CN1296651A - 多频带天线 - Google Patents

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Abstract

一种改进的用于发射及接收的多频带天线具有对现有技术本身所需的组合电路简化的构型。根据本发明其中不需要单独的带通滤波器,而相应的带通滤波器通过天线本身的构型来提供。为此该多频带天线具有以下特征:频率选择单元(11’,11”)被集成在相应的天线装置(7’,7”)中,及用于每个所属偶极天线装置(7’,7”)的频率选择单元(11’,11”)通过所属对称部分(25,31)的有效电长度及分支点(5)与设有偶极结构的所属天线装置(7’,7”)上馈入点之间的所属分支导体(5’,5”)的电长度构成。

Description

多频带天线
本发明涉及根据权利要求1前序部分的一种多频带天线。
移动无线电频带绝大部分通过GSM900网，即以900MHz频带展开。此外也设立了GSM1800标准，在该标准中可以接收及发送1800MHz的信号。
因此这种多频带的基台需要多频带天线以发送及接收不同的频率范围，这种天线通常具有偶极结构，即用于发送及接收900MHz频带范围的一个偶极天线装置及用于发送及接收1800MHz频带范围的另一个偶极天线装置。
在图1上概要地给出了根据现有技术公知的天线装置。
这样一种天线装置包括一个公共天线输入端1，它后面天线侧上连接有一个组合电路3，用于实现在不同频带范围中传送的信号的去耦。
该组合或分支电路3的后面连接有两个分支导体5’及5’’，它们一方面引导到第一天线装置7’及另一方面引导到第二天线7’’，以便在其上用第一及第二频带范围进行无线电通信。
为此该分支电路3设有集成频率选择部件，例如一种带通滤波器，它将使两个支路导体5’及5’’彼此各阻塞另一天线装置的频带范围。
本发明的任务是，从所述的现有技术出发创造一种与其相比既结构简单又成本合理的两频带天线。
根据本发明该任务将通过权利要求1中给出的特征来解决。本发明有利的进一步构型给在从属权利要求中。
必须表明，完全出人意料及惊异的是可以放弃使用传统的组合或分支电路。根据本发明也需用的频率选择部件不同于现有技术，它不是利用单独集成在组合电路中的元件来实现的，而根据本发明它们可集成在该天线装置本身中。
相应元件在天线装置中的集成可以仅通过相应天线装置的对称部分设置及从分支点开始的相应天线装置的有效电导体长度来实现，而不需要如现有技术中与其分开的元件。
被证实特别有利的是，该对称部分的适配通过安装在对称部分中间的短路部分的调整来改变。通过该短路部分的尺寸及布置可以使对称部分的有效电长度这样地适配，即集成在相应天线装置中的每个频率选择元件(例如一个带通滤波器)将阻塞用于另一频带范围的第二天线装置的频率，即工作在空载状态。
以下将借助一个实施例来详细描述本发明。附图各为：
图1：用于说明根据现有技术的一个两频带天线的概要框图；
图2：相对图1变更了的、用于说明根据本发明的两频带天线的概要框图；
图3：用于说明根据本发明的两频带天线的工作方式的电路原理图；
图4：根据本发明的两频带天线的一个实施例的概要横截面图；
图5：图4中所示的两频带天线装置的一个概要侧端视图，用于进一步说明一个短路部分的适配及布置；及
图6：沿图5中剖线Ⅵ-Ⅵ的概要剖面图。
图2不同于根据现有技术公知的、如图1中给出的两频带天线，它表示：根据本发明取代了原来的分支电路仅设有一个分支点或求和点，以下也称为星点5，在该点上一个天线输入导线1’被分支成两个分支导线5’及5’’。
这两个分支导线5’及5’’的每个连接到两个天线装置7’及7’’，每个天线装置包括具有偶极结构的辐射器9’及9’’，在图示的实施例中为两个λ/2偶极的形式(图4)。
在该辐射器装置9’，9’’中各虚拟地集成了一个附设的频率选择单元11’，11’’，它通过由偶极辐射器9’，9’’的对称性及在分支点5和所属偶极辐射器的馈入点之间的电导体长度所起的作用来确定。
如从根据图3的原理图可看到的，对于这样一种两频带天线的馈入是通过一个公共的天线输入端1，即一个公共的天线输入导体1’来实现的，对其输入在GSM900及GSM1800频率范围中传输的频率信号。该信号的馈入最好通过同轴导体，这里在图3中为了说明电路原理，该同轴导体、即内导体及外导体作为两个导体的连接给出。
在相应的辐射电阻10’及10’’的情况下，现在对于GSM900及GSM1800的天线所需的频率选择单元譬如可用一个带通滤波器的形式这样地适配及优化，即总是构成两个谐振回路13，13’’，对于另一天线的频率每个谐振回路被阻塞，即工作在空载状态。为此，如刚才所述，在分支点或星点5及所属天线装置7’，7’’的相应馈入点之间的分支导体5’，5’’的电长度并包括从馈入点12’或12a’’到下面将要解释的短路点的后置长度在内，其和值将根据下面给出的公式来选择，以使得所述的频率选择单元或带通滤波器它们各对于另一天线频带范围的相应阻塞性能根据下面还要讨论的公式可最佳地被满足。
以下将参照图4，它涉及一个具体的实施例。
在图4中以垂直截面概要图的形式表示出一个两频带天线，它被安装在一个作为反射器19并也作为构成天线装置用的基板上，其中该两频带天线设有一个可取下的并可透过电磁辐射波的外壳21。
在外壳21的内部设有第一天线装置7’，即根据GSM1800标准工作的、并具有一个偶极23的形式的第一辐射器7’。两个半偶极23a及23b位于一个相应支架24的上端，在图示实施例中，其中有两个半支架24a，24b构成一体及通过相应的弯曲及棱边部分成型，并且构成一个下部的、过渡到半支架24a，24b的支脚或锚接区段27，它通过譬如一个从下方拧入的螺丝28被可靠地保持及固定在反射板19上(图5)。这两个半偶极23a及23b由两个对称的半部分25a及25b支承及保持，及与一个位于待说明的短路部分41上面的区段一起构成偶极23的对称部分。相应地这也适用于第二天线装置7’’的支架30。这里两个对称的半部分31a及31b同样由支架半部分30a及30b中位于一个短路部分41’’上面的区段构成。
偶极的高度及长度将根据待发送的频带范围及辐射图来调整，在该实施例中则被调整到1800MHz的频带区域。
第二天线装置7’’位于其旁，其中辐射器也被构成具有两个半偶极29a及29b的偶极辐射器29，它被保持在具有两个对称半部分31a及31b的对称部分31的上端。基本上，其结构及在反射板19上的锚定可类似于所述第一偶极辐射器23的情况来实施。在该辐射器上半偶极部分及对称部分的长度及半支架的高度用相应于发送900MHz频带范围所需的辐射图来调整，因此该偶极的长度是第一天线装置7’长度的两倍。
需要的话，在各个天线装置对称部分的上端可设置一个非导电的固定件35，它使两个对称的半部分彼此相对地固定，这仅用来改善天线装置的稳定性(图5)。
一个公共的同轴电缆1’首先从在图4中未详细表示的同轴连接点1出发，被引导到分支点或星点5上，如亦在图4中表示的。
然后两个分支导体5’，5’’从这个星点5出发连接到两个辐射器7’，7’’，其中这两个分支导体5’，5’’中的每一个在图示的实施例中实质上平行于辐射器7’，的对称半部分25b及辐射器7’’的对称半部分31b并靠近这两者延伸。如从附图中可看到的，在这种偶极天线上馈入点通常是这样的，即(尤其可从图5的概示图看到)同轴的分支导体5’及5’’的外导体5’a及5’’a在一个半偶极、如半偶极23b的高度上被电连接到馈入点12’a上，及超过该相应半偶极23b伸出的内导体5’b(或天线装置7’’的内导体5’’b)通过一个连接桥板39’(或39’’)在其内侧上与第二半偶极23a或29a形成电连接。由此可实现所需的公知对称馈入点12’(或12’’)。
最后，在第一辐射器7’的两个对称半部分25a及25b之间及在第二辐射器7’’的两个对称半部分31a及31b之间各设有一个所述短路部分41’及41’’，对于它们的长度及布置将这样地选择，即通过它们可调整构成一体(集成)的、如带通滤波器类型的频率选择单元11’及11’’，以使得这两个辐射器即这两个频率选择单元相互阻塞。因此，通过这样构成的频率选择单元可以实现对由另一辐射器发送或接收的频带范围的阻塞作用，以致对于另一频带范围来说另一频率选择单元(带通滤波器)空载地工作。通过所述短路部分41’及41’’对称部分的有效长度将被限制在从相应短路部分41’或41’’的上侧到偶极辐射器23或29的高度的距离上。换言之，反射器本身设在该短路部分的高度(即短路部分的上侧)上。
天线或分支导体5’的电长度加上从馈入位置12’或12’a到短路部分41’的对称部分的电长度(这里相应于对称部分的长度)，或天线或分支导体5’’的相应电长度加上从馈入位置12’’或12’’a到短路部分41’’的对称部分的长度被设置成一个长度，即其和值各满足下列公式：
第一天线装置7’，9’的电长度：
    L1(GSM1800)=λ2/4+n·(λ2/2)    及
第二天线装置7’’，9’’的电长度：
    L2(GSM900)=λ1/4+n·(λ1/2)
式中λ2是相应于GSM900标准(在本实施例中)的第二频带范围的波长，及λ1是相应于GSM1800标准(在所述实施例中)的第一频带范围的波长，式中n可取值0，1，2，3，…，即n是一个包括0在内的自然数的数。换言之，譬如对于GSM1800标准的第一天线装置7’，9’的总电长度取决于通过第二天线装置发送的频带的波长，而第二天线装置的总电长度取决于通过第一天线装置发送的频带的波长。
根据所述的实施例可以仅通过对所属分支导体5’，5’’的相应定尺寸及将每个所属短路部分41’，41’’布置在两个相应对称半部分23a，23b或29a，29b中间的合适高度上，即布置在离半偶极的合适距离上，形成一个集成的带通滤波器，而不需要用分立的附加带通滤波装置。
因为如上所述，在从分支点5经过上馈入点到相应半偶极高度的总电导体长度加上从该馈入点到所属短路部分41’，41’’的上端的长度被确定为实现阻塞或空载功能的尺寸，该短路部分的长度及宽度可以不同地构成。因此相应短路部分41’，41’’的长度或高度也可有不同的选择，其中该短路部分还用于整个结构的机械强度及刚度，譬如还起到所需振动阻尼的作用。
该实施例是用来说明一个两频带天线的，但是该实施例也可普遍地转用于包括多于两个频带的天线，即普遍地用于多频带天线。

Claims (10)

1．多频带天线，具有至少一个第一及一个第二天线装置(7’，7’’)，用于发射或接收，其中至少第一及第二天线装置(7’，7’’)具有偶极结构，及其中所属的半偶极(23a，23b；29a，29b)通过对称部分(25，31)被安装和/或被保持在一个基板或反射器(19)上，其中通过一个公共天线输入导线(1’)及一个分支连接(5)实现信号馈入，及对此还设有至少两个频率选择单元(11’，11’’)，每个频率选择单元阻塞通过其它天线装置(7’，7’’)传送的频带范围，其特征在于：
-频率选择单元(11’，11’’)被集成在相应的天线装置(7’，7’’)中，及
-用于每个所属偶极天线装置(7’，7’’)的频率选择单元(11’，11’’)通过相关对称部分(25，31)的有效电长度、及分支点(5)与设有偶极结构的所属天线装置(7’，7’’)上馈入点(12)之间的所属分支导体(5’，5’’)的电长度构成。
2．根据权利要求1的多频带天线，其特征在于：分支导体(5’，5’’)的电长度加上对称部分(25，31)的有效长度得到一个总的电长度，该总电长度的值与公式
λi/4+n·(λi/2)
之值的偏差小于40％，最好小于30％、小于20％、小于10％，尤其小于5％或小于1％，其中对于相应的天线装置(7’或7’’)波长λ1相应于通过至少另一天线装置(7’’或7’)传送的频带的波长，及n=0，1，2，3，…。
3．根据权利要求1或2的多频带天线，其特征在于：在一个相应天线装置(7’，7’’)的两个对称半部分(25a，25b或31a，31b)中间设有一个与这两个对称半部分(25a，25b或31a，31b)相连接的短路单元(41’，41’’)。
4．根据权利要求3的多频带天线，其特征在于：相应的天线或辐射装置(7’，9’，7’’，9’’)由一个反射器(19)保持，其中该保持装置(24；30)的高度大于所属天线装置(7’，7’’)对称部分(25，31)有效电长度，该有效电长度由辐射器(9’，9’’)及所属短路单元(41’，41’’)之间的距离来确定。
5．根据权利要求3或4的多频带天线，其特征在于：短路单元(41’，41’’)的高度与辐射器(9’，9’’)及反射器(19)之间的总距离相比小于50％，最好小于该辐射器(9’，9’’)的保持装置(24；30)总高度的40％。
6．根据权利要求3至5中任一项的多频带天线，其特征在于：短路单元(41’，41’’)由导电块，导电桥或其它的连接件组成，尤其是金属块，它的厚度相应于所属各个对称半部分(25a，25b；31a，31b)的距离。
7．根据权利要求3至6中任一项的多频带天线，其特征在于：短路单元(41’，41’’)被焊在两个对称半部分(25a，25b；31a，31b)之间。
8．根据权利要求1至7中任一项的多频带天线，其特征在于：短路单元(41’，41’’)由夹件和/或螺丝件组成。
9．根据权利要求3至5中任一项的多频带天线，其特征在于：短路单元(41’，41’’)由所属对称半部分(25a，25b；31a，31b)上一个或两个彼此相对的弯曲部分或伸展部分组成，这些部分彼此电连接。
10．根据权利要求1至9中任一项的多频带天线，其特征在于：天线输入导体(1’)及分支导体(5’，5’’)被作成同轴电缆。
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