CN107431270A

CN107431270A - 天线隔离器

Info

Publication number: CN107431270A
Application number: CN201580074781.1A
Authority: CN
Inventors: 陈·科汉; 尤那·海伊
Original assignee: Galtronics Corp Ltd
Current assignee: Galtronic Nix USA Co., Ltd.
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2017-12-01
Also published as: US20160156110A1; WO2016084003A1; EP3224903A1; US10084243B2

Abstract

一种天线，包括但不限于设置有一种多输入多输出的天线，所述天线包含但不限于：一传输阵列，配置用以在一第一频率范围内辐射，所述传输阵列包含多个偶极子；及一隔离器，位于所述传输阵列的所述多个偶极子之间，所述隔离器包含至少一导电条。

Description

天线隔离器

交互引用相关申请文件

本申请主张2014年11月28日提交的美国临时专利申请第62/085,470号的权益，其内容以参考文献并入本文。

技术领域

本发明是涉及一种天线，特别是关于用来改善一天线性能的隔离器。

背景技术

现在的天线通常包括在相同频率范围内操作的多个传输组件。所述多个传输组件增加了天线的容量，并且对于各种无线应用的操作是必要的，包括但不限于：无线通信标准，包含IEEE 802.1In(Wi-Fi),IEEE 802.1lac(Wi-Fi),HSPA+(3G),WiMAX，及长期演进技术(LTE)。

发明内容

根据一实施例，设置有多输入多输出的天线。所述多输入多输出的天线包括但不限于：一传输阵列，配置用以在一第一频率范围内辐射，所述传输阵列包含多个偶极子；及一隔离器，位于所述传输阵列的所述多个偶极子之间，所述隔离器包含至少一导电条。

根据另一实施例，例如设置有一天线，所述天线包括但不限于：一第一传输阵列，配置用以在一第一频率范围内辐射，所述第一传输阵列包含多个第一偶极子；一第二传输阵列，配置用以在一第二频率范围内辐射，所述第二频率范围与所述第一频率范围不同，所述第二传输阵列包含多个第二偶极子；及一隔离器，位于所述第二传输阵列的所述多个第二偶极子之间，所述隔离器包含至少一导电条。

附图说明

以下将结合附图说明详细描述，相同的数字表示相同的组件，其中：

图1是根据本发明的一实施例的一种多输入多输出(MIMO)的天线的一框图。

图2是根据本发明的一实施例说明一示例性的低频带传输阵列。

具体实施方式

以下的详细描述本质上仅仅是示例性的，并不限制本发明或本发明的应用及用途。如本文所使用的，“示例性”一用语是指“当作示例、实例或说明”。因此，本文中描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其他实施例还优选或有利。本文所描述的所有实施例是为了使本领域技术人员能够制造或使用本发明而提供的示例性实施例，而不是限制由权利要求限定的本发明的范围。此外，没有意图受到上述技术领域中提出的任何明示或暗示的理论的约束、背景、简要概述或以下详细描述的细节。

如上所述，天线通常包括在相同频率范围内操作的多个传输组件。通过在同一天线内包含多个传输组件，可以增加天线的数据传输容量。所述天线的方向性也可以通过具有多个传输组件而增加。然而，由于多个传输组件如此接近并且在相同的频率范围内操作，所以所述传输组件可能彼此干扰。因此，如下面进一步详细讨论的内容，一天线隔离器被设置用以减少所述天线的传输组件之间的干扰。

图1是根据本发明的一实施例的一种多输入多输出(MIMO)的天线100的一框图。所述多输入多输出的天线100可以使用在例如：Wi-Fi通信系统中、HSPA+通信系统、WiMAX通信系统、长期演进(LTE)的通信系统等。

在一实施例中，如所述多输入多输出的天线100包括一高频带传输阵列110及一低频带传输阵列120。每个传输阵列可以具有多个传输组件，例如偶极子。然而，在各其他实施例中，多输入多输出的天线100可以仅包括所述低频带传输阵列120，例如，利用多输入多输出的天线100的系统仅在较低的频率范围内工作。

例如在一个实施例中，所述高频带传输阵列110可以操作在例如：1.695GHz至2.7GHz的一频率范围。然而，所述高频带传输阵列110的频率范围可以根据所述多输入多输出的天线的期望工作范围而改变。

所述高频带传输阵列110可以包括多个高频带偶极子。例如在一实施例中，多个高频带偶极子可以被配置为彼此大约呈90度，以提供正负45度极化。然而，在其他实施例中，所述高频带传输阵列110的偶极子可被配置为具有垂直极化或水平极化。

所述低频带传输阵列120可以在例如：695MHz至960MHz的频率范围内工作，然而，所述低频带传输阵列120的频率范围可以根据所述多输入多输出的天线100的期望工作范围而改变。通过利用所述高频带传输阵列110及所述低频带传输阵列120，所述多输入多输出的天线100可以在更宽的频率范围内工作。

所述低频带传输阵列120可以包括一组或多组低频带偶极子。例如在一实施例中，每组低频带传输阵列120可以具有四个低频带偶极子，其中二个偶极子在一第一极化平面中工作，另二个偶极子在一第二极化平面中工作。因此，所述多输入多输出的天线100也可以被考虑包括有双重阵列，每个阵列包括在一极化平面中操作的一个以上的偶极子。例如在一实施例中，所述低频带偶极子可以被配置成彼此大约呈90度，以提供正负45度极化。然而，在其他实施例中，所述低频带传输阵列120可以被配置为具有垂直极化或水平极化。

由于所述低频带传输阵列120利用多个偶极子，所以多个偶极子之间可能发生干扰。所述干扰通过数据损坏而影响所述多输入多输出的天线100的性能。因此，所述多输入多输出的天线100还包括一隔离器130，用以减少所述低频带传输阵列120的多个偶极子之间的干扰。如以下进一步详细说明的内容，所述隔离器130配置在所述低频带传输阵列120的偶极子之间，并且包括至少一个导电条，用以改善所述低频带传输阵列120的多个偶极之间的隔离效果。

图2是根据本发明的一实施例说明一示例性的低频带传输阵列。在图2的实施例中，所述低频带传输阵列120包括四个偶极子200、205、210及215。如图2所示，所述偶极子200、205、210及215被配置成彼此大约呈90度，以提供正负45度极化。在所述实施例中，所述偶极子200及210操作在负45度平面，所述偶极子205及215操作在正45度平面。然而，如上所述的偶极子200、205、210及215也可以被配置为具有垂直极化或水平极化。

如图2所示的实施例中，所述偶极子200、205、210及215各自包括被限定在一单个印刷电路板220上的一导电组件。然而，在其他实施例中，每个偶极子200、205、210及215可以形成在其本身的印刷电路板上。

如上所述，所述多输入多输出的天线100还包括一隔离器130，用以通过减少所述低频带传输阵列120的偶极子200、205、210及215之间的干扰，来改善所述低频带传输阵列120的性能。如图2所示，所述隔离器130配置在所述偶极子200、205、210及215之间。在所述实施例中，所述偶极子200、205、210及215以及所述隔离器130可以形成在相同的印刷电路板上。

然而，在其他实施例中，所述隔离器130可以形成在单独的印刷电路板上，或者可以形成在具有一个或多个但没有全部偶极子200、205、210及215的印刷电路板上。所述隔离器130可以配置成与所述偶极子200、205、210及215在同一平面，或者可以配置在另一平面上。换句话说，所述隔离器130可以配置在平行于所述偶极子200、205、210及215的平面上，但是相对于所述多输入多输出的天线100的背面处于更高或更低的高度。例如在其他实施例中，所述隔离器130可以相对于所述偶极子200、205、210及215以一定角度来安装。通过调整所述隔离器130的角度及高度，可以将所述隔离器130的性能调谐到天线受到干扰的特定频率范围。

所述隔离器130包括一非导电板225。所述非导电板225将所述偶极子200、205、210及215与偶极子200、205、210及215电隔离。在图2所示的实施例中，所述非导电板形成在与偶极子200、205、210及215相同的印刷电路板上。然而，例如在其他实施例中，所述非导电板225可以形成在不同的印刷电路板、3D印刷板上。

如图2所示的所述隔离器130还包含形成在所述非导电板225上的三个导电条230、235及240。所述导电条230、235及240通过在偶极子200、205、210及215的中心内吸收、反射及偏转无线电波，来改善所述低频带传输阵列120辐射的两个极化平面波之间的隔离。如上所述，图2所示的偶极子200、205、210及215被配置成在一正45度平面内来辐射。然而，所述多输入多输出的天线的偶极子也可以被配置用于垂直极化或水平极化。在这些实施例中，所述隔离器的导电条必须旋转45度以解决极化的改变。

所述非导电板225将所述导电条230、235及240与偶极子200、205、210及215电隔离。例如在一个实施例中，所述导电条230、235及240可以由沉积在所述隔离器130的非导电板225上的铜形成。然而，在其他实施例中，所述导电条230、235及240可以由任何金属片或其它导电材料形成。虽然导电条230、235及240被显示出为相对于彼此在相同的平面中，但是在其他实施例中，所述隔离器130可以由不同的高度及角度形成有所述导电条。通过调整所述导电条的角度及高度，可以将所述隔离器130的性能调谐天线受到干扰的特定频率范围。

所述导电条230、235及240优选地在至少一个方向上不重叠。如图2所示，每个导电条230、235及240在箭头245所示的垂直方向上不重叠。换句话说，在每个导电条230、235及240之间存在垂直分隔。这可以防止导电条230、235及240彼此相互作用。然而，在其它实施例中，所述导电条可以被配置成在水平方向(垂直于箭头245)或两者在水平及垂直方向上不重叠。

此外，如图2所示，所有导电条230、235及240被所述低频带传输阵列120的偶极子200、205、210及215包围，限制了所述导电条230、235及240对所述低频带传输阵列120的辐射图案的影响。换句话说，所述导电条230、235及240不延伸超出由所述偶极子200、205、210及215的边缘部分限定的一周边。

每个导电条230、235及240由一长度及一宽度来限定。所述长度及宽度控制每个导电条230、235及240的吸收、反射及偏转的一频率范围。例如在一实施例中，每个导电条230、235及240具有大约(λ/4)的长度，其中的λ是一波长，每个导电条230、235及240被配置用以吸收、反射与偏转以及吸收、反射及偏转围绕所选择的波长的频率范围。如图2所示，所述条230及235的形状基本上是矩形。在所述实施例中，所述条230的长度及宽度被定义为吸收700MHz-750MHz范围的频率，并且限定所述条235的长度及宽度为吸收700MHz-750MHz的范围内的频率。然而，所述导电条在偶极子200、205、210及215的范围内的位置也可以影响频率范围。如图2所示，所述导电条230的长度小于所述导电条235的长度，即使在这个示例性实施例中的都被设计成吸收、反射及偏转相同频率范围内的频率。

如上所述，所述导电条230、235及240在至少一个方向上不重叠，并且完全包围在所述低频带传输阵列120的偶极子200、205、210及215的边界内。因此，所述导电条的数量及长度受到所述偶极子200、205、210及215的尺寸及扩展的限制。如图2所示，所述条240大致为T形。T形允许所述导电条240吸收多个频率范围，同时使得在所述偶极子200、205、210及215的边界内取得的空间可以最小化。在所述实施例中，所述导电条240的水平部分250吸收700MHz-750MHz范围的频率，而所述导电条240的垂直部分255吸收870MHz-960MHz范围的频率。然而，可以通过修改T形导电条的每个垂直及水平部分的长度及宽度来改变T形导电条240的操作范围。在其它实施例中，所述导电条可以是I形、L形、F形、E形等，其中各个形状的每个臂被配置为吸收、反射及偏转范围频率，这取决于相应形状的每个臂的相应长度及所述条相对于天线的一个或多个偶极子的位置。

虽然所述导电条230、235及240最小限度地影响所述多输入多输出的天线100的辐射图案，但所述导电条230、235及240可用于影响由所述低频带传输阵列120产生的辐射图案，而用以改善所述辐射图案。例如，如图2所示，所述导电条235及所述导电条240的垂直部分255相对于在所述低频带传输阵列120的中间限定的平面偏离中心。通过将一导电板偏心定位，可以调节所述低频带传输阵列120的辐射图案，以增加性能。另外，所述导电条230、235及240可以用于吸收来自所述多输入多输出的天线100周围的杂散辐射，从而进一步改善所述多输入多输出的天线100的性能。

除了改进隔离及性能之外，在所述多输入多输出的天线100中包括的隔离器130可以降低制造成本、提高所述多输入多输出的天线100的可靠性，并且增加所述多输入多输出的天线100的稳固性。例如，在所述导电条230、235及240之间以及所述导电条230、235及240与所述低频率带传输阵列120的偶极子200、205、210及215之间的一致的相对放置改善了所述多输入多输出的天线100之间的一致性。通过在所述印刷电路板上限定导电条230、235及240，它们相对于彼此的位置可以是固定的。相似地，通过将所述非导电板225相对于所述低频带传输阵列120的偶极子200、205、210及215固定，所述导电条230、235及240相对于所述低频带传输阵列120的偶极子200、205、210及215的相对定位可以容易地实现及维护。这样的固定可以降低制造成本，因为天线不需要单独定位。而这样的固定也可以增加所述多输入多输出的天线100的可靠性，因为在所述印刷电路板上定位导电条230、235及240可以确保所述导电条230、235及240相对于彼此适当地定位。最后，这样的固定可以提高所述多输入多输出的天线100的稳固性，因为当所述多输入多输出的天线100遭受环境冲击时，所述导电条230、235及240在固定印刷电路板上的定位可以防止它们移位，例如风、雨、雪、地震等。

在其他实施例中，所述隔离器130及偶极子可以使用如激光直接结构化、3-D印刷、注射成型等的替代技术来制造。这些实施例还可以允许在导电条230、235及240本身之间以及导电条230、235及240和低带传输阵列120的偶极子200、205、210及215之间的一致的相对放置。

而图2显示为包括三个导电条230、235及240，取决于所述多输入多输出的天线100的其他特征，可以改变所述导电条的确切形状，尺寸和数量以改善所述多输入多输出的天线100的性能。例如，如果将所述多输入多输出的天线100配置为大于或等于或小于，以不同的频率范围辐射，或者如果改变了所述低频带传输阵列120之间的关系，则可以改变所述导电条的尺寸、形状及数量。

尽管在上述本发明的详细描述中已经提出至少一个示例性实施例，但是应当理解的是，存在大量变化。还应当理解的是，示例性例子或示例性实施例仅是示例，并且不再以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反地，前述的详细描述将为本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例方便的路线图。应当理解的是，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以在示例性实施例中描述的组件的功能及配置中进行各种改变。

Claims

1.一种多输入多输出的天线，其特征在于：所述天线包括：

一传输阵列，配置用以在一第一频率范围内辐射，所述传输阵列包含多个偶极子；及

一隔离器，位于所述传输阵列的所述多个偶极子之间，所述隔离器包含至少一导电条。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于：所述隔离器包含一非导电板，所述非导电板将所述至少一导电条与所述多个偶极子电性隔离。

3.如权利要求2所述的天线，其特征在于：所述非导电板及所述隔离器的至少一导电条形成在一印刷电路板上。

4.如权利要求3所述的天线，其特征在于：所述非导电板、所述至少一导电条及所述偶极子形成在所述印刷电路板上。

5.如权利要求1所述的天线，其特征在于：每个导电条在至少一方向与每个其他的导电条不重叠。

6.如权利要求1所述的天线，其特征在于：所述多个导电条的至少一个呈矩形。

7.如权利要求1所述的天线，其特征在于：所述多个导电条的至少一个呈T形。

8.如权利要求1所述的天线，其特征在于：所述至少一导电条被一边界包围，所述边界由所述多个偶极子定义形成。

9.如权利要求1所述的天线，其特征在于：所述至少一导电条及所述多个偶极子被排列在一单平面上。

10.如权利要求1所述的天线，其特征在于：所述至少一导电条的每个的一长度是相应的导电条被配置来吸收的一波长的四分之一。

11.一种天线，其特征在于：所述天线包括：

一第一传输阵列，配置用以在一第一频率范围内辐射，所述第一传输阵列包含多个第一偶极子；

一第二传输阵列，配置用以在一第二频率范围内辐射，所述第二频率范围与所述第一频率范围不同，所述第二传输阵列包含多个第二偶极子；及一隔离器，位于所述第二传输阵列的所述多个第二偶极子之间，所述隔离器包含至少一导电条。

12.如权利要求11所述的天线，其特征在于：所述隔离器包含一非导电板，所述非导电板将所述至少一导电条与所述多个偶极子电性隔离。

13.如权利要求12所述的天线，其特征在于：所述非导电板及所述隔离器的至少一导电条形成在一印刷电路板上。

14.如权利要求13所述的天线，其特征在于：所述非导电板、所述至少一导电条及至少一所述多个第二偶极子形成在所述印刷电路板上。

15.如权利要求11所述的天线，其特征在于：每个导电条在至少一方向与每个其他的导电条不重叠。

16.如权利要求11所述的天线，其特征在于：所述多个导电条的至少一个呈矩形。

17.如权利要求11所述的天线，其特征在于：所述多个导电条的至少一个呈T形。

18.如权利要求11所述的天线，其特征在于：所述至少一导电条被一边界包围，所述边界由所述多个偶极子定义形成。

19.如权利要求11所述的天线，其特征在于：所述至少一导电条及在所述多个频率范围中的一个的至少所述多个偶极子被排列在一单平面上。

20.一种多输入多输出的天线，其特征在于：所述天线包括：

一印刷电路板；

一第二传输阵列，被定义形成在所述印刷电路板上，所述第二传输阵列配置用以在一第二频率范围内辐射，所述第二频率范围与所述第一频率范围不同，所述第二传输阵列包含多个第二偶极子；及

一隔离器，被定义形成在所述印刷电路板上，所述隔离器位于所述第二传输阵列的所述多个第二偶极子之间，所述隔离器包含：

至少一导电条，每个导电条在至少一方向与每个其他的导电条不重叠；及

一非导电板，所述非导电板将所述至少一导电条与所述多个偶极子电性隔离。