CN107567667A

CN107567667A - 具有用于辐射图案改进的寄生元件的天线系统和天线模块

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Publication number: CN107567667A
Application number: CN201680026271.1A
Authority: CN
Inventors: W.范吉尔斯; L.范多梅伦; 潘生根; C.鲁施; A.温克尔曼; D.沃尔克曼
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH; Safe Section Electronics Connects Dutch Co
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH; Safe Section Electronics Connects Dutch Co; TE Connectivity Nederland BV
Priority date: 2015-05-04
Filing date: 2016-05-04
Publication date: 2018-01-09
Also published as: US20180123236A1; JP6522786B2; EP3091608B1; JP2018518884A; EP3091608A1; WO2016177782A1

Abstract

本发明涉及一种改进的天线系统和包含其的天线模块。天线系统包括沿轴线布置的第一平面天线元件和至少一个第二天线元件，以及布置在第一平面天线元件的近场内的平面寄生元件，平面寄生元件被布置为基本上平行于第一平面天线元件并且被布置在距第一平面天线元件一预定距离处。平面寄生元件的中心相对于第一平面天线元件的中心沿着轴线在远离至少一个第二天线元件的方向上偏移，以便减小第一平面天线元件的由于与至少一个第二天线元件的干扰造成的辐射图案的变形。

Description

具有用于辐射图案改进的寄生元件的天线系统和天线模块

技术领域

本发明涉及一种改进的天线系统，包括第一天线元件和第二天线元件和寄生元件，其中寄生元件允许改善天线元件中的至少一个的辐射图案。此外，本发明涉及包含该天线系统的天线模块。

背景技术

在本发明的上下文中，天线系统将被理解为包括第一天线元件和第二天线元件的天线布置。

通常，天线系统在技术上被广泛讨论，因为在一个系统中的多个天线元件的分组提供各种结构优点。特别地，作为单个结构模块的天线系统的组件允许在多个天线元件之间共享机械和电气部件。

因此，在天线系统中，多个天线元件可以布置在相同的壳体、相同的基座内，并且因此共享相同的壳体、相同的基座，共享的相同的天线电路以及相同的电气连接元件(例如，插座/插头)，用于分别向天线系统内的多个天线元件发射来自外部的电信号或从天线系统内的多个天线元件接收来自外部的电信号。

然而，天线系统中的多个天线元件的布置具有缺点，特别是当多个天线元件彼此布置在近场中时。在这种情况下，多个天线元件特别地遭受它们各自的辐射图案的相互干扰效应。

在WO 98/26471A1中，提出在天线系统中应用频率选择表面以减少两个天线元件之间的相互干扰效应。更详细地，所提议的天线系统包括第一天线元件和第二天线元件。第一天线元件能够以第一频率范围发射，并且第二天线元件能够以第二频率范围(即非重叠频率范围)发射。

为了减少干扰效应，天线系统额外地包括频率选择表面，该频率选择表面对于第一频率范围中的射频能量是传导的，并且对第二频率范围中的射频能量是反射的。频率选择表面优选地包括对冲击在频率选择表面上的射频信号显示准带通滤波特性或准带阻滤波特性的重复的金属化图案结构。

此外，US 6,917,340B2还涉及包括两个天线元件的天线系统。为了减少电磁耦合和因此的干扰效应，两个天线元件中的一个被细分成具有对应于另一个天线元件的波长的八分之三的电气长度的段。

此外，一个天线元件的段经由在另一个天线元件的频率范围内具有足够高的阻抗并且在一个天线元件的频率范围内具有足够低的阻抗的电抗电路而电互连。

即使上述方法允许在两个天线元件的辐射图案中的减少的干扰，但是考虑到附加组件的结合，即电抗电路的结合的制造和布置，包括两个天线元件的天线系统的设计变得更加复杂。

特别地，电抗电路的设计及其在相应天线元件上的布置是复杂的，并且需要额外的开发步骤。此外，电抗电路的部件以及例如到天线元件的电气连接例如焊接向频率特性引入不可接受的变动。

发明内容

在这方面，本发明的目的是提出一种改进的天线系统，其克服了上述缺点，例如，各个天线元件的更复杂的设计。此外，本发明的另一个目的是提出一种天线系统，其降低各个天线元件之间的干扰，从而改善相应的辐射图案。

根据第一方面，一种天线系统除了具有第一平面天线元件和至少一个第二天线元件之外，还包括平面寄生元件。平面寄生元件允许有益效果，该有益效果是第一和第二天线元件之间的干扰被减小，从而改善各自的辐射图案。根据一实施例，天线系统包括第一平面天线元件和至少一个第二天线元件，其中，第一平面天线元件和至少一个第二天线元件沿着一轴线布置。天线系统还包括平面寄生元件，其布置在第一平面天线元件的近场内，该平面寄生元件布置为基本上平行于第一平面天线元件并且布置在距第一平面天线元件的预定距离处。

平面寄生元件的中心相对于第一平面天线元件的中心沿着轴线在远离至少一个第二天线元件的方向上偏移，以便减小第一平面天线元件的由于与至少一个第二天线元件的干扰而造成的辐射图案的变形。

根据天线系统的另一实施例，至少一个第二天线元件中的每一个布置在第一平面天线元件的近场内。

根据天线系统的另一实施例，第一平面天线元件能够接收/发射具有圆偏振的电磁无线电波。

根据天线系统的另一实施例，第一平面天线元件是角部截短的矩形贴片天线元件。

根据天线系统的另一实施例，平面寄生元件的尺寸和形状及其与第一平面天线元件的距离根据第一平面天线元件确定。

根据天线系统的另一实施例，平面寄生元件没有与RF电源的电气连接。

根据天线系统的另一实施例，相对于第一平面天线元件的电气尺寸，平面寄生元件具有减小的电气尺寸，该减小的电气尺寸根据寄生平面元件与第一平面天线元件的距离确定。

根据天线系统的另一实施例，平面寄生元件具有与第一平面天线元件相同的形状。

根据天线系统的另一实施例，平面寄生元件与第一平面天线元件的距离为λ/10到λ/4，其中λ对应于第一平面天线元件的波长。

根据天线系统的另一实施例，第一平面天线元件适于第一频带，并且至少一个第二天线元件适于第二频带，其中所述第一频带高于或等于所述第二频带。

根据天线系统的另一实施例，第一平面天线元件包括设置在电介质基板上的贴片电极。

在根据天线系统的另一实施例，平面寄生元件是由天线系统的壳体保持在适当位置的片状电极。

根据天线系统的另一实施例，至少一个第二天线元件是倒F天线元件和/或折叠的倒F天线元件。

根据天线系统的另一实施例，在以下情况下：多个第二天线元件被天线元件包括，以及第一平面天线元件布置在所述多个第二天线元件的两个第二天线元件之间，以及第一平面天线元件布置在其之间的所述两个第二天线元件相比于彼此具有不同的尺寸、形状或者布置在距第一平面天线元件的不同距离处，平面寄生元件的中心相对于第一平面元件的中心在远离所述多个第二平面天线元件中的主要干扰第一平面天线元件的那一个的方向上偏移。

根据天线系统的另一实施例，第一平面天线元件的中心和至少一个第二天线元件中的每一个的底部中心布置在轴线上。

此外，提出了天线模块的不同实施例，用于在车辆顶棚上使用。该天线模块包括根据前述实施例中的一个的天线系统，其中，所述轴线与车辆的纵向轴线对准，并且车辆顶棚为第一平面天线元件和至少一个第二天线元件提供接地平面。

附图说明

将附图并入说明书中并形成说明书的一部分，以说明本发明的若干实施例。这些附图和描述一起用于解释本发明的原理。

附图仅仅是为了说明发明如何被制造和使用的优选和替代实例的目的，而不被解释为将发明限制为仅示出和描述的实施例。

此外，实施例的若干方面可以单独地或以不同的组合形成根据本发明的解决方案。从以下对如附图中所示的本发明的各种实施例的更具体的描述中，更多的特征和优点将变得显而易见，在所述附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1a、1b和1c示出了根据本发明的第一实施例的示例性天线系统的透视图和侧视图及其模拟辐射图案；

图2a和2b示出了可用于理解本发明的第一实施例的示例性天线系统的透视图及其模拟辐射图案；

图3a和3b示出了根据本发明的第二实施例的示例性天线系统的透视图及其模拟辐射图案；

图4a和4b示出了可用于理解本发明的第二实施例的示例性天线系统的透视图及其模拟辐射图案；

图5a和5b示出了根据本发明的第三实施例的示例性天线系统的透视图及其模拟辐射图案；

图6a和6b示出了可用于理解本发明的第三实施例的示例性天线系统的透视图及其模拟辐射模式。

具体实施方式

现在参考图1a、1b和1c，示出了根据本发明的第一实施例的示例性天线系统100的透视图和侧视图，以及模拟辐射图案。特别地，图1b中的模拟辐射图案示出了由包括在天线系统100中的寄生元件导致的有利效果。

天线系统100包括第一平面天线元件110。特别地，该实施例限于天线系统100，其中第一天线元件是平面天线元件110。因此，第一天线元件被称为第一平面天线元件110。

在天线系统100的示例性配置中，第一平面天线元件110是角部截短矩形贴片天线。因此，第一平面天线元件110能够接收/发射具有圆偏振的电磁无线电波。然而，第一平面天线元件110在这方面不受限制。

此外，天线系统100的优点同样适用于其中第一平面天线元件110能够接收/发射具有线偏振的电磁无线电波的配置。

在天线系统100的示例性配置中，第一平面天线元件包括设置(例如，通过印刷或蚀刻的手段)在电介质基板114上的贴片电极112(或贴片元件)。在这方面，电介质基板114为第一平面天线元件110的贴片电极112提供结构支撑。然而，第一平面天线元件110在这方面不受限制。

此外，天线系统100的优点同样适用于其中第一平面天线元件110包括通过例如馈线布置在其预定位置的片状电极，该馈线相应地为第一平面天线元件110的片状电极提供机械和电气支撑。

此外，对于天线系统100的其他示例性配置，其上设置贴片电极112以形成第一平面天线元件110的电介质基板114修改其电气尺寸。电介质基板114具有相对介电常数ε_r，该介电常数影响在一些频率下由贴片电极112接收/发射的电磁无线电波的波长。

更具体地，第一平面天线元件110的电介质基板114的相对介电常数ε_r越高，第一平面天线元件110的贴片电极112的电气尺寸越小。因此，由于其设置在电介质基板114上，第一平面天线元件110的贴片电极112与其在空气中的布置(即，没有电介质基板)相比具有减小的电气尺寸。

通常，第一平面天线元件110的电气尺寸取决于其配置，并且可以与对第一平面天线110的结构元件的物理尺寸不同。因此，相对于第一平面天线元件110和平面寄生元件130的电磁耦合的进一步考虑主要集中在两个元件的电气尺寸而不是他们的物理尺寸上。

在本发明的上下文中，术语电气尺寸(或电气长度)应理解为是指就由天线的电气导体发射的电磁无线电波的波长而言的该导体的长度。换句话说，电气导体的电气尺寸由其固定的物理尺寸确定，然而可以与其固定的物理尺寸不同。

有利地，天线增益与天线的电气尺寸成比例。在较高频率下，通过增加给定物理天线尺寸的天线的电气尺寸可以获得更多的天线增益。因此，包括设置在电介质基板114上的贴片电极112的第一平面天线元件110有利地导致在高频下天线增益的增加。

此外，在天线系统100中，相同的系统还包括至少一个第二天线元件120。尽管天线系统100示出有仅单个第二天线元件120，但是本发明将不限于此。从例如第三实施例将变得显而易见，天线系统100的原理同样适用于包括多个第二天线元件的配置。

由于在天线系统100内的第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120的组合，第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120彼此干扰，因此，导致相应辐射图案的不利干扰。因此，在没有对策情况下，由于天线系统100中的天线元件之间的电磁耦合，第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120的辐射图案将遭受变形。

示例性地，至少一个第二天线元件120是折叠的倒F天线元件。因此，至少一个第二天线元件120特别适合于移动通信，例如，符合由3GPP定义的MIMO天线的长期演进，LTE，规范。

在天线系统100的另一示例性配置中，至少一个第二天线元件120被配置用于比第一平面天线元件110更低的频率。因此，与第一平面天线元件110相比，至少一个第二天线元件120具有大的电气尺寸。由于该示例性配置，第一平面天线元件110由于其间的电磁耦合而特别地遭受变形。

此外，对于该示例性配置，第一平面天线元件110适于第一频带；因此，能够以第一频带内的频率发射/接收电磁无线电波。至少一个第二天线元件120适于第二频带；因此，能够以第二频带内的频率发射/接收电磁无线电波。特别地，对于该示例性配置，第一频带高于或等于第二频带。

由于第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120的该示例性配置，至少一个天线元件120的电气尺寸大于或等于第一平面元件110的因此的电气尺寸，因此，电气上更短或相等尺寸的第一平面天线元件110暴露于至少一个第二天线元件120的不利干扰，从而导致在没有对策的情况下的第一平面天线元件110的变形辐射图案。

此外，对于天线系统100，第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120沿着一(即，单个)轴线(例如，图1a中示出为x轴)布置。因此，在天线系统100中，第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120的辐射图案的方向性，更具体地，相应辐射图案的方位角和仰角具有相对于彼此的预定的关系。

特别地，第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120布置所沿的轴线可以对应于天线系统100的纵向(例如，x轴)或横向轴线(例如，y轴)。第一和至少一个第二天线元件110、120沿轴线的布置有助于天线系统100安装在例如与车辆的纵向轴线对准的车辆顶棚上。

在天线系统100的另一示例性配置中，第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120相对于彼此配置在近场内。特别地，至少一个第二天线元件120布置在第一平面天线元件110的近场中，例如，应用第一平面天线元件110的近场定义。

在本发明的上下文中，术语近场必须被理解为围绕第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120的周围的区域，其中它们的辐射图案由来自第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120中的相应另一个的干扰效应支配。例如，在第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120具有短于其适于发射的波长的一半的电气长度的情况下，近场被定义为具有半径r的区域，其中r＜λ。

此外，天线系统100还包括布置在第一平面天线元件110的近场内的平面寄生元件130。特别地，第一平面天线元件110和平面寄生元件130布置在天线系统100内，使得平面寄生元件130与第一平面天线元件110电磁耦合。此外，平面寄生元件130用作第一平面天线元件110的指示器。

在本发明的上下文中，术语寄生元件(或寄生辐射体)必须被解释为不与RF电源电气连接的导电元件。因此，寄生元件由于与本身连接到馈线的另一天线元件的电磁耦合而被单独地“驱动”并因此辐射。

此外，对于天线系统100，平面寄生元件130被布置成基本上平行于第一平面天线元件110。如图1c所示，第一平面天线元件110和平面寄生元件130均在由x-y轴定义的平面中基本平行地延伸。因此，在第一平面天线元件110和平面寄生元件130之间实现了足够强的电磁耦合。

换句话说，由第一平面天线元件110的范围限定的第一平面和由平面寄生元件130的范围限定的第二平面基本上彼此平行。平面寄生元件130和第一平面天线元件110之间的平行布置的公差在0至2°的最大角度偏差的范围内，并且可以由天线系统100内的两个元件的不准确的组装引起。

在天线系统100的另一示例性配置中，平面寄生元件130是由天线系统100的壳体保持在适当位置的片状电极。换句话说，天线系统100的壳体为平面寄生元件提供机械支撑130，使得其布置在第一平面天线元件110的近场内。

第一平面天线元件110和平面寄生元件130被布置在距离彼此预定的第一距离d₁处(参见，例如图1c)。换句话说，平面寄生元件130与第一平面天线元件110隔开预定的第一距离d₁，其中该第一距离允许平面寄生元件130和第一平面寄生元件110之间的足够强的电磁耦合。

更具体地，在第一平面天线元件110和平面寄生元件130之间的第一距离d₁导致第一平面天线元件110和平面寄生元件130的(例如，基本上)垂直布置。例如，第一平面天线元件110和平面寄生元件130之间的预定的第一距离d₁对应于沿天线系统100的垂直轴线(例如，图1c中的z轴)的间隔。

在天线系统100的另外的示例性配置中，平面寄生元件130的尺寸和形状及其距第一平面天线元件110的第一距离d₁根据第一平面天线元件110确定。特别地，平面寄生元件130被配置为由于相应地确定的物理尺寸、形状和第一距离d₁而用作第一平面天线元件110的指示器。

更具体地，对于用作第一平面天线元件110的指示器的平面寄生元件130，与第一平面天线元件110相比，平面寄生元件130具有减小的电气尺寸。该减小的电气尺寸有利于补偿由于第一距离d₁造成的所发射的电磁无线电波的相移。因此，第一平面天线元件110的电气尺寸的减小量取决于第一距离d₁。

具体地说，在这方面要强调各种元件(即，第一平面天线元件110和平面寄生元件130)的电气尺寸与其相应的物理尺寸不同，这是由于例如布置在极为接近于其处的不同的电介质基板。

另外，对于天线系统100的该示例性配置，平面寄生元件130具有与第一平面天线元件110相同的形状。示例性地，平面寄生元件130是角部截短的片状电极。

在天线系统100的示例性配置中，第一平面天线元件110和平面寄生元件130之间的第一距离d₁为λ/10到λ/4，其中，λ对应于第一平面天线元件的波长，特别地对应于第一平面天线元件110适于的第一频带的频率的波长。

特别地，等于λ/10的第一距离d₁导致相对于第一平面天线元件110的在寄生贴片元件130上的感应电流的小相移。为了补偿该小相移，与第一平面天线元件110的电气尺寸相比，平面寄生元件130的电气尺寸仅略微减小。换句话说，寄生贴片元件130的电气尺寸几乎与第一平面天线元件110的电气尺寸相同。

相反，等于λ/4的第一距离d₁导致相对于第一平面天线元件110的寄生贴片元件130上的感应电流的较大相移。为了补偿该较大相移，与第一平面天线元件110的电气尺寸线相比，平面寄生元件130的电气尺寸大大减小。换句话说，与第一平面天线元件110的电气尺寸相比，寄生贴片元件130的电气尺寸减小，以便补偿该影响。后一种配置对于具有有限空间的天线系统可以是有利的。

此外，对于天线系统100，平面寄生元件130的中心相对于第一平面天线元件110的中心在远离至少一个第二天线元件120的第二方向d₂上偏移，即在x轴的负方向上。换句话说，平面寄生元件130的中心和第一平面天线元件110的中心之间的偏移是在第二方向d₂上，该第二方向d₂相对于至少一个第二天线元件120是相反的(即，在x轴上相反的方向上)。

更详细地，在天线系统仅包括单个第二天线元件120的情况下-如本实施例中的情况-第二方向相对于该单个第二天线元件120是相反的；在多个第二天线元件的情况下，第二方向与多个第二天线元件中的与第一平面天线元件主要干涉的那一个相反。结合第三实施例更详细地讨论该情况。

有利地，由于平面寄生元件130的中心相对于第一平面天线元件110的中心在远离至少一个第二天线元件120的方向上的偏移，相同的平面寄生元件130减小天线系统100中的第一平面天线元件110的辐射图案的变形。第一平面天线元件110的辐射图案的变形(例如，偏转或位移)是由于其与至少一个第二天线元件120的干扰。

特别地，在图1b中示出了减小天线系统100中的辐射图案的变形的有利效果，其中模拟辐射图案是第一平面天线元件110的模拟辐射图案。模拟辐射图案相对于由坐标系的x轴和y轴定义的平面以俯视图示出。在所有图1a、1b和1c中，x轴、y轴和z轴具有相同的取向。

在这方面，从图1b可以容易地理解，第一平面天线元件110的模拟辐射图案的轮廓相对于x-y平面是同心的，并且仅具有由与天线系统100中的至少一个第二天线元件120的干扰导致的最少量的变形。

总之，除了第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120之外，天线系统100中的平面寄生元件130的特定布置允许有益效果，该有益效果是在天线系统100的各个天线元件之间的干扰被减小，从而改善各自的辐射图案。

此外，天线系统100利用其中的平面寄生元件130的特定布置(即，不改变第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120)来实现该有利效果，因此不需要各个天线元件的更复杂的设计。

当与图2a和2b所示的类似天线系统200相比较时，天线系统100的有利设计变得甚至更加明显，该类似的天线系统200类似于天线系统100，然而不包括其平面寄生元件130。

特别地，在图2a和2b中，示出了可用于理解本发明的示例性天线系统200的透视图及其模拟辐射图案。天线系统200基于图1a的天线系统100，其中对应的部分被给予相应的附图标记和术语。为简洁起见，省略了对应部件的描述。

然而，所示出的天线系统200与天线系统100的不同之处在于，天线系统200不包括寄生元件130，并因此遭受在第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件120之间的干扰，该两者也包括在天线系统200中。

由于天线系统200中没有寄生元件，图2b所示的第一平面天线元件110的模拟辐射图案在朝向至少一个第二天线元件120的方向上变形。换句话说，模拟辐射图案的轮廓相对于x-y平面不是同心的。相反，作为与至少一个第二天线元件120的干扰的结果，第一平面天线元件110的模拟辐射图案沿着x轴在正方向上定向。

现在参考图3a和3b，示出了根据本发明的第二实施例的示例性天线系统300的透视图，以及其模拟辐射图案。特别地，图3b中的模拟辐射图案示出了由包括在天线系统300中的寄生元件导致的有利效果。天线系统300基于图1a的天线系统100，其中对应的部分被给予相应的附图标记和术语。为简洁起见，省略了对应部件的描述。

此外，所示出的天线系统300然而与天线系统100的不同之处在于，除了第一平面天线元件110和平面寄生元件130之外，其包括至少一个不同的第二天线元件320。

更详细地，天线系统300包括第一平面天线元件110和至少一个第二平面天线元件320，其中，第一平面天线元件110和至少一个第二平面天线元件320沿着轴线(即，x轴)布置。此外，天线系统300包括布置在第一平面天线元件110的近场内的平面寄生元件130。平面寄生元件130布置成基本上平行于第一平面天线元件110并且布置在距离其第一距离d₁处。

此外，平面寄生元件130的中心相对于第一平面天线元件的中心在沿轴线远离至少一个第二天线元件120的第二方向d₂上偏移，即在x轴的正方向上。因此，由于与至少一个第二天线元件320的干扰造成的第一平面天线元件110的辐射图案的变形被减小。

上面相对于天线系统100讨论的对于平面寄生元件130的布置的相同考虑也适用于天线系统200，从而导致对于其相同的示例性配置。

示例性地，至少一个不同的第二天线元件320是平面的倒F天线元件。因此，至少一个第二天线元件320特别适合于移动通信，例如，符合由3GPP定义的Main天线的长期演进，LTE，规范。

总之，除了第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件320之外，天线系统300中的平面寄生元件130的特定布置允许有益效果，该有益效果是在天线系统300的各个天线元件之间的干扰被减小，从而改善各自的辐射图案。

此外，天线系统300利用其中的平面寄生元件130的特定布置(即，不改变第一平面天线元件110和至少一个第二天线元件320)来实现该效果，因此不需要各个天线元件的更复杂的设计。

特别地，在图3b中示出了减小天线系统300中的辐射图案的变形的有利效果，其中模拟辐射图案是第一平面天线元件110的模拟辐射图案。模拟辐射图案相对于由坐标系的x轴和y轴定义的平面以俯视图示出。在所有图3a和3b中，x轴、y轴和z轴具有相同的取向。

当与类似的天线系统400相比时，天线系统300的有益效果变得甚至更加明显，其中图4a和4b示出了可用于理解本发明的示例性天线系统400的透视图及其模拟辐射图案。天线系统400基于图3a的天线系统300，其中对应的部分被给予相应的附图标记和术语。为简洁起见，省略了对应部件的描述。

由于天线系统400中没有寄生元件，图4b所示的第一平面天线元件110的模拟辐射图案在朝向至少一个第二天线元件120的方向上，即在沿x轴的负方向上，变形。换句话说，模拟辐射图案的轮廓相对于x-y平面不是同心的。

现在参考图5a和5b，示出了根据本发明的第三实施例的示例性天线系统500的透视图，以及其模拟辐射图案。特别地，图5b中的模拟辐射图案示出了由包括在天线系统500中的寄生元件导致的有利效果。天线系统500基于图1a和3a的天线系统100和300，其中对应的部分被给予相应的附图标记和术语。为简洁起见，省略了对应部件的描述。

此外，所示出的天线系统500然而与天线系统100和300的不同之处在于，除了第一平面天线元件110和平面寄生元件130之外，其包括多个第二天线元件120、320。

更详细地说，天线系统500包括第一平面天线元件110和多个第二平面天线元件120、320，其中，第一平面天线元件110和多个第二平面天线元件120、320沿轴线(即图5a中的x轴)布置，使得第一平面天线元件布置在多个第二天线元件120、320中的两个之间。

此外，天线系统500包括布置在第一平面天线元件110的近场内的平面寄生元件130。平面寄生元件130布置成基本上平行于第一平面天线元件并且布置在距离其第一距离d₁处。

此外，平面寄生元件130的中心相对于第一平面天线元件的中心在沿轴线远离多个第二天线元件120、320中的主要干扰的一个的第二方向d₂上偏移，即在x轴的正方向上。因此，由于与至少一个第二天线元件120的干扰造成的第一平面天线元件110的辐射图案被减小。

在天线系统500的示例性配置中，多个第二天线元件120、320中的具有到第一平面天线元件100的最高电磁耦合的一个主要干扰第一平面天线元件110。这种高电磁耦合可以由例如第一平面天线元件110和多个第二天线元件120、320中的相应天线元件之间的类似尺寸、形状或更小的距离导致。另外，通过规定第一平面天线元件110布置在其间的两个第二天线元件120、320具有不同的尺寸、形状或布置在与第一平面天线元件110不同的距离处，排除了两个第二天线元件120、320均等地干扰第一平面天线元件111使得不存在主要的一个的情况。

上面相对于天线系统100讨论的对于平面寄生元件130的布置的相同考虑也适用于天线系统500，从而导致对于其相同的示例性配置。

总之，除了第一平面天线元件110和多个第二天线元件120、320之外，天线系统500中的平面寄生元件130的特定布置允许有益效果，该有益效果是在天线系统500的各个天线元件之间的干扰被减小，从而改善各自的辐射图案。

此外，天线系统500利用其中的平面寄生元件130的特定布置(即，不改变第一平面天线元件110或多个第二天线元件120、320)来实现该效果，因此不需要各个天线元件的更复杂的设计。

特别地，在图5b中示出了减小天线系统500中的辐射图案的变形的有利效果，其中模拟辐射图案是第一平面天线元件110的模拟辐射图案。模拟辐射图案相对于由坐标系的x轴和y轴定义的平面以俯视图示出。在所有图5a和5b中，x轴、y轴和z轴具有相同的取向。

当与类似的天线系统600相比，天线系统500的有益效果变得甚至更加明显，其中图6a和6b示出了可用于理解本发明的示例性天线系统600的透视图及其模拟辐射图案。

天线系统600基于图5a的天线系统500，其中对应的部分被给予相应的附图标记和术语。为简洁起见，省略了对应部件的描述。

由于天线系统600中没有寄生元件，图6b所示的第一平面天线元件110的模拟辐射图案在朝向至少一个第二天线元件120的方向上，即在沿x轴的负方向上，变形。换句话说，模拟辐射图案的轮廓相对于x-y平面不是同心的。

最后，各种实施例的上述讨论的天线系统中的每一个可以被包括在用于车辆顶棚的天线模块中。为此，除了天线系统之外，天线模块还优选地包括用于保护天线系统免受外部干扰的壳体、用于在其上布置天线系统的基座、天线匹配电路、以及用于向天线系统的第一天线元件和第二天线元件发射来自外部的电信号或从天线系统的第一天线元件和第二天线元件接收来自外部的电信号的电气连接。此外，车辆顶棚为天线系统的第一平面天线元件和第二天线元件提供接地平面。

参考：

附图标记	描述
		100、200、400、500、600	天线系统
110	第一平面天线元件
		112	贴片电极
114	电介质基板
		120、320	第二天线元件
130	平面寄生元件

Claims

1.一种天线系统，包括：

第一平面天线元件(110)，以及

至少一个第二天线元件(120；320)，

其中，所述第一平面天线元件和所述至少一个第二天线元件沿一轴线布置，

所述天线系统还包括：

平面寄生元件(130)，其布置在所述第一平面天线元件的近场内，所述平面寄生元件布置为基本上平行于所述第一平面天线元件并且布置在距所述第一平面天线元件的预定距离(d₁)处，并且

其中，所述平面寄生元件的中心相对于所述第一平面天线元件的中心沿着所述轴线在远离所述至少一个第二天线元件的方向(d₂)上偏移，以便减小所述第一平面天线元件的由于与所述至少一个第二天线元件的干扰造成的辐射图案的变形。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其中，所述至少一个第二天线元件中的每一个布置在所述第一平面天线元件的近场内。

3.根据权利要求1或2所述的天线系统，其中，所述第一平面天线元件能够接收/发射具有圆偏振的电磁无线电波。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的天线系统，其中，所述第一平面天线元件是角部截短的矩形贴片天线元件。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的天线系统，其中，所述平面寄生元件的尺寸和形状及其距所述第一平面天线元件的距离根据所述第一平面天线元件确定；和/或其中，所述平面寄生元件没有与RF电源的电气连接。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的天线系统，其中，与所述第一平面天线元件的电气尺寸相比，所述平面寄生元件具有减小的电气尺寸，所述减小的电气尺寸根据所述寄生平面元件距所述第一平面天线元件的距离确定。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的天线系统，其中，所述平面寄生元件具有与所述第一平面天线元件相同的形状。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的天线系统，其中，所述平面寄生元件距所述第一平面天线元件的距离为λ/10到λ/4，其中λ对应于所述第一平面天线元件的波长。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的天线系统，其中，所述第一平面天线元件适于第一频带，并且所述至少一个第二天线元件适于第二频带，并且其中所述第一频带高于或等于所述第二频带。

10.根据权利要求1-9中的任一项所述的天线系统，其中，所述第一平面天线元件包括设置在电介质基板(114)上的贴片电极(112)。

11.根据权利要求1-10中的任一项所述的天线系统，其中，所述平面寄生元件是由所述天线系统的壳体保持在适当位置的片状电极。

12.根据权利要求1-11中的任一项所述的天线系统，其中，所述至少一个第二天线元件是倒F天线元件和/或折叠的倒F天线元件。

13.根据权利要求1-12中的任一项所述的天线系统，其中，在以下情况下：

·多个第二天线元件被所述天线元件包括，以及

·所述第一平面天线元件布置在所述多个第二天线元件中的两个第二天线元件之间，以及

·所述第一平面天线元件布置在其之间的所述两个第二天线元件相比于彼此具有不同的尺寸、形状或者布置在距所述第一平面天线元件的不同距离处，

所述平面寄生元件的中心相对于所述第一平面元件的中心在远离所述多个第二平面天线元件中的主要干扰所述第一平面天线元件的那一个的方向上偏移。

14.根据权利要求1-13中的任一项所述的天线系统，其中，所述第一平面天线元件的中心和所述至少一个第二天线元件中的每一个的底部中心布置在所述轴线上。

15.一种用于车辆顶棚上的天线模块，包括：

根据权利要求1-14中的任一项所述的天线系统，其中，

所述轴线与车辆的纵向轴线对准，并且

所述车辆顶棚为所述第一平面天线元件和所述至少一个第二天线元件提供接地平面。