CN1201431C - 多频带上可运行的天线 - Google Patents

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Abstract

在多频带上可运行的一种天线，此天线具有包围一个面积的至少一个件(1)和不包围面积的至少一个件(2)，在此至少两个件(1，2)由一种单个导体件组成并且是互相电气串联的，并且至少两个件(1，2)互相具有这样的交互作用，使得天线具有在可规定位置的至少两个共振频率，并同时具有各自高的带宽。这种天线具有简单且便宜的结构，并且是可以简单制造的。

Description

多频带上可运行的天线
技术领域
本发明涉及在多频带上可运行的一种天线，此天线优先地是适合于在移动无线电通信网的不同标准频带上的用途的。
背景技术
近年来已发展了在不同频带上工作的，不同标准的移动无线电通信网。例如GSM标准的移动无线电通信网工作在900MHz范围中，PCN标准的移动无线电通信网工作在1800MHz范围中，和PCS标准的移动无线电通信网工作在1900MHz范围中。在此要说明的是PCN和PCS标准的频带互相交叠。
因此所希望的是，创造在多个不同频带上可运行的，即能够在移动无线电通信网的不同标准下工作的移动无线电话或类似的设备。这意味着，移动无线电话必须具有一个或多个天线，这些天线此外必须具有不同的谐振频率。谐振频率在此是在所希望的移动无线电通信网的各自频段上存在的。此时在这些谐振频率上反射系数必须是尽可能地小的，并且此外必须存在着足够的带宽，以便移动无线电话在不同标准移动无线电通信网的各自频带上是可运行的。
对于移动无线电话的天线的设计一个其它的重要因素在于，出于构造的原因尺寸受到强烈的限制。
在迄今由多个天线组成的天线结构上，例如为了覆盖两个不同的频带曾采用了两个螺旋线形天线，或例如像回形结构的另外的形式。这些解决途径却比例如一个简单的螺旋线形天线要求较多的位置，和/或具有减少的有效功率。
从EP-A-747990中公开了图5中示意地表示了其主要结构的一种天线结构。这种天线结构具有一个第一天线元件10和一个第二天线元件20。第一天线元件10具有螺旋线的形式，而第二天线元件20具有直杆或导体的形式。两个天线元件10和20是在共同的馈送点30上互相连接的，而第二天线元件20是至少部分地布置在第一天线元件10之内的。
在图5中所展示的天线结构上第一和第二天线元件10或20具有彼此不同的谐振频率。因此可以在至少两个频带上，例如像在移动无线电通信网的两个频带上那样的运行图5中所展示的天线结构。
以上所说明的天线结构却具有巨大的缺点。天线结构的机械构造是费事的，因为天线结构由第一和第二天线元件10或20组成，在此第二天线元件20是至少部分地布置在第一天线元件10之内的。出于此原因在制造天线结构时要运用高额的花费。
此外两个天线元件10和20在空间上互相靠近地相处，这可能导致例如像短路那样的问题。在谐振频率之一范围中天线结构同样是窄带的，在某些移动无线电通信网中运行时这可能导至问题。
最后天线结构要求一种适配网络，以便实现与通常50Ω的适配。这样的适配网络却由于对于此种网络所要求的部件引起系统中的损失。
发明内容
本发明是从前述问题的角度以现有技术创造的，并且它的任务因此在于，创造在多个频带上可运行的天线，这种天线具有简单且便宜的结构，并且此外是可以简单制造的。
根据本发明的在多频带上可运行的天线具有：
至少一个包围一个面积的部件和至少一个不包围一个面积的部件，其中，
至少两个部件由一个单一的导体部件组成并且是在电气上互相串联的，和
至少两个部件互相具有这样的交互作用，使得天线具有位于预定位置的至少两个谐振频率，同时该至少两个谐振频率分别具有高的带宽。
优选地，所述天线在第一谐振频率附近宽带地工作，使得天线可用于第一目标频带上，而在第二谐振频率附近宽带地工作，使得天线可用于两个其它的目标频带上。
另外，所述天线在目标频带中可以具有50Ω的额定阻抗。所述至少一个包围一个面积的部件具有螺旋线形状。所述至少一个不包围一个面积的部件可以具有杆形状。所述至少一个不包围一个面积的部件也可以具有在平面内回形弯曲的杆的形状。
有益地，至少两个部件是沿着所述至少一个包围一个面积的部件的中心轴而在空间上前后相继布置的。
优选地，所述至少一个包围一个面积的部件比所述至少一个不包围一个面积的部件具有一个更低的谐振频率。
所述同时分别具有高带宽的天线谐振频率被设定使得天线可用于多个移动无线电通信网的频带上。
所述天线在是可以用在GSM、PCN和PCS标准的频带上的。
在GSM标准的频带范围内通过所述至少一个包围一个面积的部件实现天线的谐振频率，而在PCN和PCS标准的频带范围内通过所述至少一个不包围一个面积的部件实现天线的谐振频率。
确切地说，按本发明在多个频带上可运行的天线具有至少一个包围面积的部分和至少一个不包围面积的部分。此至少两个部分在此由一个单个的导体件组成，并且是互相串联的。此外，所述至少两个部分具有这样的交互作用，使得天线具有预定位置的至少两个谐振频率，同时还分别有高的带宽。
由于两个部分由单个的导体件组成，所以为了制造天线仅仅需要一个单一的制造过程，并且可以实现简单而结构便宜的天线。
按本发明的一种改进方案，天线在第一谐振频率附近是宽带地工作的，使得它可以用于第一目标频带，并且，天线在第二谐振频率附近是宽带地工作的，使得它可以用于两个其它的目标频带，在此，该天线优选地在所述的目标频带中具有50Ω的额定阻抗。
同样地，天线的谐振频率在高带宽的同时是如此规定的，使得天线可用于例如像GSM、PCN和PCS标准那样的多个移动无线电通信网的频带。
附图说明
以下借助于实施例的说明根据附图详述本发明。
所示的：
图1为按本发明一个第一实施例的在多个频带上可运行的天线；
图2为在本发明第一实施例的天线上的、反射系数相对于频率的曲线图；
图3为在多个频带上可运行的，按本发明一个第二实施例的天线；
图4为在按本发明第二实施例的天线上在频率上标注的反射系数图；和
图5为现有技术的一种天线结构。
具体实施方式
以下进行本发明一个第一实施例的说明。
图1展示按本发明第一实施例的在多个频带上可运行的一种天线。正如可看出的那样，按本发明第一实施例的在多个频带上可运行的天线具有一个第一天线元件1和一个第二天线元件2。在本发明的这个实施例中第一天线元件1具有螺旋线的形式，而第二天线元件2具有直杆的形式。两个天线元件1和2由例如像金属丝的一种单个的导体件组成。此外，两个天线元件是互相串联的，并且在本发明的这个实施例中，它们在空间上是前后布置的。
图1中所展示的整个天线的外部尺寸相当于为单带运行设计的螺旋线形天线的尺寸。
基于两个天线元件1和2由一种单个的导体件组成的原因，天线是简单和紧凑的，并且此外可以在一个单一的制造过程中制作。此外，天线总体来讲既是便宜的，又是可以用微小的成本花费制造的，因为该天线由一种单个的导体件组成。
如果单独观察两个天线元件1和2中的每一个本身，可以发现两个天线元件1和2中的每一个具有多个不同的谐振频率。
本发明的发明者却已发现，可以通过耦合各个天线元件1和2而在大的程度上调节所得到的整个天线的谐振频率的位置，并在各自的谐振频率处实现高的带宽。
在此重要的是，第一和第二天线元件1和2的耦合是如此设计的，使得天线可以在天线的第一谐振频率附近而被用在目标频带之一上，例如像在GSM或全球移动通信系统中用在900MHz上，并且，天线在天线的第二谐振频率附近宽带地工作，使得天线可以用在两个其它的目标频带上，例如PCN或个人通信网用在1800MHz上，以及PCS或个人通信系统用在1900MHz上。
此外可以如此进行这种设计，使得天线在目标频带中同时具有50Ω的额定阻抗，由此没有适配网络，或用少量适配元件运行天线是可能的，由此一方面达到费用节省，而另一方面避免由于系统中适配网络的部件引起的损失。
在此如下地实现以前提及的两个天线元件的耦合。图1中所展示的螺旋线形的第一天线元件1对整个天线的低谐振频率作出主要贡献，而图1中所展示的杆状的第二天线元件2对整个天线的高谐振频率作出主要供献，在此却也应考虑两个天线元件1和2之间的交互作用。就是说，螺旋线形天线元件1主要有助于在900MHz上GSM运行用的谐振频率的调节，而杆状天线元件主要有助于在1800或1900MHz上PCN和PCS运行用的谐振频率的调节，在此，在这两个谐振频率上天线具有高带宽，以保证在各自频带上的可靠运行。
图2展示了本发明第一实施例天线的反射系数相对于频率的曲线图，正如它是由本发明的发明者在两个天线元件1和2耦合的相应的设计时已求出的那样。此外为了说明在图的上面范围中表示了移动无线电通信网GSM、PCS或PCN的各自的频带。
因此从图2中可以看出，天线在大约950MHz范围中具有对于GSM标准的移动无线电通信网中的运行是足够的带宽上的一个第一谐振频率，而在大约1850MHz范围中具有既对于PCS也对于PCN标准的移动无线电通信网中的运行是足够的带宽上的一个第二谐振频率。此外图2说明，天线的谐振频率互相差异达约为2的倍数，这意味着，天线的谐振频率是互相很大差异的。
以下进行本发明一个第二实施例的说明。
以前针对按本发明第一实施例所作的阐述除了以下说明的差异外，同样地适用于针对按本发明第一实施例的。
图3展示按本发明第二实施例的在多个频带上可运行的一种天线。正如可看出的那样，按本发明第二实施例的天线具有在平面内回形弯曲的杆状的一个第二天线元件3来代替本发明第一实施例的直杆状的第二天线元件2。
用按本发明第二实施例的天线实现相同的优点，正如这些优点是针对本发明第一实施例的说明已经说明的那样，以至于在此处略去它们的详细说明。
图4展示了本发明第二实施例天线的反射系数相对于频率的曲线图，正如它是由本发明的发明者在两个天线元件1和3耦合的相应的设计时已求出的那样。此外为了说明在图的上面范围中表示了移动无线电通信网GSM、PCS或PCN的各自的频带。因此从图4中可以看出，天线在大约900MHz范围中具有对于GSM标准的移动无线电通信网中的运行是足够的带宽上的一个第一谐振频率，而在大约1800MHz范围中具有既对于PCS也对于PCN标准的移动无线电通信网中的运行是足够的带宽上的一个第二谐振频率。
虽然本发明是已借助于两个以前所说明的实施例阐述的，正如以下更详细地论述的那样，本发明不仅仅局限于这两个实施例。
以下进行本发明的其它可能发展的说明。
在两个以前所述实施例上第一天线元件具有螺旋线的形式。然而同样可能的是，例如以在截面上矩形或三角形的线圈部分的形式构成第一天线元件。重要的是，天线元件的形式是如此选择的，使得第一天线元件包围一个面积。就是说，泛泛地说第一天线元件是包围一个面积的一个部件。
此外在本发明的从前所述实施例中第二天线元件具有直杆的或在平面内回形弯曲杆的形式。然而同样可能的是，例如以在平面内之字形弯曲的形式构成第二天线元件。主要的是，第二天线元件是如此选择的，第二天线元件不包围面积。就是说，泛泛地说第二天线元件是不包围一个面积的一个部件。
此外按本发明的第一和第二实施例已讨论了，天线仅仅由一个第一和一个第二天线元件组成。可以看出的却是，如果希望的话，同样可能的是，以任意的组合安排第一和第二天线元件。例如可以由一种单个的导体件，以直杆形式构成一个第一天线元件，以螺旋线形式构成一个第二天线元件，和以在平面内回形弯曲的杆的形式构成一个其它的天线元件。因此泛泛地说必须安排至少一个包围一个面积的部件和至少一个不包围一个面积的部件，在此这两个部件由一种单个的导体件组成。
虽然在第一和第二实施例中已阐明了，天线元件的耦合是如此设计的，使得天线是在移动无线电通信网三个不同标准的频带上可运行的，可以看出的是，可以如此设计耦合，使得天线是可以在不同于以前所说明的另外的频带上运行的，如果此频带是希望用于天线的另外用途的话。
关于本发明的更进一步的但未详述的作用和优点，请着重参阅附图的内容。

Claims (11)

1.在多频带上可运行的天线，此天线具有：
至少一个包围一个面积的部件(1)和至少一个不包围一个面积的部件(2；3)，其特征在于，
至少两个部件(1，2；1，3)由一个单一的导体部件组成并且是在电气上互相串联的，和
至少两个部件(1，2；1，3)互相具有这样的交互作用，使得天线具有位于预定位置的至少两个谐振频率，同时该至少两个谐振频率分别具有高的带宽。
2.按权利要求1的天线，其特征在于，所述天线在第一谐振频率附近宽带地工作，使得天线可用于第一目标频带上，而在第二谐振频率附近宽带地工作，使得天线可用于两个其它的目标频带上。
3.按权利要求1或2的天线，其特征在于，所述天线在目标频带中具有50Ω的额定阻抗。
4.按权利要求1-2之一的天线，其特征在于，所述至少一个包围一个面积的部件(1)具有螺旋线形状。
5.按权利要求1-2之一的天线，其特征在于，所述至少一个不包围一个面积的部件(2)具有杆形状。
6.按权利要求1至2之一的天线，其特征在于，所述至少一个不包围一个面积的部件(3)具有在平面内回形弯曲的杆的形状。
7.按权利要求1-2之一的天线，其特征在于，至少两个部件(1，2；1，3)是沿着所述至少一个包围一个面积的部件(1)的中心轴而在空间上前后相继布置的。
8.按权利要求1-2之一的天线，其特征在于，所述至少一个包围一个面积的部件(1)比所述至少一个不包围一个面积的部件(2；3)具有一个更低的谐振频率。
9.按权利要求1-2之一的天线，其特征在于，所述同时分别具有高带宽的天线谐振频率被设定使得天线可用于多个移动无线电通信网的频带上。
10.按权利要求9的天线，其特征在于，所述天线在是可以用在GSM、PCN和PCS标准的频带上的。
11.按权利要求9的天线，其特征在于，在GSM标准的频带范围内通过所述至少一个包围一个面积的部件(1)实现天线的谐振频率，而在PCN和PCS标准的频带范围内通过所述至少一个不包围一个面积的部件(2；3)实现天线的谐振频率。
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