712和全方向天线装置714。在图示的实施中，反射式圆盘天线712可以包括图15示出的具有9英寸的最大半径、位于离顶点2英寸点处的圆盘天线的焦点、6英寸的焦点半径和接近7英寸的深度的抛物面反射器圆盘天线。全方向天线装置可以包括与图14中示出的具有圆锥形接地参考的天线相似的全方向天线装置。
第一和第二平面导电部件720和722可以在相对于抛物面反射器圆盘天线712的轴处以一倾斜角度放置在抛物面反射器圆盘天线的前方。在图示的实施中，放置第一平面导电部件720以使最靠近抛物面反射器圆盘天线712的第一边缘放置在抛物面反射器圆盘天线的前方并且将其放置到顶点的第一侧，以及放置第二平面的导电部件722以使最靠近抛物面反射器圆盘天线的第一边缘放置在抛物面反射器圆盘天线的前方并且将其放置到圆盘天线的顶点的第二侧。第一和第二平面的导电部件720和722的各自的第一边缘的隔开的距离等于圆盘天线的最大直径的三分之二。每个平面的导电部件720和722的宽度等于圆盘天线的最大直径的三分之二，两个平面的部件的间隔等于圆盘天线的最大直径的三分之一。
可以改变以相对于抛物面反射器圆盘天线712的轴放置第一和第二平面的导电部件720和722的角度以控制扇形天线装置700包围的圆弧，使得可以天线的增益为代价增大扇形天线包围的圆弧。例如，在导电部件720和722定位在离抛物面反射器圆盘天线的轴7.5度那里，扇形天线装置700包围30度同时具有在2.4千兆赫的15dBi和在6千兆赫的19dBi的增益。在导电部件720和722定位在离抛物面反射器圆盘天线的轴30度那里，扇形天线装置700包围120度同时具有在2.4千兆赫的10dBi和在6千兆赫的13dBi的增益。然而，需要理解的是，由于全方向天线装置714的多极化特性，天线的实际性能将因穿透干扰和涨落的空气介质明显优于预期给定的增益值。此外，需要理解的是，扇形天线装置700的尺寸可以扩大以便以增加扇形天线装置的尺寸为代价提高增益。
虽然已经参照一些实施例说明本发明，本领域技术人员需要理解的是在不超过本发明的范围下可以做各种变动和代替等同物。此外，在不超出本发明的范围下可以做许多变形例以使特殊的位置或材料适合本发明的教导。因此，本发明不限于公开的特定的实施例，本发明将包括属于附加的权利要求的范围的全部实施例。

Claims (4)

1.一种在增强频带上用于接收和传输增强的射频信号的天线装置，其包括：
第一组辐射元件，第一组辐射元件的每一个都具有在与第一特征频率有关的第一长度范围内的相关长度，使得选定第一组辐射元件的相关长度以便调谐天线到第一特征频率，第一组辐射元件的每一个的第一端部在顶点电连接到天线馈源，并且第一组辐射元件的每一个从顶点以相对于与顶点交叉的虚平面的第一锐角角度向外设置以便在虚平面的第一侧上延伸；
第二组辐射元件，第二组辐射元件的每一个都具有在与第二特征频率有关的第二长度范围内的相关长度，使得选定第二组辐射元件的相关长度以便调谐天线到第二特征频率，第二组辐射元件的每一个的第一端部在顶点电连接到天线馈源，并且第二组辐射元件的每一个以相对于虚平面的第二锐角角度从顶点向外设置以便在虚平面的第一侧上延伸，其中第一长度范围与第二长度范围不重叠；以及
导电接地参考，其位于虚平面的第二侧。
2.一种抛物面反射器圆盘天线，其由导电材料形成并且形状为圆形抛物面，具有穿过该抛物面的顶点和所述抛物面反射器圆盘天线的焦点的轴，所述抛物面反射器圆盘天线延伸到与该圆形抛物面的边缘相切的一条线和轴形成55度和60度之间的角度的一个点，权利要求1的天线装置安装在所述抛物面反射器圆盘天线的焦点以便由天线装置引导沿着所述抛物面反射器圆盘天线的轴的电磁波的辐射。
3.一种扇形天线装置，其包括：
权利要求2所述的抛物面反射器圆盘天线；
第一平面的导电部件，其具有基本与抛物面反射器圆盘天线的高度相等的高度，以相对于抛物面反射器圆盘天线的轴的一个斜角布置在抛物面反射器圆盘天线的前方；以及
第二平面的导电部件，其具有基本与抛物面反射器圆盘天线的高度相等的高度，以相对于抛物面反射器圆盘天线的轴的一个斜角布置在抛物面反射器圆盘天线的前方并且与第一平面的导电部件隔开，使得与抛物面反射器圆盘天线的轴重合的线不会与第一平面的导电部件或第二平面的导电部件的任何一个交叉。
4.如权利要求1所述的天线装置，其中导电接地参考包括浅锥形结构，其具有边长，所述边长是与天线的最低工作频率有关的波长的2.5倍。
CN200980129620.2A 2008-05-27 2009-05-27 增强频带多极化天线装置 Active CN102106039B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/127,735 US7916097B2 (en) 2008-05-27 2008-05-27 Enhanced band multiple polarization antenna assembly
US12/127,735 2008-05-27
PCT/US2009/045309 WO2009146326A1 (en) 2008-05-27 2009-05-27 Enhanced band multiple polarization antenna assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102106039A CN102106039A (zh) 2011-06-22
CN102106039B true CN102106039B (zh) 2014-05-07

Family

ID=40848385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980129620.2A Active CN102106039B (zh) 2008-05-27 2009-05-27 增强频带多极化天线装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7916097B2 (zh)
CN (1) CN102106039B (zh)
WO (1) WO2009146326A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8878744B2 (en) * 2010-09-20 2014-11-04 MP Antenna, Ltd. Antenna assembly providing a global multi-directional radiation pattern
ES2399437B1 (es) * 2011-08-22 2014-02-11 Juan Carlos GARCIA CAMACHO Antena portatil de tdt
US9337793B2 (en) 2012-01-17 2016-05-10 Jack Nilsson Orthogonal ergonomic speaker
MX347282B (es) * 2012-10-05 2017-04-21 Poynting Antennas (Pty) Ltd Antena con elementos de antena divergentes.
CN103545603B (zh) * 2013-10-31 2018-07-06 深圳市华一通信技术有限公司 宽频带全向天线
ES2534951B1 (es) * 2015-02-11 2016-02-08 Juan Carlos GARCÍA CAMACHO Antena portátil de TDT
TWI609529B (zh) * 2015-10-29 2017-12-21 建漢科技股份有限公司 使用於碟盤天線的多元接收器設備與系統
DE102018103045A1 (de) * 2018-02-12 2019-08-14 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Fahrzeugtürgriff

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1223778A (en) 1969-03-17 1971-03-03 Chu Associates Wide band antenna for satellite navigation and related problems
JPS5527779A (en) * 1978-08-19 1980-02-28 Sony Corp Car antenna
JPS6234838A (ja) * 1985-08-08 1987-02-14 Nissan Motor Co Ltd 自動車のアンテナ収納装置
DE3539733A1 (de) 1985-11-08 1987-05-14 Oskar J Kufner Eine sende- bzw. empfangsantenne, insbesondere fuer den kurz- und/oder mittelwellenbereich
US5177493A (en) * 1990-03-05 1993-01-05 Pioneer Electronic Corporation Antenna device for movable body
US5990845A (en) 1997-07-02 1999-11-23 Tci International Broadband fan cone direction finding antenna and array
JPH1155027A (ja) * 1997-07-31 1999-02-26 Nec Corp アンテナ
US6806841B2 (en) * 2001-03-09 2004-10-19 Jack Nilsson Tri-element antenna with dish
US7348933B2 (en) * 2000-03-10 2008-03-25 Wifi Plus, Inc. Compact multi-polarized antenna for portable devices
US6486849B2 (en) 2001-02-14 2002-11-26 Raytheon Company Small L-band antenna
US7236129B2 (en) * 2002-11-14 2007-06-26 Wifi-Plus, Inc. Apparatus and method for a multi-polarized antenna
JP2006510321A (ja) 2002-12-22 2006-03-23 フラクタス・ソシエダッド・アノニマ 移動通信デバイス用のマルチバンド・モノポール・アンテナ
US6940457B2 (en) 2003-09-09 2005-09-06 Center For Remote Sensing, Inc. Multifrequency antenna with reduced rear radiation and reception
EP1709704A2 (en) 2004-01-30 2006-10-11 Fractus, S.A. Multi-band monopole antennas for mobile communications devices
US7358909B2 (en) * 2005-09-27 2008-04-15 Winegard Company Motorized, retractable antenna system for recreational and similar vehicles
US7365693B2 (en) * 2005-09-29 2008-04-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Antenna device, electronic apparatus and vehicle using the same antenna device

Also Published As

Publication number Publication date
CN102106039A (zh) 2011-06-22
US20090295668A1 (en) 2009-12-03
WO2009146326A1 (en) 2009-12-03
US7916097B2 (en) 2011-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102106039B (zh) 增强频带多极化天线装置
US8717250B2 (en) Enhanced band multiple polarization antenna assembly
US7030831B2 (en) Multi-polarized feeds for dish antennas
Quan et al. Development of a broadband horizontally polarized omnidirectional planar antenna and its array for base stations
US6693600B1 (en) Ultra-broadband antenna achieved by combining a monocone with other antennas
CN102800954B (zh) 天线单元、天线组件及多天线组件
CN102110907A (zh) 双极化电视接收天线
CN103618135B (zh) 宽频带小型化辐射单元及其基站天线
US6917346B2 (en) Wide bandwidth base station antenna and antenna array
US8816934B2 (en) Antenna assembly having reduced packaging size
CA2389791C (en) Multiloop antenna elements
US9356340B2 (en) High gain wideband omnidirectional antenna
CN105186127B (zh) 一种多背条拓展频带的低剖面双层印刷超宽带天线
US7791555B2 (en) High gain multiple polarization antenna assembly
CN110854516A (zh) 远距离天线、天线阵以及应用该天线阵雷达
CN203574101U (zh) 小型化辐射单元及其基站天线
RU2306644C1 (ru) Широкополосная комбинированная зигзагообразная антенна
RU2207673C2 (ru) Слабонаправленная широкополосная антенна
CN211957900U (zh) 远距离天线、天线阵以及应用该天线阵雷达
CN108832290B (zh) 三臂圆极化天线
EP2466688A1 (en) Parabolic reflector antenna
CN112242604A (zh) 一种水平极化天线
Ferrero et al. Super-directive parasitic element antenna for spatial filtering applications
CN114094353B (zh) 一种超宽带紧耦合阵列天线
CN211404748U (zh) 一种多频段反无人机的发射天线装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant