CN102447159B - 薄型天线组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种薄型天线组件，其包括共同设置在盖子下方的至少两个天线。该至少两个天线中至少一个包括配置为用于AM/FM广播的天线。另外，至少两个天线中至少一个包括配置为用于SDARS、GPS、蜂窝电话、Wi-Fi、DAB-VHF-III、DAB-L等中的至少一个或者多个的天线。

Description

薄型天线组件
技术领域
本发明总体上涉及天线组件，更具体地，涉及用于诸如例如车辆等的移动平台的薄型(low profile)天线组件，其中天线组件可安装在车辆的顶部、引擎盖、后备箱等处。
背景技术
这一部分提供涉及本公开的背景信息，其不一定是现有技术。
在车辆工业中使用各种不同类型的天线，包括AM/FM广播天线、卫星数字音频广播服务天线、全球定位系统天线、蜂窝电话天线等。这些天线通常设置在车辆的顶部、引擎盖、或者后备箱以帮助确保天线上方视野不被遮挡或者确保天线朝向天空。
发明内容
这一部分提供本公开的总体说明，不是完整范围或者全部特征的综合公开。
本公开的示例实施方式总体上关注适合与移动平台一起使用的天线组件。在一个示例实施方式中，天线组件总体上包括：被配置为安装在移动平台上的机箱(chassis)、耦合到该机箱并且被配置为用于AM/FM广播的第一天线、以及耦合到机箱并且被配置为与蜂窝电话、卫星数字音频广播服务、全球定位系统、Wi-Fi、Wi-Max、以及数字音频广播中的至少一个或者更多个一起使用的第二天线。第一天线包括第一端部法兰和第二端部法兰以及总体上定位在第一端部法兰和第二端部法兰之间使得第一天线总体上限定英文大写字母H形状(例如当从上方观察时等)的腹板(web)。第一天线还包括在第一端部法兰和第二端部法兰之间延伸的导电体。由此，第一天线的腹板总体上限定了第一天线的电容性加载部分，以及导电体总体上限定了第一天线的电感性加载部分。另外，第一天线具有约55毫米或者更少的高度，并且限定了约65毫米或更少的长度和30毫米或者更少的宽度的占用区(footprint)。
本公开的示例实施方式还关注适合与移动平台一起使用的薄型天线组件。在一个示例实施方式中，天线组件总体上包括机箱和共同设置在机箱上的至少两个天线。设置在机箱上的至少两个天线中的至少一个包括可工作在约140千赫兹和约110兆赫兹之间的一个或者更多个频率的天线。天线组件具有约60毫米或更少的高度。
本公开的示例实施方式还总体上关注被配置为用于AM/FM广播的天线。在一个示例实施方式中，配置为与AM/FM广播一起使用的天线包括第一端部法兰、与第一端部法兰隔开的第二端部法兰；总体上在第一端部法兰和第二端部法兰之间定位的腹板；在第一端部法兰和第二端部法兰之间延伸的导电体。腹板在第一端部法兰和第二端部法兰之间延伸并且基本上垂直于第一端部法兰和第二端部法兰取向。至少一个导电体朝向所述腹板的第一侧表面设置，以及至少一个导电体朝向所述腹板的第二侧表面设置。
其它应用领域将从此处提供的说明中变得明显。本部分中的说明和具体示例仅仅意在例示目的，不意在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅仅是为了例示所选择的实施方式而不是全部可能的实现，并且不意在限制本公开的范围。
图1是安装到卧车顶部的包括本公开的至少一个或者更多个方面的天线组件的示例实施方式的立体图；
图2是从卧车上拿下来后的图1的天线组件的立体图；
图3是图2的天线组件的分解立体图；
图4是图2的天线组件的正面立体图，其中天线组件的盖子被去除；
图5是图4的天线组件的右侧立体图；
图6是图4的天线组件的另一右侧立体图；
图7是图4的天线组件的背面立体图；
图8是包括本公开的至少一个或者更多个方面的天线组件的示例实施方式的侧面立面图，其中天线组件的盖子被去除；
图9是图8的天线组件的俯视平面图；
图10是包括本公开的至少一个或者更多个方面的天线组件的示例实施方式的左侧立体图，其中天线组件的盖子被去除；
图11是图10的天线组件的右侧立体图；
图12是图10的天线组件的天线的俯视图，其被配置为用于蜂窝电话并且临近示出了图10的天线组件的第二印刷电路板；
图13是例示了被配置为图10所示的用于AM/FM广播的天线组件的天线的约88MHz到约108MHz范围的频率处的垂直增益的曲线图；
图14-图18是例示用于图10的天线组件的蜂窝电话天线的垂直增益的曲线图，以便选择先进移动电话系统、全球移动通信系统(GSM)900、GSM 1800、个人通信服务、以及统一移动通信系统的频率；
图19是例示图10的被配置为用于卫星数字音频广播服务的天线组件的天线在不同仰角下在约2320MHz到约2345MHz的频率处的增益的曲线图；
图20是例示图10的被配置为用于全球定位系统的天线组件的天线在不同仰角下在约1574MHz到约1576MHz的频率处的增益的曲线图；以及
图21是例示图10的天线组件的AM/FM天线和参考天线杆之间的信号强度比较的曲线图。
在附图的多个图中相应的附图标记指示相应的部件。
具体实施方式
下面将参照附图更完整描述示例实施方式。
本公开的示例实施方式关注包括至少一个天线的天线组件。示例天线可以包括但是不限于被配置为用于AM/FM广播、卫星数字音频广播服务(SDARS)、全球定位系统(GPS)、数字音频广播(DAB)-VHF-III、DAB-L、WiFi、Wi-Max、以及蜂窝电话的天线。在一些示例实施方式中，天线组件包括至少两个天线，所述至少两个天线共同设置在例如天线组件的共用机箱上、在天线组件的共用盖子下等。在一些示例实施方式中，天线组件限定了或者说就是薄型天线组件，其中天线组件的高度比包括类似天线组合的其它天线组件低。在一些示例实施方式中，天线组件具有约60毫米或者更少的整体高度尺寸。另外，在一些示例实施方式中，天线组件具有约55毫米或者更少的整体高度尺寸。
下面参照附图。图1-图7例示了包括本公开的至少一个或者更多个方面的天线组件100的示例实施方式。图1例示了安装在卧车102(广泛的说，移动平台)的天线组件100。具体地，天线组件100被示出为朝向卧车102的后窗户106并沿着车顶104的纵向中心线安装在卧车102的车顶。在此，卧车102的车顶104用作天线组件100的地平面。然而，在本公开的范围内，天线组件100可以不同地安装。例如，天线组件100可以安装在卧车102的引擎盖108或者后备箱110上等。另外，在本公开的范围内，天线组件100可以安装到不同于卧车102的移动平台上，例如卡车、公共汽车、休闲旅游车、船只、没有马达的车辆等。US专利第7,492,319号(Lindackers等)公开了天线组件安装到车辆车体的示例安装。
另外参照图2和图3，天线组件100包括盖子(或者天线罩)114，设置其以保护盖子114封入的天线组件100的部件。例如，盖子114可以大致将天线组件100的部件密封在盖子114中由此防止污染物(例如灰尘、潮湿等)侵入盖子114的内部，而保护这些部件。另外，盖子114可以为天线组件100提供美学上令人喜爱的外观，以及可以用空气动力配置来配置(例如大小、形状、构建等)。在所例示的实施方式中，例如，盖子113具有美学上令人喜爱、空气动力的鲨鱼鳍配置。然而，在其它示例实施方式中，天线组件可以包括具有不同于本文例示的配置的盖子，例如具有与鲨鱼鳍配置不同的配置等。在本公开的范围内，盖子114还可以从诸如例如聚酯、聚氨酯橡胶(urethanes)、塑料材料(例如聚碳酸酯混合物、聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂共聚物(PC/ABS)混合物等)、玻璃增强塑料材料、合成树脂材料、热塑性塑料材料(例如GE PlasticsXP4034树脂等)等的宽范围的材料制成。
如图3所示，天线组件100包括机箱118(或者基座)、以及耦合到该机箱118的第一天线120和第二天线122(共同设置在机箱118上)。盖子114被配置为装配在第一天线120和第二天线122上(使得第一天线120和第二天线122还共同设置在盖子114下)并且固定到机箱118。另外，机箱118被配置为耦合到卧车102的车顶以便将天线组件100(天线120和122)安装到卧车102上(图1)。盖子114可以通过任何适当操作，例如扣合连接、机械紧固件(例如螺丝、其它紧固装置等)、超声波焊接、溶剂焊接、热熔、碰锁、钩连接、集成紧固部件等固定到机箱118。另选地，在本公开的范围内，盖子114可以直接连接到卧车102的车顶104。形成机箱118的材料可以类似于形成盖子114的材料。例如，机箱1118可以用聚酯注塑模制。另选地，在本公开的范围内，机箱118可以从钢、锌、或者其它材料(包括化合物)通过适当成形工艺(例如压铸成形等)形成。US专利第7,429,958号(Lindackers等)公开了天线组件的盖子和机箱之间的示例耦合。
尽管未示出，可以在机箱118和卧车102的车顶104之间设置密封部件(例如O环、弹性可压缩合成橡胶或者泡沫垫圈等)以便将机箱118与车顶104大致密封。密封部件可以还，或者另选地设置在天线组件100的盖子114和机箱118之间以便将盖子114与机箱118大致密封。
另外参照图4-图7，所例示的天线组件100的第一天线120是垂直单极天线，被配置为用于AM/FM广播(例如配置为用于接收/发射期望的AM/FM广播信号等)。如所例示的，该AM/FM天线120包括隔开的第一端部法兰126和第二端部法兰128以及在端部法兰126和128之间大致中心定位的腹板130。端部法兰126和128彼此大体平行定向，并且腹板130基本上垂直于端部法兰126和128定向。腹板130的接片部分(tab portion)与端部法兰126和128的相应的狭缝部分互相连接以帮助将腹板130基本上中心地排列在端部法兰126和128之间，并且使用焊锡将腹板130和端部法兰126和128固定在一起。在所例示的实施方式中，端部法兰126和128以及腹板130排列为大体上限定了英文大写字母H形状(例如当从上方观察时等)。在本公开的范围内，端部法兰126和128和腹板130可以由任何适当材料(例如印刷电路板材料、双面印刷电路板材料等)构建。在其它示例实施方式中，在本公开的范围内，天线组件可以包括限定不同于英文大写字母H形状的其它形状的AM/FM天线。
AM/FM天线120在靠近机箱118的后部设置的第一印刷电路板(PCB)138处耦合到天线组件100的机箱118。在本公开的范围内，第一PCB 138可以包括任何适当的PCB，包括例如双面PCB等。所例示的第一PCB 138通过机械紧固件紧固到机箱118，并且AM/FM天线120(特别是AM/FM天线120的腹板130)焊接到第一PCB 138。在本公开的范围内，可以使用将第一PCB 138耦合到机箱118和/或将AM/FM天线120耦合到第一PCB 138的其它方式。AM/FM天线120的腹板130还包括向下延伸的突起140，其至少部分地被容纳在第一PCB 138中的相应开孔142中。根据需要，突起140还允许AM/FM天线120通过开孔142电连接到第一PCB 138的相反面上的PCB部件(不可见)。
在AM/FM天线120的上部设置导电板146以便电容性加载腹板130(例如腹板130的上部等)以及AM/FM天线120的上部。该电容性加载可以帮助增加AM/FM天线120的效率和带宽。例如，其可以使AM/FM天线120在电学上的呈现比其实际物理大小更长，这对于体积相对小的天线很重要。导电板146沿着端部法兰126和128以及腹板130的每一个的侧表面的部分耦合到端部法兰126和128以及腹板130的每一个的上部。由此，在各个侧表面上的板146被端部法兰126和128和腹板130分离(和隔开)。在本公开的范围内，板146可以由任何适当的导电材料形成，这些材料包括诸如铜等的金属材料，或者其它导电材料等。另外，在本公开的范围内，板146可以按照期望排列(或者设置、形成等)(例如盖子114的一部分可以包括板146以及可以提供AM/FM天线120的电容性加载等)。
另外，在AM/FM天线120的下部(腹板130的下部)设置导电体148以便电感性加载AM/FM天线120的下部。该电感性加载可以帮助增加AM/FM天线120的效率和带宽。例如，其可以使AM/FM天线120电学上的呈现比其实际物理大小更长。在所例示的实施方式中，4个导电体148面向腹板130的第一侧面130a设置(图3)，以及3个导电体148面向腹板130的第二侧面130b设置(图5和图6)。导电体148彼此基本平行地定向，并且在第一端部法兰126和第二端部法兰128之间延伸。导电体148还基本平行于腹板130定向。导电体148的末端部分延伸通过端部法兰126和128并且连接到沿着端部法兰126和128的外侧表面126b和128b布置(例如焊接)的导电迹线150(例如PCB材料迹线等)(图4和图7)。沿着第一端部法兰126的外侧表面126b的迹线150根据期望电耦合(例如通过焊接等)跨过延伸通过第一端部法兰126的腹板130的部分(图3、图5、和图7)。由此，导电体148和迹线150限定了连续的总体上矩形形状的电学路径，该路径总体上围绕AM/FM天线120绕圈(例如在所例示的实施方式中总体上顺时针围绕腹板130和端部法兰126和128等)。在本公开的范围内，导电体和/或迹线150可以由任何适当的导电材料形成，包括例如诸如铜等的金属材料，或者其它导电材料等。另外，导电体148可以按照期望成形，包括例如导线、条带、迹线等。
在其它示例实施方式中，天线组件可以包括AM/FM天线，其中AM/FM天线的电感性加载部分包括按照期望连续包围围绕AM/FM天线的单个导电体。在其它示例实施方式中，天线组件可以包括AM/FM天线，其中AM/FM天线的电感性加载部分包括在AM/FM天线的端部法兰之间延伸的另外的印刷电路板(例如基本上平行于AM/FM天线的腹板等)，其中导电迹线设置在额外的印刷电路板上并且与相应的设置在端部法兰上的导电迹线对准以由此总体上限定了围绕AM/FM天线的电学路径。在其它示例实施方式中，天线组件可以包括AM/FM天线，其中AM/FM天线的电感性加载部分包括限定不同于总体上矩形的形状(例如总体上圆形形状、总体上椭圆形形状、总体上方形形状、任何适当的大直径导线圈形状、不同于总体上圆形形状的任何适当的形状、任何适当的配置等)的导电体(例如导电体和迹线、单个导电体、迹线等)。在其它示例实施方式中，天线组件可以包括AM/FM天线，其中AM/FM天线的电容性加载的部分限定了不同于此处公开的配置(例如适当的配置其中电容性加载部分不遮挡AM/FM天线的电感性加载部分等)。
耦合导线152将第一PCB 138(例如在第一PCB 138处的馈入点等)电连接到AM/FM天线120。具体地，耦合导线152连接到在第二端部法兰128的内侧表面128a上安装的下部迹线150a。该下部迹线150a电耦合到设置在第二端部法兰128的外侧表面128b上的相应的迹线150b(在图4表示的与点A相邻的位置)。这样，通过导电体148和迹线150的互相连接将第一PCB 138电连接到导电体148(以及AM/FM天线120)。另外，安装在第一端部法兰126的内侧表面126a上的上部迹线150c焊接到位于腹板130的第二侧表面130b上的板146。该上部迹线150c电耦合到设置在第一端部法兰126的外侧表面126b上的相应的迹线150d(在图5标识的与点B相邻的位置)。这将第一PCB 138电连接到板146(通过耦合导线152、迹线150、以及导电体148)。由此，腹板130上的板146用作电容器的一半(例如作为一个导电板等)，AM/FM天线120下方的地用作电容器的另一半(作为另一导电板等)，之间的空气用作分离绝缘体。因此，所例示的AM/FM天线120可以被视为从第一PCB 138的耦合导线152延伸到AM/FM天线120的电容性加载的上部(例如腹板130的板146等)的一个长导体，在其间设置AM/FM天线120的电感性加载部分(例如迹线150和其间延伸的导电体148限定的导线圈部分等)。
AM/FM天线120可以在一个或者多个频率工作，包括例如在约140KHz到约110MHz范围的频率等。例如，所例示的AM/FM天线120可以在FM频带(例如在约88HMz到约108MHz之间的频率等)谐振，并且还可以工作在AM频率，但可以不在各个AM频率(例如在约535KHz到约1735KHz之间的频率等)谐振。例如通过调整端部法兰126和128和/或腹板130的尺寸，调整临近AM/FM天线120的上部设置的板146的尺寸，调整临近AM/FM天线120的下部设置的导电体148的大小和/或数量等，AM/FM天线120还可以按照期望调谐以在期望的频带工作。例如，AM/FM天线120可以按照期望调谐(或者返回)到日本FM频率(例如包括约76MHz到约93MHz之间的频率等)、DAB-VHF-III(例如包括约174MHz到约240MHz之间的频率等)、其它类似VHF频带、其它频率带等。
继续参照图4-图7，所例示的天线组件100的第二天线122是贴片天线，被配置为用于卫星数字音频广播服务(SDARS)(例如Sirius卫星广播、XM卫星广播等)(例如被配置为用于接收/发射期望的SDARS信号等)。在所例示的实施方式中，该SDARS天线122在机箱118的前部设置的第二PCB 156处耦合到机箱118。在本公开的范围内，第二PCB 156可以包括任何适当的PCB，包括例如双面PCB等。第二PCB 156通过机械紧固件紧固到机箱118，并且SDARS天线122按照期望电耦合到第二PCB 156并且被机械紧固件紧固到第二PCB 156上。在本公开的范围内，可以使用将第二PCB 156耦合到机箱118和/或将SDARS天线122耦合到第二PCB 156的其它方式。
SDARS天线122可以工作在一个或者更多个期望频率，包括例如在约2320MHz到约2345MHz之间的频率等。例如通过改变电介质材料、改变用于与SDARS天线122等连接的金属板的大小等，SDARS天线122还可以按照期望调谐以便在期望频率带工作。
电连接器(不可见)可以经过电缆158附接到第一PCB 138以及经过电缆160附接到第二PCB 160以便(例如通过与卧车102的车顶104的开孔对准的机箱118的开孔等)将天线组件100耦合到卧车102中的适当的通信链路(例如同轴电缆等)。由此方式，第一PCB 138和/或第二PCB 156可以从AM/FM天线120和/或SDARS天线122接收信号输入，处理该信号输入，并且将经处理的信号输入发送到适当的通信链路。另选地，或额外地，第一PCB 138和/或第二PCB 156可以处理将经过或者通过AM/FM天线120和/或SDARS天线122发射的信号输入。因此应理解AM/FM天线120和/或SDARS天线122可以按照期望接收和/或发射广播信号。
在一些示例实施方式中，电连接器可以是经过电缆158附接到第一PCB 138并且经过电缆160附接到第二PCB 160的ISO(国际标准组织)标准电连接器或者Fakra连接器。因此，同轴电缆(或者其它适当的通信链路)可以相对容易地连接到该电连接器以及用于将由AM/FM天线120和/或SDARS天线122接收的信号传递到卧车102中的其它装置，诸如广播接收机等。在这种实施方式中，相比于需要定制设计和工具来在天线组件100和电缆之间进行电连接的天线安装，使用标准ISO电连接器或者Fakra连接器可以运行降低成本。另外，通信链路和电连接器之间的可插入式电连接可以由安装者实现而不需要安装者复杂地通过卧车102的车体壁引导导线或电缆。因此，可插入式电连接可以容易地实现而不对安装者要求特别技术和/或专门操作。另选实施方式可以包括使用标准ISO电连接器、Fakra连接器和同轴电缆之外的其它类型的电连接器和通信链路(例如抽头连接等)。
图8和图9例示了包括本公开的至少一个或者更多个方面的天线组件200的其它示例实施方式。本实施方式的天线组件200与先前在图1-图7例示和描述的天线组件100大致相同。例如，本实施方式的天线组件200包括机箱218和耦合到机箱218的第一天线220和第二天线222。第一天线220(通过第一PCB 238耦合到机箱218)是被配置为用于AM/FM广播的垂直单极天线，并且第二天线222(通过第二PCB 256耦合到机箱218)是被配置为用于SDARS的贴片天线。AM/FM天线220包括隔开的第一端部法兰226和第二端部法兰228以及基本上中心定位在端部法兰226和228之间的腹板230。
在本实施方式中，包括端部法兰226和228和腹板230的AM/FM天线220的示例尺寸在图8和图9中提供。例如，在本实施方式中，AM/FM天线220的高度是约54毫米，AM/FM天线220的长度是约66毫米，以及AM/FM天线220的宽度是约32毫米。由此，第一端部法兰226和第二端部法兰228隔开约56毫米，并且定位在第一端部法兰226和第二端部法兰228之间的导电体248具有约61毫米的长度。另外，腹板230具有约54毫米的高度和约66毫米的长度，第二端部法兰228具有约54毫米的高度和约32毫米的宽度，并且第一端部法兰226具有约40毫米的高度和约32毫米的宽度。
从示例尺寸可见，所例示的AM/FM天线220以及由此所例示的包括AM/FM天线220的天线组件200为薄型(相比于例如其它AM/FM天线和包括AM/FM天线的天线组件)。例如，在本实施方式中，AM/FM天线220具有约54毫米的高度，并且限定了具有约66毫米的长度和约32毫米的宽度的占用区。在其它示例实施方式中，天线组件可以包括具有约55毫米的高度并且限定了约66毫米或更少的长度和约30毫米或者更少的宽度的占用区的AM/FM天线。在其它示例实施方式中，在本公开的范围内，天线组件可以包括具有其它尺寸的AM/FM天线。
图10-图12例示了包括本公开的至少一个或者更多个方面的天线组件300的其它示例实施方式。本实施方式的天线组件300与先前在图1-图7例示和描述的天线组件100相类似。例如，本实施方式的天线组件300包括被配置为将天线组件300耦合到移动平台的机箱318，以及耦合到机箱318的第一天线320和第二天线322。另外在本实施方式中，天线组件300包括耦合到机箱318的第三天线370和第四天线372(第一天线320、第二天线322、第三天线370、以及第四天线372共同设置在机箱318上)。
所例示的天线组件300的第一天线320是被配置为用于AM/FM广播的垂直单极天线(例如被配置为用于接收/发射期望的AM/FM广播信号等)。该AM/FM天线320在机箱318的下部设置的第一PCB 338耦合到天线组件300的机箱318。第一PCB338通过机械紧固件紧固到机箱318，并且AM/FM天线320焊接到第一PCB 338。所例示的AM/FM天线320包括隔开的第一端部法兰326和第二端部法兰328以及大体在端部法兰326和328之间中心定位的腹板330。端部法兰326和328大体上彼此平行定向，并且腹板330大体上垂直于端部法兰326和328定向。腹板330的接片部分与端部法兰326和328的相应的下方狭缝部分互相连接以帮助将腹板330基本中心地排列在端部法兰326和328之间，并且使用焊锡来将腹板330和端部法兰326和328固定在一起。在所例示的实施方式中，端部法兰326和328以及腹板330被排列以总体上限定英文大写字母H形状。
在AM/FM天线320的上部设置导电板346以便电容性地加载腹板330(例如腹板330的上部等)和AM/FM天线320的上部。具体地，板346沿着端部法兰326和328以及腹板330的每一个的相对的侧表面耦合到每个端部法兰326和328以及腹板330的每一个的上部。
另外，在AM/FM天线320的下部设置(在腹板330的下部)导电的导电体348以便电感性地加载AM/FM天线320的下部。在所例示的实施方式中，4个导电体348面向腹板330的第一侧表面330a设置(图10)，以及3个导电体348面向腹板330的第二侧表面330b设置(图11)。导电体348基本上彼此平行定向，并在第一端部法兰326和第二端部法兰328之间延伸。导电体348还总体上平行于腹板330定向。导电体348的末端部分通过端部法兰326和328延伸并且电连接到沿着端部法兰326和328的外侧表面布置(例如焊接等)的导电迹线350。由此，导电体348和迹线350限定了总体上围绕AM/FM天线320绕圈的(例如在所例示的实施方式中基本上顺时针地围绕腹板330和端部法兰326和328等)连续的大体上矩形形状的电学路径。
耦合导线352将第一PCB 338电连接到AM/FM天线320(以类似于图3-图7例示的AM/FM天线120的耦合导线152的方式)。具体地，耦合导线352连接到在第二端部法兰328的内侧表面上安装(或者紧固等)的下部迹线(不可见)。该下部迹线350a电耦合到设置在第二端部法兰328的外侧表面上的相应的迹线350b。这通过导电体348和迹线350的互相连接将第一PCB 338电连接到导电体348(以及AM/FM天线320)，由此限定了AM/FM天线320的电感性加载部分。另外，安装在第一端部法兰326的内侧表面上的上部迹线350c被焊接到腹板330的第二侧表面330b上的板346。该上部迹线350c电耦合到设置在第一端部法兰326的外侧表面上的相应的迹线(不可见)。其将第一PCB 338电连接到板346(经过迹线350和导电体348)，由此限定AM/FM天线320的电容性加载部分。
AM/FM天线320可以工作在一个或者更多个频率，包括例如在约140KHz到约110MHz之间范围的频率等。例如，所例示的AM/FM天线320可以在FM频带(例如在约88MHz到约108MHz之间的频率等)谐振，并且可以工作在AM频率，但可以不在各个AM频率(例如在约535KHz到约1735KHz之间的频率等)谐振。通过例如按照期望调整端部法兰326和328和/或腹板330的尺寸、调整在AM/FM天线320的上部设置的板346的尺寸、调整在AM/FM天线320的下部设置的导电体348的大小和/或数量等，AM/FM天线320还可以被按照期望调谐以便工作在期望的频率带。例如，AM/FM天线320可以按照期望调谐(或者返回)到日本FM频率(例如包括约76MHz到约93MHz之间的频率等)、DAB-VHF-III(例如包括约174MHz到约240MHz之间的频率等)、其它类似VHF频带、其它频率带等。
所例示的天线组件300的第二天线322是被配置为用于SDARS的贴片天线(例如被配置为用于接收/发射期望的SDARS信号等)。该SDARS天线322在靠近机箱318的前部的第二PCB 356处耦合到机箱318。第二PCB 356通过机箱紧固件紧固到机箱318，并且SDARS天线322按照期望电耦合到第二PCB 356并且通过机箱紧固件紧固在第二PCB 356上。SDARS天线322可以工作在一个或者更多个期望频率，包括例如在约2320MHz到约2345MHz之间的频率等。例如通过改变电介质材料、改变用于与SDARS天线322等连接的金属板的大小等，SDARS天线122还可以按照期望调谐以便在期望频率带工作。
第三天线370是被配置为用于全球定位系统(GPS)的贴片天线(例如被配置为接收/发射期望的GPS信号等)。该GPS天线370在与SDARS天线322相邻的位置经过第二PCB 356耦合到机箱318。另选地，GPS天线370可以与SDARS天线322(一个在另一个上面)堆叠在第二PCB 356上。GPS天线370按照期望电耦合到第二PCB 356并且例如通过机械紧固件等紧固在第二PCB 356上。由此，SDARS天线322和GPS天线370共同设置在第二PCB 356上。GPS天线370可以工作在一个或者更多个期望频率，包括例如在约1574MHz到约1576MHz范围内的频率。另外，通过例如改变电介质材料、改变用于与GPS天线370等连接的金属板的大小等，GPS天线370还可以按照期望调谐以便在期望频率带工作。
第四天线372是被配置为用于蜂窝电话的垂直单极天线(例如用于接收/发射期望的蜂窝电话信号等)。该蜂窝电话天线372在与SDARS天线322相邻的位置的第二PCB 356处耦合到机箱318。具体地，蜂窝电话天线372的基部378耦合到第二PCB 356。如图12所示，基部378的接片378a-c被配置为装配到在第二PCB 356中限定的相应的开孔356a-c中并且接着被焊接到第二PCB 356(以便将蜂窝电话天线372总体上支撑在第二PCB 356上方)。由此，SDARS天线322、GPS天线370、以及蜂窝电话天线372共同设置在第二PCB 356上。
蜂窝电话天线372包括沿着基部378定位的第一导体374和第二导体376(或者辐射元件)，其相对于第二PCB 356总体上垂直定向。第一导体374和第二导体376在基部378的中间接片378b处焊接到第二PCB 356以便将蜂窝电话天线372电连接到第二PCB 356。第一导体374和第二导体376被定向使得第一导体374总体上中心定位在基部378上并且第二导体376延伸总体上围绕第一导体374(总体上沿着基部378的周边)。开放狭缝380限定在第一导体374和第二导体376之间以便分隔或者分离导体374和376。开放狭缝380优选地被配置为向蜂窝电话天线372提供阻抗匹配(可以帮助提高蜂窝电话天线372的功率传送)。在本公开的范围内，蜂窝电话372的基部378可以由任何适当的材料制成，包括例如印刷电路板材料、双面印刷电路板材料等。另外，在本公开的范围内，第一导体374和第二导体376可以由任何适当的导电材料制成，包括例如诸如铜的金属材料等、或者其它导电材料等。
蜂窝电话天线372可以工作在一个或者更多个期望频率，包括例如与全球移动通信系统(GSM)850、GSM 900、GSM 1800、GSM 1900、个人通信服务(PCS)、通用移动通信系统(UMTS)、先进移动电话系统(AMPS)等相关联的频率。AMPS通常工作在800MHz频率带；GSM在欧洲通常工作在900MHz和1800MHz频率带，但是在美国在850MHz和1900MHz频率带；PCS通常工作在1900MHz频率带；以及UMTS通常上行工作在1900MHz到1980MHz频率带以及下行工作在2110MHz到2170MHz频率带。
作为示例，第一导体374可以被调谐到从约1650MHz到约2700MHz带宽的接收频率，包括与PCS相关联的频率。另外，第二导体376可以被调谐到从约800MHz到约1000MHz带宽的接收频率，包括与AMPS相关联的频率。由此，所例示的蜂窝电话天线372可以视为双频带蜂窝电话天线372，可工作在多个频率带。因此多种蜂窝电话可以与蜂窝电话天线372一起使用。例如通过调整导体374和376的配置(例如尺寸、形状、材料等)，蜂窝电话天线372可以按照期望调谐以便在期望的频率带工作。
电连接器(未示出)可以附接到第一PCB 338和第二PCB 356以便将天线组件300耦合到移动平台中的适当的通信链路(例如同轴电缆等)。由此方式，第一PCB 338和/或第二PCB 356可以从天线320、322、370、和/或372接收信号输入，处理该信号输入，并且将经处理的信号输入发送到适当的通信链路。另选地或额外地，第一PCB 338和/或第二PCB 356可以处理将经过或通过天线320、322、370、和/或372发射的信号输入。由此，应理解天线320、322、370、和/或372可以按照期望接收和/或发射广播信号。
另外，可以设置盖子(未示出)以在当被盖子封装时帮助保护天线组件300的部件(例如天线320、322、370、和372、PCB 338和356等)。例如，盖子可以被配置为耦合到机箱318并且将天线组件300的部件大致密封到盖子中，由此防止污染物(例如灰尘、潮湿等)入侵到盖子的内部，从而保护这些部件。这还允许天线组件300的天线320、322、370、和372共同设置在该盖子下(以及按照期望一起耦合到移动平台)。
在一些示例实施方式中，第二天线322和/或第三天线370可以被配置为接收和/或发射与Wi-Fi和/或Wi-Max相关联的频率(例如2400MHz频带中的频率)、与DAB-VHF-III相关联的频率(例如约170MHz到约230MHz之间的频率等)和/或与DAB-L相关联的频率(例如约1452MHz到约1492MHz之间的频率等)(参见美国专利第7,489,280号，其整个内容在此通过引证并入)。
在一些示例实施方式中，本公开的天线组件可以包括被配置为接收和/或发射与Wi-Fi和/或Wi-Max相关联的频率(例如2400MHz频带中的频率)的天线(单独的或者与一个或者更多个天线(例如与此处公开的一个或者多个天线等)组合)。在这些实施方式中，可以使用双工器电路以当发射和接收时从Wi-Fi和/或Wi-Max信号分离蜂窝电话信号。在一些示例实施方式中，本公开的天线实施方式可以包括被配置为接收和/或发射与DAB-VHF-III相关联的频率(例如约170MHz到约230MHz之间的频率等)和/或与DAB-L相关联的频率(例如约1452MHz到约1492MHz之间的频率等)的天线(单独或者与一个或者更多个天线(例如与此处公开的一个或者多个天线等)组合)。
本公开的天线组件具有比本领域已知的其它天线组件总体上更小的大小(例如由于没有天线杆等而更短的高度)。另外，本公开的天线组件允许将多个天线封装在单个结构中，相比于要求使用多个不同的天线组件(例如每个天线组件具有单个天线等)，其便于在制造现场组装并能降低成本。
示例
随后的示例本质上是示例的。随后的示例的变化是可能的而不背离本公开的范围。
在本示例中，分析图10-图12中例示的天线组件300的增益和信号强度。天线组件300被安装在卧车的车顶，AM/FM天线320和蜂窝电话天线372总体上竖直并且总体上垂直于车顶定向。在此，卧车的车顶用作天线组件300的地平面。增益是天线的重要特性，因为其代表天线从/向远距离接收和/或发射信号的能力。另外可以从各个不同角度测量增益以指示在这些角度的能力。总体上，期望具有大增益的天线。
图13-图20例示了当天线组件300耦合到卧车的车顶时天线组件300的不同天线的各个增益测量(以各向同性分贝测量(dBi))。所例示的增益数量总体上示出天线组件300能够实现与本领域总体上已知的大尺寸的天线组件类似的增益。
图13是例示用于从约88MHz到约108MHz频率的AM/FM天线320的垂直增益的曲线图(对应的数据在表1中示出)。
表1
图14是例示用于AMPS的选择频率(例如从约824MHz到约894MHz的频率等)的蜂窝电话天线372的垂直增益的曲线图(对应的数据在表2中示出)。图15是例示用于GSM 900的选择频率(例如从约880MHz到约960MHz的频率等)的蜂窝电话天线372的垂直增益的曲线图(对应的数据在表3中示出)。图16是例示用于GSM 1800的选择频率(例如从约1710MHz到约1880MHz的频率等)的蜂窝电话天线372的垂直增益的曲线图(对应的数据在表4中示出)。图17是例示用于PCS的选择频率(例如从约1850MHz到约1990MHz的频率等)的蜂窝电话天线372的垂直增益的曲线图(对应的数据在表5中示出)。另外，图18是例示用于UMTS的选择频率(例如从约1920MHz到约2170MHz的频率等)的蜂窝电话天线372的垂直增益的曲线图(对应的数据在表6中示出)。
表2
表3
表4
表5
表6
图19是例示用于针对约2320MHz到约2345MHz的频率的SDARS天线322在不同仰角的增益的曲线图(对应的数据在表7中示出)。另外，图20是例示针对从约1574MHz到约1576MHz的频率的GPS天线370在不同仰角的增益的曲线图(对应的数据在表8中示出)。
表7
表8
图21是例示AM/FM天线320和参考天线杆之间的信号强度比较的曲线图。在本示例中，AM/FM天线320具有约54mm的高度。参考天线杆是具有约80厘米的高度的实心柱天线杆，在美国FM频带的中间(在约98MHz的频率)谐振。该参考天线杆用作AM/FM天线320的比较标准。线386标识AM/FM天线320的信号强度，以及曲线388标识参考天线杆的信号强度。对应的数据在表9中提供。信号强度以相对于1微伏特的分贝(dBμV)度量。可见，对于至少约760KHz到约1470KHz之间的频率，AM/FM天线320的信号强度386总体上高于(或者强于)参考天线杆的信号强度388。
表9
本文提供的具体材料和尺寸是为了例示，因为天线组件(或者其天线)可以由不同材料配置和/或具有不同尺寸，取决于例如天线组件的具体最终用途和/或频率。
以上已经为了例示和描述的目的提供了实施方式的说明。其不意在穷尽或者限制本公开。具体实施方式的单独元素或者特征总体上不限制于该具体实施方式，在可应用时可互换，并且可以用于所选择的实施方式中，即使没有具体示出或者描述，也是如此。其还可以以多种方式变化。这些变化不认为是背离本公开，并且全部这些修改都意在包括在本公开的范围内。
提供了示例实施方式使得本公开彻底，并且完整地向本领域技术人员呈现范围。阐述了各个具体细节，诸如具体部件、装置、以及方法的示例，以提供对本公开的实施方式的透彻理解。对本领域技术人员明显的是，具体细节不需要被采用，示例实施方式可以以各种不同形式实施，以及也不应解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，已知的处理、已知的结构、以及已知的技术没有详细描述。
本文使用的术语仅仅是为了描述具体示例实施方式，不意在限制。如本文所用的，单数形式的“一”、“一个”、以及“该”可以意在还包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是不排他的，因此说明所陈述的特征、要件、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但不排除一个或者更多个其它特征、要件、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的出现或者添加。类似地，术语“可以”和“可”以及它们的变形形式并不意在限定，实施方式可以或者可包括特定元素或者特征的陈述不排除本技术的不包括这些元素或者特征的其它实施方式。本文描述的方法步骤、处理、以及操作不应解释为一定要求其以讨论或者例示的具体顺序实现，除非明确标识为实现的顺序。还应理解可以采用附加的或者另选的步骤。
当元件或者层被称为在其它元件或者层“上”、“配合”、“连接”、或者“耦合”其它元件或者层时，其可以直接在其它元素或者层上，直接配合到、连接到、或者耦合到其它元素或者层，或者可以存在中间元件。相反地，当元件被称为“直接”在其它元件或者层“上”、“直接配合”、“直接连接”、或者“直接耦合”其它元件或者层时，不存在中间元件或者层。用于描述元件之间的这种关系的其它词语可以以类似的方式理解(例如“之间”相比于“直接在之间”、“相邻”相比于“直接相邻”等)。如本文所用的，术语“和/或”包括一个或者更多个相关列出的项目的任意和全部组合。
尽管术语第一、第二、第三等可以在本文使用以描述各个元件、部件、区域、层、和/或区，这些元件、部件、区域、层、和/或区应不被这些术语限制。这些术语用于将一个元件、部件、区域、层、和/或区与其它元件、部件、区域、层、和/或区相区分。除非上下文清楚指明，诸如“第一”、“第二”以及其它数值术语当在本文使用时不隐含序列或者顺序。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层、或者分区可以称为第二元件、部件、区域、层、或者分区，而不背离示例实施方式的教导。
空间关系术语，诸如“内部”、“外部”、“下方”、“下面”、“下部”、“上方”、“上部”等可以在本文使用以便于描述一个元件或者特征与其它元件或者特征在附图中的关系。空间关系术语可以意在包括装置在使用或者工作中的不同取向(在附图中描绘的取向之外)。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为在其它元件或特征“下方”或者“下面”的元件将取向为在该其它元件或者特征的“上方”。因此，示例术语“下方”可以包括上方和下方的取向。装置可以类似取向(旋转90度或者其它取向)并且相应地解释本文使用的空间关系描述词。
此处使用的标题(诸如“背景技术”和“发明内容”)以及小标题仅仅意在总体组织本技术的主题，不意在限制本技术的公开或者其任意方面。具体地，“背景技术”中公开的主题可以包括新颖技术，并且不构成现有技术的引用。“发明内容”中公开的主题不是技术或者其任何实施方式的整个范围的穷尽或者完整公开。
如本文所使用的，词语“优选的”和“优选地”是指在特定情形下在技术上提供特定优点的实施方式。但是在相同或者其它情形下，其它实施方式也可以是优选的。此外，对一个或者更多个优选实施方式的描述不隐含其它实施方式是无用的，并且不意在从技术的范围排除其它实施方式。
具体参数的值和值的范围(诸如尺寸等)不排除其它值和值的范围在本文有用。可预见针对给定参数的两个或者更多个具体举例的值可以限定针对该参数的要求保护的值的范围的端点。例如，如果参数X在本文举例具有值A并且还举例具有值Z，则可预见参数X可以具有从约A到约Z的值的范围。类似地，可预见针对参数的两个或者更多个值的范围的公开(无论这些范围嵌套、交叠、或者相异)包含针对使用公开的范围的端点可能保护的值全部可能的范围组合。例如，如果参数X本文举例具有1-10、或者2-9、或者3-8的范围内的值，则还可以预见参数X可以具有其它值的范围，包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10、和3-9。
以上已经为了例示和描述的目的提供了实施方式的说明。其不意在穷尽或者限制本公开。具体实施方式的单个元素或者特征总体上不限制于该具体实施方式，在可以应用时可互换，并且可以用于所选择的实施方式中，即使没有具体示出或者描述也是如此。其还可以以多种方式变化。这些变化不认为是背离本公开，并且全部这些修改都意在包括在本公开的范围内。
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年9月30日提交的美国专利申请12/895,379的优先权，其全部内容在此通过引证并入。

Claims (18)

1.一种被配置为用于AM/FM广播的天线，所述天线包括：
第一端部法兰；
与所述第一端部法兰隔开的第二端部法兰；
在所述第一端部法兰和所述第二端部法兰之间定位的腹板，所述腹板在所述第一端部法兰和所述第二端部法兰之间延伸并且垂直于所述第一端部法兰和所述第二端部法兰取向，所述腹板具有相对的第一侧表面和第二侧表面；以及
在所述第一端部法兰和所述第二端部法兰之间延伸的多个导电体，所述多个导电体中的至少一个面向所述腹板的所述第一侧表面设置，并且所述多个导电体中的至少一个面向所述腹板的所述第二侧表面设置，并与面向所述腹板的第一侧表面设置的至少一个导电体相互连接，以限定出围绕所述第一端部法兰、所述第二端部法兰和所述腹板的电学路径；
其中，所述腹板的上部包括导电板，该导电板限定了所述天线的电容性加载部分，并且所述导电体限定了所述天线的电感性加载部分。
2.根据权利要求1所述的天线，其中：
所述多个导电体面向所述腹板的下部设置。
3.根据权利要求1或2所述的天线，其中所述第一端部法兰基本平行于所述第二端部法兰取向。
4.根据权利要求1或2所述的天线，其中当从上方观察时，所述第一端部法兰、所述第二端部法兰以及所述腹板限定了基本上为英文大写字母H的形状。
5.根据权利要求1或2所述的天线，其中所述多个导电体基本平行于所述腹板取向。
6.根据权利要求1或2所述的天线，其中所述多个导电体通过沿着所述第一端部法兰的至少一部分和/或沿着所述第二端部法兰的至少一部分布置的导电迹线相互连接。
7.根据权利要求1或2所述的天线，其中所述多个导电体包括面向所述腹板的所述第一侧表面设置的4个导电体以及面向所述腹板的所述第二侧表面设置的3个导电体。
8.根据权利要求1或2所述的天线，其中所述多个导电体包括导线。
9.根据权利要求1或2所述的天线，其中：
所述天线被配置为工作在140千赫兹到110兆赫兹之间的一个或更多个频率；和/或
所述天线的高度是55毫米或者更少；和/或
所述天线限定了具有66毫米或者更少的长度和30毫米或者更少的宽度的占用区。
10.根据权利要求1或2所述的天线，所述天线结合有至少一个另外的天线，所述天线和所述至少一个另外的天线共同设置在共用基部上。
11.一种适合用于移动平台的薄型天线组件，所述天线组件包括：
机箱；以及
共同设置在所述机箱上的至少两个天线；
其中所述至少两个天线中的至少一个包括能够工作于140千赫兹到110兆赫兹之间的一个或者更多个频率的第一天线；
其中，所述第一天线包括导电体，该导电体围绕所述第一天线的至少一部分建立电学路径并由此限定出所述第一天线的电感性加载部分；
其中，所述第一天线的上部包括导电板，该导电板限定出所述第一天线的电容性加载部分；并且
其中，所述天线组件具有60毫米或更少的高度；并且
其中，所述第一天线包括第一侧表面和相对的第二侧表面，并且所述导电体包括沿着所述第一天线的第一侧表面的多个导电体和沿着所述第一天线的相对的第二侧表面的多个导电体，沿着所述相对的第二侧表面的多个导电体与沿着所述第一侧表面的多个导电体相互连接，使得相互连接的多个导电体限定出围绕所述第一天线的至少一部分绕圈的连续的电学路径。
12.根据权利要求11所述的天线组件，其中：
所述至少两个天线中的至少一个包括被配置为用于蜂窝电话、全球定位系统、Wi-Fi、Wi-Max以及数字音频广播中的至少一个的第二天线；和/或
所述天线组件具有55毫米或更少的高度。
13.根据权利要求11或者12所述的天线组件，其中所述第一天线包括：
第一端部法兰；
第二端部法兰；
至少部分地在所述第一端部法兰和所述第二端部法兰之间定位的腹板；
其中，所述导电体在所述第一端部法兰和所述第二端部法兰之间延伸；并且
其中，所述导电板设置在所述腹板的上部；并且
其中，所述第一侧表面和所述第二侧表面分别为所述腹板的第一侧表面和第二侧表面。
14.一种适合用于移动平台的薄型天线组件，所述天线组件包括：
机箱；以及
共同设置在所述机箱上的至少两个天线；
其中所述至少两个天线中的至少一个包括能够工作于140千赫兹到110兆赫兹之间的一个或者更多个频率的第一天线；
其中，所述第一天线包括导电体，该导电体围绕所述第一天线的至少一部分建立电学路径并由此限定出所述第一天线的电感性加载部分；
其中，所述第一天线的上部包括导电板，该导电板限定出所述第一天线的电容性加载部分；并且
其中，所述天线组件具有60毫米或更少的高度；并且
其中，所述第一天线包括印刷电路板，并且所述导电体由位于所述印刷电路板的第一侧表面和/或第二侧表面上的迹线确定。
15.根据权利要求14所述的天线组件，其中：
所述至少两个天线中的至少一个包括被配置为用于蜂窝电话、全球定位系统、Wi-Fi、Wi-Max以及数字音频广播中的至少一个的第二天线；和/或
所述天线组件具有55毫米或更少的高度。
16.根据权利要求14或者15所述的天线组件，其中所述第一天线包括：
第一端部法兰；
第二端部法兰；
所述印刷电路板至少部分地在所述第一端部法兰和所述第二端部法兰之间定位；
其中，所述导电体在所述第一端部法兰和所述第二端部法兰之间延伸；并且
其中，所述导电板设置在所述印刷电路板的上部；并且
其中，位于所述印刷电路板的第一侧表面和第二侧表面上的迹线与位于所述第一端部法兰和第二端部法兰上的相应导电迹线对准，由此限定出围绕所述第一天线的导电路径。
17.一种适合用于移动平台的天线组件，所述天线组件包括：
被配置为安装在移动平台上的机箱；
被耦合到所述机箱并且被配置为用于AM/FM广播的第一天线，所述第一天线具有第一端部法兰和第二端部法兰、在所述第一端部法兰和所述第二端部法兰之间定位使得所述第一天线限定了基本上为英文大写字母H形状的腹板、以及在所述第一端部法兰和所述第二端部法兰之间延伸、用于限定出围绕所述第一端部法兰、所述第二端部法兰和所述腹板的电学路径的导电体，所述腹板的上部包括导电板，所述导电板限定了所述第一天线的电容性加载部分，并且所述导电体限定了所述第一天线的电感性加载部分；以及
耦合到所述机箱并且被配置为用于蜂窝电话、全球定位系统、Wi-Fi、Wi-Max以及数字音频广播中的至少一个的第二天线；
其中所述第一天线具有55毫米或更少的高度并且限定了具有66毫米或更少的长度和30毫米或更少的宽度的占用区。
18.根据权利要求17所述的天线组件，其中：
所述第二天线被配置为用于卫星数字音频广播服务；或者
所述第二天线被配置为用于全球定位系统，所述天线组件还包括被配置为用于蜂窝电话的第三天线和被配置为用于Wi-Fi的第四天线；或者
所述第二天线被配置为用于全球定位系统，所述天线组件还包括被配置为用于蜂窝电话的第三天线和被配置为用于数字音频广播的第四天线。
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