CN1290412A - 用于移动式电话的多频带多支路天线 - Google Patents

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Abstract

具有众多支路的一种多频带天线,每一个支路都具有选定的长度和几何结构,以便谐振于特定频带上。每一个支路可以由可弯曲的薄膜构成,在这种薄膜上形成有蜿蜒的带状线图案,且这种薄膜构成了所需的形状。也可以通过将一条带状线刻蚀为所需形状的部件来形成每一条支路。最好通过印刷工艺来形成所述带状线,这样可避免机械容差问题。

Description

用于移动式电话的多频带多支路天线
发明领域
本发明一般涉及用于移动式通信设备的天线。本发明尤其涉及多频带多支路天线。
发明背景
由于存在许多种不同的通信系统，例如是GSM、DCS、PCS、DAMPS以及其它，越来越有可能有许多种不同类型的系统服务于一个公共区。这些系统一般工作于不同的频率范围，例如GSM一般工作于890-960 MHz，而DCS一般工作于1710-1880 MHz。将来，有可能向移动式电话引入任意数目的功能，例如是home based无线电话、迷你数据链、无线免提设置等。出于这一原因，非常需要多模式天线(即，能谐振于不同频率，以允许一个通信设备能工作于多个频带)。
我们已经了解一些双频带天线的设计。日本专利(6-37531)公开了一种螺旋天线，它包括一个附加的金属杆。在这种天线中，可通过调节金属杆的位置从而将该天线调谐到双谐振频率上。非常可惜，这种设计的带宽在用于蜂窝式通信时太窄。我们了解这样一种双频带印刷单极天线，其中通过在极接近于印刷单极天线的地方添加一个附加的条，从而实现双谐振。虽然这种天线对于蜂窝式通信具有足够的带宽，但它需要额外的附加条。瑞典的Moteco AB已经设计出线圈匹配双频带鞭状天线以及环形天线，其中通过调节线圈匹配部分(对900MHz为λ／4，对1800 MHz为λ／2)来实现双谐振。虽然这种天线具有相对较好的带宽以及辐射特性，但其长度仅仅为大约40mm。在本申请人的共同待审且共同授让的题目为“Multiple Band Non-UniformHelial Antennas”的申请序列号为08／725，507的申请中，公开了一种具有相对较小的尺寸的非均匀螺旋双频带天线，引入该文献仅供参考。
我们知道展开的鞭状天线在电话较靠近人体时具有较高的效率。例如象上面所提到的那些天线那样的典型的双频带可伸展鞭状天线需要较复杂的匹配网络，以便使鞭状天线的阻抗对两个频带都能被匹配到50欧姆以内。在本申请人的共同待审且共同授让的题目为“Retractable Multi-Band Antennas”的申请序列号为08／725，504的申请中，公开了一种双频带可伸缩天线，引入该文献仅供参考。这种天线需要两个端口，一个用于螺旋天线，另一个用于鞭状天线。因此，需要在这两个端口之间进行切换以用于不同模式的一种装置。
对多模式便携式通信设备来说，具有有效的多频带天线是非常需要的。传统的双频带螺旋天线，例如象上面所说明的那些，具有某些缺点。例如，机械制造容差可以改变谐振频率，尤其是在较高的频段。同时，为双频带附加耦合可伸展天线提供足够的耦合也相对较困难，这是因为基本天线与可伸展鞭之间的距离在不同频段可能是不同的。
发明概述
本发明通过提供可调谐到多谐振频率上的一个多频带多支路天线，从而克服了上述问题，并实现了额外的优点。通过提供在天线支路的印刷图案的变化，从而实现对天线的多种谐振(例如与GSM、DCS或PCS相对应)。天线的每一个支路都可被印刷在相对较薄的塑料薄膜上，并可被卷成圆筒形状。另一种方法是，可在具有圆筒形或其它适当形状的塑料部件上刻蚀图案，从而形成所述支路。
本发明的多支路天线不用匹配电路就可在不同的频率上实现谐振。如果天线支路是由印刷而形成的时，就可以避免机械容差问题。可以改变这些支路的几何结构，以增加设计的自由度。
附图的简要说明
通过阅读以及联系附图而对最佳实施例所做的以下的详细描述，可使本发明的特征和优点得到更充分的理解，其中相似的标记表示相似的部件，其中：
图1是一张图，它显示了实现本发明的多支路天线的原理；
图2是依据本发明的一个实施例的印刷天线支路的图；
图3是一张图，它显示了依据本发明的用于制造天线的一种方法；以及
图4是对依据本发明的装配有包括多支路天线的天线所测量的回波损耗的图形表示。
最佳实施例的详细说明
本发明的主要原理是多频带天线的不同支路谐振于不同频率。这一原理被显示在图1中，其中显示了具有第一和第二支路10和12的多支路天线。天线支路与公共端口14相连，用于在便携式通信设备16的天线支路与无线电收发信机之间交换信号。第一支路10具有一个长度以及结构，以便在第一频带内的频率上谐振，第二支路12具有一个长度和结构，以便在第二频带内的频率上谐振。依据本发明的最佳实施例，第一频带是GSM频带，第二频带是DCS频带。在这种实施例中，第一支路10大约为GSM信号的1／4波长，第二支路12大约为DCS信号的1／4波长。天线例如是在制造时被调谐到对两个频带都具有大约为50Ω的阻抗。如果天线是如此调谐的话，则在天线与端口14之间不需要阻抗匹配电路。
现在，参见图2，其中显示了依据本发明一个实施例的典型的天线支路。天线支路是由相对较薄的可弯曲的介电薄膜20以及带状天线构成的，带状天线是由蜿蜒的金属线22形成的。金属线可以通过印刷、刻蚀或其它适当的方法而形成。如图3所示，由于薄膜是可弯曲的材料，所以印刷薄膜一般可被卷成圆筒形，用于天线支路。应当理解，该圆筒形可以部分开放也可以完全封闭，这依赖于天线设计的考虑。例如，可通过改变圆筒形的直径而改变天线带宽。当然，应当理解，除了圆筒形外，还可以用其它形状来构成天线支路，且不同的支路可以由不同的几何结构(例如椭圆形)，这依赖于对设计的考虑。还可以在介电圆筒形上直接进行刻蚀而得到金属线22。使用不同的几何结构以及制造方法可以增加设计的自由度。
蜿蜒的金属线22最好是在天线支路之间改变，这样，不同的天线支路可以谐振于不同的频率。这样，可以通过为每一个支路选择适当的带的面积以及图案，从而实现在多支路中的多谐振。
天线支路与单极天线相似，且在用于象移动式电话这样的便携式、手持式通信设备时具有相对较高的效率。典型的双频带螺旋天线的双谐振是通过改变螺旋角或其它螺旋参数而得以实现的。由于螺旋天线中的谐振频率也是依赖于螺旋参数的机械容差，因此本发明的多支路天线提供了一种重要的优点。尤其是，由于可通过改变带状线图案或面积而能很容易地调节天线的高度，所以依据本发明的印刷多支路天线大大减小了机械容差问题的可能性。
本发明的天线尤其适合于作为多模式基本天线，用于附加的可伸展双频带天线，这种天线在与本申请共同待审并被共同授让的题目为“Multiple Band Telescope Type Antenna for Mobile Phone”引入本文仅供参考。当作为基本天线与鞭状天线联合使用时，本发明的多模式、多支路天线能很容易地调节鞭状天线与基本天线之间的耦合距离。这为已知的双频带螺旋天线提供了重要的优点。
现在请参见图4，显示了依据本发明的装配有包括多频带多支路天线的天线所测量的回波损耗的图形表示。在这个例子中，塑料薄膜被充分弯曲成一个圆筒，其长度大约为25mm，直径大约为9mm。图4显示了对于不同频率的以dB为单位的回波损耗。该图显示了与GSM频带相应的第一峰值、与DCS频带相应的第二峰值以及与PCS频带相应的第三浅峰值。应当理解，可以设计出依据本发明的适当的天线，使其工作于与GSM、DCS、PCS或其他频带相对应的两个或更多个频带。对依据本发明的辐射方向图的测试显示出与螺旋天线相似的特性，但具有更宽的频带。
虽然，前述说明包括许多仅供教学和解释目的的细节。但上面所讨论的特定例子并不能被看作是对本发明的隐含限定；相反，在未脱离本发明范围的情况下可以使用许多手段对这些例子进行修改，本发明的范围由以下权利要求书以及它们的合法等价所确定。

Claims (20)

1．一种多频带多支路天线，包括：
第一支路，具有用于谐振在第一频率的第一长度和第一剖面几何结构；以及
第二支路，具有用于谐振在第二频率的第二长度和第二剖面几何结构。
2．如权利要求1的天线，其特征在于每一条支路包括一个可弯曲的介电薄膜，该介电薄膜具有形成在该介电薄膜上的一个不同的金属带状线图案。
3．如权利要求2的天线，其特征在于所述金属带状线图案是通过印刷工艺而形成的。
4．如权利要求2的天线，其特征在于所述金属带状线图案是通过刻蚀而形成的。
5．如权利要求1的天线，其特征在于所述每一条支路都是通过将金属条状线刻蚀到介电部件上而形成的。
6．如权利要求2的天线，其特征在于所述第一和第二支路中的每一个都具有与GSM频带、DCS频带以及PCS频带中的一个相应的一个长度。
7．如权利要求2的天线，其特征在于所述第一和第二剖面几何结构相当相似。
8．如权利要求7的天线，其特征在于所述第一和第二剖面几何结构实质上是圆筒形的，并具有所选的能达到所需带宽和大小的直径。
9．如权利要求1的天线，其特征在于第一和第二支路被调谐到一个公共阻抗。
10．如权利要求5的天线，其特征在于介电部件具有基本上为圆筒形的几何结构。
11．一种多模式、手持便携式通信设备，包括：
收发机电路，用于交换多种模式下的通信信号；以及
一个单端口，用于在收发机电路与多模式天线之间进行连接，多模式天线具有第一支路以及第二支路，第一支路具有用于在第一模式下谐振于第一频率的第一长度和第一剖面几何结构，第二支路具有用于在第二模式下谐振于第二频率的第二长度和第二剖面几何结构。
12．如权利要求11的设备，其特征在于每条支路包括一个可弯曲的介电薄膜，该介电薄膜具有形成于该介电薄膜上的一个不同的金属带状线图案。
13．如权利要求12的设备，其特征在于所述金属带状线图案是通过印刷而形成的。
14．如权利要求12的设备，其特征在于所述金属带状线图案是通过刻蚀而形成的。
15．如权利要求11的设备，其特征在于每一条支路都是通过将金属带状线图案刻蚀到介电部件上而形成的。
16．如权利要求12的设备，其特征在于所述第一和第二模式是GSM、DCS，且第一和第二支路具有分别与GSM频带以及DCS频带相应的长度。
17．如权利要求12的设备，其特征在于所述第一和第二剖面几何结构基本上相似。
18．如权利要求17的设备，其特征在于所述第一和第二剖面基本上为圆筒形，并具有所选出的能达到所需带宽和大小的直径。
19．如权利要求11的设备，其特征在于第一和第二支路被调谐到一个公共阻抗，这样在单端口与所述第一和第二支路之间不需要各自的阻抗匹配网络。
20．如权利要求15的设备，其特征在于所述介电部件具有基本上为圆筒形的几何结构。
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