RU2339131C2 - Антенна с диэлектрическим заполнением - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области электрорадиотехники, в частности к рамочной антенне с диэлектрическим заполнением, предназначенной для работы на частоте более 200 МГц и имеющей множество частот настройки внутри рабочей полосы частот. Антенна содержит цилиндрический диэлектрический сердечник, конструкцию фидера, проходящую через сердечник вдоль его оси, симметрирующее устройство в форме рукава, окружающее один конец сердечника, и спиральные антенные элементы, идущие от места подключения питания к конструкции фидера на другом конце сердечника к кромке симметрирующего устройства. Антенные элементы устроены как пара противолежащих групп, удлиненных спиральных проводящих элементов, каждый из которых содержит по меньшей мере первый и второй проводящие элементы разной электрической длины для формирования множества петлеобразных проводящих каналов. За счет формирования по меньшей мере одного из проводящих элементов каждой группы в виде проводящей полосы, у которой один или оба края изогнуты таким образом, что края полосы не параллельны друг другу и имеют разную электрическую длину, создаются дополнительные режимы резонанса, что приводит к улучшению полосы пропускания. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к антенне с диэлектрическим заполнением, предназначенной для работы на частоте более 200 МГц, в частности к рамочной антенне, имеющей множество частот настройки внутри рабочей полосы частот.

Рамочная антенна с диэлектрическим заполнением описана в заявке №2309592А Великобритании. Несмотря на то, что описанная антенна имеет преимущества с точки зрения изоляции от конструкции, на которой она смонтирована, показатели диаграммы направленности и удельной мощности поглощения для этой антенны ухудшаются при ее использовании, например, в мобильных телефонах близко к голове пользователя, что вызвано общей проблемой маленьких антенн, состоящей в недостаточности полосы пропускания в различных вариантах использования антенны. Улучшение полосы пропускания может быть достигнуто за счет разбиения излучающих элементов на части, имеющие разные электрические длины. Например, как описано в заявке №2321785А Великобритании, каждый отдельный спиральный излучающий элемент может быть заменен парой смежных, по существу параллельных излучающих элементов, подключенных в разных точках к связующему проводнику, связывающему противоположные излучающие элементы. В другом варианте, описанном в заявке №2351850А Великобритании, одиночные спиральные элементы заменены противолежащими с боковых сторон группами элементов, при этом каждая группа имеет пару смежных, имеющих одинаковую протяженность, излучающих элементов в форме параллельных дорожек, имеющих разную ширину для достижения разных электрических длин. С помощью таких изменений витой рамочной антенны с диэлектрическим заполнением достигаются преимущества в отношении полосы пропускания в силу различных парных режимов резонанса, возникающего на различных частотах внутри требуемой рабочей полосы частот.

Задача изобретения состоит в дальнейшем улучшении полосы пропускания.

В рамках данного изобретения предлагается рамочная антенна с диэлектрическим заполнением для работы на частотах, превышающих 200 МГц, содержащая электроизоляционный сердечник из твердого материала, относительная диэлектрическая постоянная которого больше 5, питающее соединение и конструкцию антенного элемента, расположенную на внешней поверхности сердечника или вблизи нее, при этом материал сердечника занимает большую часть объема, ограниченного внешней поверхностью сердечника, а конструкция антенного элемента содержит пару противолежащих с боковых сторон групп удлиненных проводящих элементов, причем каждая группа содержит первый и второй элементы, имеющие по существу одинаковую протяженность, но разные электрические длины на некоторой частоте внутри рабочей полосы частот антенны и соединенные соответствующими первыми концами на участке, расположенном в месте питающего соединения, а вторыми концами - на участке, удаленном от питающего соединения, при этом конструкция антенного элемента дополнительно содержит связующий проводник, связывающий вторые концы первого и второго удлиненных элементов одной группы со вторыми концами первого и второго элементов другой группы, посредством чего первые элементы двух групп формируют часть первого петлеобразного проводящего канала, а вторые элементы двух групп формируют часть второго петлеобразного проводящего канала таким образом, что названные каналы имеют разные соответствующие частоты настройки внутри указанной полосы частот и каждый идет от питающего соединения к связующему проводнику и затем обратно к питающему соединению, при этом по меньшей мере один из указанных удлиненных антенных элементов содержит проводящую полосу, имеющую непараллельные края.

В другом аспекте изобретения предлагается антенна, в которой по меньшей мере один из указанных удлиненных антенных элементов содержит проводящую полосу на внешней поверхности сердечника, при этом противоположные края данной полосы имеют разную длину.

Предпочтительно, край полосы, наиболее удаленный от другого удлиненного элемента или элементов в данной группе, длиннее, чем край, ближний к другому элементу или элементам. Очевидно, что и первый, и второй удлиненные элементы каждой группы могут иметь края различной длины, например, каждый такой элемент, имеющий край, являющийся внешним краем группы, может быть сконфигурирован таким образом, чтобы внешний край был длиннее внутреннего края элемента.

Такая разница в длинах краев может быть достигнута путем формирования каждого такого элемента таким образом, чтобы один из его краев проходил волнистый или изогнутый путь вдоль практически всей длины излучения. Таким образом, в случае витой рамочной антенны, каждая группа элементов которой выполняет половину оборота вокруг центральной оси цилиндрического диэлектрического сердечника, спиральная часть каждого элемента имеет один край, идущий вдоль прямого спирального пути, в то время как другой край идет по пути, отклоняющемуся от прямого спирального пути, например по синусоиде, по зазубренной или сглаженной форме.

Предпочтительно, оба внешних края каждой из групп элементов не следуют строго по спирали, при этом отклонения от спирали равны для обоих краев в любой взятой точке по всей длине группы элементов, так что общая ширина группы в любой взятой точке по существу одинакова. Очевидно, что внешние края могут быть сформированы таким образом, чтобы быть параллельными по меньшей мере на большей части длины группы элементов.

Подобные конструкции используют выявленные заявителем преимущества, состоящие в том, что излучающие элементы разной электрической длины, сгруппированные и имеющие по существу одинаковую протяженность, имеют основные режимы резонанса, соответствующие не только отдельным элементам, расположенным рядом, но также соответствующие элементам как единому сочетанию. Соответственно, если каждая группа элементов имеет два смежных удлиненных излучающих элемента, имеющих по существу одинаковую протяженность, то в этом случае существует основной режим резонанса, соответствующий одной из дорожек, другой основной режим резонанса, соответствующий другой дорожке, и третий основной режим резонанса, соответствующий комбинированному элементу, представленному двумя дорожками вместе. Частота третьего резонанса может регулироваться с помощью асимметричного изменения длин краев элементов. В частности, с помощью удлинения внешних краев двух элементов каждой группы частота третьего резонанса может быть изменена в большей степени, нежели резонансные частоты, соответствующие отдельным дорожкам. Необходимо отметить, что значение третьей частоты резонанса может быть приближено к значениям других резонансных частот таким образом, что все три частоты объединяются и формируют более широкую полосу с уменьшенными вносимыми потерями, чем та, которая может быть достигнута с помощью описанных выше прототипов антенн, по меньшей мере, для данного типа резонанса (то есть в случае сбалансированных режимов резонанса в предпочтительной антенне).

Одним из предпочтительных вариантов реализации данного изобретения является описанная выше антенна, имеющая группы противолежащих с боковых сторон удлиненных антенных элементов, при этом в каждую группу входят два смежных антенных элемента. В этом случае удлиненные элементы каждой пары имеют разные электрические длины и определяют канал, идущий между ними и имеющий параллельные стороны, при этом каждый элемент имеет изогнутый внешний край.

В альтернативном варианте реализации изобретения каждая группа удлиненных антенных элементов имеет три расположенных рядом удлиненных элемента. В этом случае каждая группа содержит внутренний элемент и два внешних элемента. Предпочтительно, чтобы наружные края двух внешних элементов каждой группы были изогнуты или каким-либо другим образом отклонены от линии, параллельной соответствующим внутренним краям, при этом внутренний элемент должен иметь параллельные стороны. Еще более предпочтительно, чтобы по меньшей мере один из внешних элементов каждой группы имел отклонения по внешнему и по внутреннему краю, при этом амплитуда отклонений внешнего края должна быть больше, чем амплитуда отклонений внутреннего края.

Использование группы из двух элементов с непараллельными краями позволяет достичь относительной ширины полосы частот, превышающей 3% при вносимых потерях -6 дБ. Варианты реализации с тремя или более элементами в группе позволяют достичь дополнительного выигрыша в полосе пропускания в части относительной ширины полосы частот и/или вносимых потерь.

Описанные выше антенны имеют применение на частотно-разделенных дуплексных участках приемных и передающих полос частот IMT-2000 3-G (2110-2170 МГц и 1920-1980 МГц). Кроме того, такие антенны могут применяться в полосах частот других стандартов мобильной связи, таких как GSM-1800 (1710-1880 МГц), PCS 1900 (1850-1990 МГц) и Bluetooth LAN (2401-2480 МГц).

Ниже приводится описание изобретения со ссылками на следующие рисунки:

Фиг.1 - перспективный вид антенны с диэлектрическим заполнением, имеющей две противолежащие с боковых сторон группы удлиненных спиральных излучающих элементов;

Фиг.2 - диаграмма, иллюстрирующая три резонанса на основной частоте, полученных с помощью антенны, изображенной на Фиг.1, и показывающая источники формирования этих резонансов;

Фиг.3А, 3В и 3С - это соответственно вид сверху антенны в соответствии с изобретением, вид антенны сбоку и "шаблонный" вид цилиндрической поверхности антенны, приведенный к виду сверху.

Фиг.4 представляет собой диаграмму (аналогичную диаграмме, показанной на фиг.2), демонстрирующую резонансы, получаемые с помощью антенны, показанной на фиг.3А-3С с указанием источников их образования;

Фиг. с 5А по 5С - соответственно вид сверху, вид сбоку и "шаблонный" вид второй антенны в соответствии с изобретением;

Фиг.6 - другая диаграмма, аналогичная одной из частей фиг.2, демонстрирующая происхождение резонансов антенны, показанной на фиг. с 5А по 5С;

Фиг.7 - диаграмма, иллюстрирующая резонансы, которые могут быть получены с помощью антенны, изображенной на фиг. с 5А по 5С.

Как видно из фиг.1, антенна, устройство которой аналогично устройству антенны, описанной в заявке №2351850А Великобритании, имеет конструкцию антенных элементов, содержащую пару противолежащих с боковых сторон групп 10АВ, 10CD удлиненных излучающих антенных элементов 10АВ, 10CD. Термин "излучающий" используется в данном описании для характеристики антенных элементов, которые при подсоединении антенны к источнику радиочастотной энергии излучают энергию в окружающее антенну пространство. Очевидно, что применительно к антенне для приема радиочастотных сигналов термин "излучающие элементы" относится к элементам, подводящим энергию из окружающего антенну пространства к проводникам антенны для подачи на приемник.

В данном варианте реализации изобретения каждая группа элементов содержит два одинаково протяженных, смежных и по существу параллельных антенных элемента 10А, 10В, 10С, 10D, расположенных на внешней цилиндрической поверхности сердечника 12 антенны, изготовленного из керамического диэлектрического материала, имеющего относительную диэлектрическую проницаемость больше 5, обычно - 36 или более. Сердечник 12 имеет осевой канал 14 с внутренним металлическим покрытием, при этом в канале 14 располагается осевой внутренний питающий проводник 16, окруженный диэлектрической изолирующей оболочкой 17. Внутренний проводник 16 и указанное покрытие вместе формируют конструкцию коаксиального фидера, проходящего в осевом направлении через сердечник 12 от дистальной торцевой поверхности 12D сердечника и выходящего в виде коаксиальной фидерной линии 18 из проксимальной торцевой поверхности 12Р сердечника 12. Конструкция антенных элементов содержит соответствующие радиальные элементы 10AR, 10BR, 10CR, 10DR, сформированные как проводящие дорожки на дистальной торцевой поверхности 12D сердечника, соединяющие дистальные концы элементов с 10А по 10D с конструкцией фидера. Удлиненные излучающие элементы с 10А по 10D, включая их соответствующие радиальные части, имеют примерно одинаковую физическую длину, при этом каждый элемент содержит спиральную проводящую дорожку, выполняющую пол-оборота вокруг оси сердечника 12. Каждая группа элементов содержит первый элемент 10А, 10С одной ширины и второй элемент 10В, 10D другой ширины. Различие в ширине приводит к различию в электрических длинах вследствие разной скорости распространения волны.

Для формирования полных проводящих контуров каждый антенный элемент с 10А по 10D соединяется с ободком 20U общего потенциально заземленного проводника в форме проводящего рукава 20, охватывающего проксимальный конец сердечника 12 в качестве связующего проводника для элементов с 10А по 10D. Рукав 20 в свою очередь соединен с покрытием осевого канала 14 за счет нанесения проводящего покрытия на проксимальную торцевую поверхность 12Р сердечника 12. Таким образом, первый проводящий контур в 360° формируется из элементов 10AR, 10А, ободка 20U и элементов 10С и 10CR, а второй проводящий контур в 360° формируется из элементов 10BR, 10В, ободка 20U и элементов 10D и 10DR. Каждый контур идет от одного проводника фидерной конструкции вокруг сердечника к другому проводнику фидерной конструкции. Частота настройки одного контура слегка отличается от частоты настройки другого контура.

На любом поперечном сечении антенны первый и второй антенные элементы первой группы 10АВ по существу диаметрально противоположны соответствующим первому и второму элементам второй группы 10CD. Необходимо отметить, что поскольку каждая спиральная часть представляет собой половину оборота вокруг оси сердечника 12, то первые концы спиральных частей каждой проводящего контура находятся примерно в той же плоскости, что и вторые концы, при этом данная плоскость включает ось сердечника 12. Необходимо дополнительно отметить, что по периферии сердечника интервал между соседними элементами каждой группы меньше, чем интервал между группами. Таким образом, элементы 10А и 10В расположены ближе друг к другу, чем к элементам 10С, 10D.

Проводящий рукав 20 охватывает проксимальную часть сердечника 12 антенны, окружая фидерную конструкцию 18, при этом материал сердечника практически полностью заполняет пространство между рукавом 20 и металлическим покрытием осевого канала 14. Комбинация рукава 20 и проводящего покрытия образует симметрирующее устройство таким образом, что сигналы, сформированные фидерной конструкцией 18 в линии передачи, преобразуются из несбалансированного состояния на проксимальном конце антенны в сбалансированное состояние на осевой позиции над плоскостью верхнего ободка 20U рукава 20. Для достижения этого эффекта осевая длина рукава является такой, что если материал нижележащей части сердечника имеет относительно большую диэлектрическую проницаемость, симметрирующее устройство имеет электрическую длину λ/4 или 90° в полосе рабочих частот антенны. Поскольку материал сердечника антенны характеризуется искажающим эффектом, кольцевое пространство, окружающее внутренний проводник, заполнено изолирующим диэлектрическим материалом, имеющим относительно небольшую диэлектрическую проницаемость, при этом фидерная конструкция 18, удаленная от рукава, имеет небольшую электрическую длину. Дополнительный эффект рукава 20 состоит в том, что для частот, находящихся в области рабочих частот антенны, ободок 20U рукава 20 эффективно изолирован от "земли", представленной внешним проводником конструкции фидера. Это приводит к тому, что токи, текущие между антенными элементами с 10А по 10D, в основном ограничены частью ободка. Таким образом, когда антенна резонирует в сбалансированном режиме, рукав действует как заграждающий фильтр.

Поскольку первый и второй антенные элементы каждой группы 10АВ, 10CD имеют разные электрические длины на конкретной частоте, проводящие контуры, сформированные этими элементами, также имеют разные электрические длины. В результате антенна резонирует на двух разных частотах настройки, при этом рабочие частоты зависят от ширины элементов. Как показано на фиг.1, по существу параллельные элементы каждой группы идут от питающего соединения на дистальной торцевой поверхности сердечника к ободку 20U рукава 20 симметрирующего устройства, образуя таким образом межэлементный канал 11AB, 11CD или щель между элементами каждой группы.

Длины каналов отрегулированы таким образом, чтобы достигалась достаточная изоляция одной проводящей дорожки от другой на соответствующих им частотах настройки. Это достигается путем формирования каналов с электрической длиной λ/2 или nλ/2, где n - нечетное целое число. В результате электрические длины каждого края проводников с 10А по 10D, ограничивающих каналы 11AB, 11CD, также составляют λ/2 или nλ/2. На частоте настройки одного из проводящих контуров стоячая волна устанавливается по всей длине резонансного контура, при этом в зонах, смежных с окончаниями каждого из λ/2 каналов, то есть в районах окончаний антенных элементов, значения напряжения равны. Когда резонирует один из контуров, антенные элементы, составляющие часть нерезонирующего контура, изолированы от смежных резонирующих элементов, при этом равенство напряжений на любых концах нерезонирующих элементов приводит к нулевому значению тока. Когда резонирует другая проводящая дорожка, другой контур таким же образом изолирован от резонирующего контура. В итоге на частоте настройки одной из проводящих дорожек возбуждение на этой дорожке возникает одновременно с изоляцией от другой дорожки. В результате по меньшей мере два полностью различных резонанса достигаются на разных частотах благодаря тому, что каждая цепь минимально нагружает проводящую дорожку другой цепи в момент резонанса другой цепи. Фактически вокруг сердечника образуются две или более взаимно изолированные дорожки с низким сопротивлением.

Каналы 11AB, 11CD расположены главным образом между антенными элементами 10А, 10В и 10С, 10D соответственно на относительно небольшом расстоянии от рукава 20. Обычно для каждого канала длина части канала, расположенной между элементами, составляет не менее 0,7L, где L - общая длина канала.

Другие свойства антенны, изображенной на Фиг.1, описаны в вышеупомянутых заявках №2351850А и 2309592А Великобритании, описания которых включены в данное описание в виде ссылок.

Заявителями было обнаружено, что антенна, изображенная на Фиг.1, имеет три сбалансированных режима резонанса на основной частоте. На Фиг.2 изображен график зависимости вносимых потерь (S11) от частоты, а также показана часть одной из групп антенных элементов 10А, 10В, в которой они контактируют с ободком 20U рукава 20 (см. Фиг.1). Каждый отдельный элемент 10А, 10В порождает соответствующий резонанс 30А, 30В. Электрические длины элементов таковы, что эти резонансы являются близкими друг к другу и связанными. Каждый из этих резонансов имеет соответствующий ему ток в соответствующем излучающем элементе 10А, 10В, который в свою очередь индуцирует соответствующее магнитное поле 32А, 32В вокруг элемента 10А, 10В и проходит через щель 11AB, как показано на Фиг.2. Заявителями было обнаружено существование третьего режима резонанса, который также является сбалансированным резонансом, при этом соответствующий данному резонансу ток является общим для элементов 10А, 10В, а соответствующее индуцируемое магнитное поле 32С окружает группу 10АВ элементов 10А, 10В, не проходя при этом через канал или щель 11АВ между двумя элементами 10А, 10В.

При наличии индивидуальных дорожек связь между резонансами 30А, 30В может быть отрегулирована путем регулирования длины канала 11AB, который изолирует две дорожки друг от друга. Как правило, канал формируют таким образом, что он входит на небольшое расстояние в рукав 20. Это позволяет каждому спиральному элементу 10А, 10В работать как полуволновая резонансная линия, получающая питание на дистальной торцевой поверхности сердечника 12 (Фиг.1) и замкнутая накоротко на другом конце, то есть на конце, где спиральный элемент пересекается с ободком 20U рукава 20, таким образом, что либо (а) резонансные токи могут существовать на любом элементе, либо (б) токов не существует из-за отсутствия условий возбуждения.

Как было раскрыто выше, частоты резонансов, соответствующих отдельным элементам 10А, 10В, определяются шириной соответствующих дорожек, которая, в свою очередь, соответствует скорости волны переносимых сигналов.

Заявителями было обнаружено, что частоту третьего резонанса 30С можно изменять иначе, чем частоты резонансов отдельных элементов 30А, 30В.

В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения это осуществляется путем формирования спиральных элементов 10А, 10В, 10С и 10D таким образом, что их внешние края изогнуты по отношению к соответствующим им спиральным дорожкам, как показано на Фиг. с 3А по 3С. Как видно из Фиг.3С, направленные наружу края 10АО, 10ВО, 10СО, 10DO каждого из спиральных элементов с 10А по 10D отклоняются по синусоиде от спиральной дорожки по всей длине элементов. Внутренние края элементов с 10А по 10D в данном варианте реализации идут строго по спирали параллельно друг другу по противоположным краям каналов 11АВ, 11CD. Синусоидальные дорожки внешних краев элементов каждой группы также параллельны. Это связано с тем, что в любой точке вдоль элементов 10А, 10В или 10С, 10D группы отклонения соответствующих внешних краев имеют одинаковое направление. Отклонения имеют также одинаковые амплитуду и шаг.

Эффект от изгиба внешних краев элементов 10А, 10В, 10С, 10D состоит в сдвиге собственной частоты общего токового режима до частоты, зависящей от амплитуды изгиба. В результате режим резонанса с общим током, создающий резонанс 30С (Фиг.2), имеет наибольшую плотность тока на внешних краях с 10АО по 10DO, при этом изменение амплитуды изгиба регулирует частоту резонанса 30С в большей степени, нежели частоты отдельных элементов (то есть резонансов 30А, 30В на Фиг.2). Как можно видеть из сравнения Фиг.2 и Фиг.3С, это происходит из-за того, что токи, соответствующие режиму общего тока и осуществляющие резонанс 30С, направлены вдоль двух изгибающихся краев 10АО, 10ВО; 10СО, 10DO, а не вдоль одного изгибающегося края и одного прямого края, как в случае с отдельными элементами с 10А по 10D.

Описанное изменение длины внешних краев элементов с 10А по 10D может быть использовано для сдвига третьего резонанса 30С ближе к резонансам 30А и 30В, как показано на Фиг.4, для получения наиболее предпочтительных характеристик вносимых потерь, покрывающих полосу частот. В частном примере, показанном на Фиг.6, антенна имеет рабочий диапазон частот, совпадающий с приемной полосой IMT-2000 3-G от 2110 до 2170 МГц, при этом достигается относительная ширина полосы частот 3% при -9Дб.

В альтернативном варианте реализации изобретения каждая группа антенных элементов может включать три удлиненных элемента 10Е, 10F, 10G, 10Н, 10I и 10J, как показано на Фиг. с 5А по 5С, на которых представлены виды, соответствующие видам на Фиг. с 3А по 3С по отношению к первому варианту реализации.

Как и на предыдущих фигурах, каждый элемент имеет соответствующую радиальную часть с 10ER по 10JR, соединенную с конструкцией фидера, и каждый элемент заканчивается на ободке 20U рукава 20. Элементы в каждой группе 10Е, 10F, 10G, 10Н, 10I и 10J отделены друг от друга полуволновыми каналами 11EF, 11FG; 11 HI, 11IJ, которые, также как и в первом варианте реализации, идут от дистальной поверхности 12D сердечника по направлению в рукав 20, как показано на рисунке.

Дополнительно, также как и в варианте реализации, изображенном на Фиг. с 3А по 3С, элементы в каждой из групп имеют различную среднюю ширину, при этом каждый элемент в каждой из групп имеет элемент соответствующей ширины в другой группе, а элементы одинаковой средней ширины являются диаметрально противоположными поперек сердечника с противоположных сторон от оси сердечника. В этом случае наиболее узкими являются элементы 10ER и 10HR. Следующие, более широкие элементы отмечены как 10GR и 10JR, наиболее же широкими являются элементы 10FR и 10IR, расположенные в середине соответствующих групп.

На схеме, изображенной на Фиг.6, видно, что в дополнение к токам в отдельных элементах каждой группы, вызывающих соответственным образом индуцированные магнитные поля 30D, 30Е и 30F, трехэлементная структура создает общие режимы тока, соответствующие токам, общим для соответствующих пар элементов (создающим магнитные поля 30G и 30Н), и токам, общим для всех трех элементов (создающим магнитное поле, изображенное на Фиг.6 как поле 30I). Из этого следует, что такая антенна имеет шесть основных сбалансированных режимов резонанса, которые при соответствующей корректировке ширины элементов с 10Е по 10J и соответствующем изгибании краев элементов могут быть сведены вместе в виде совокупности парных резонансов, как показано на Фиг.7. В этом случае антенна конфигурируется таким образом, чтобы создавать резонансы, формирующие рабочий диапазон частот, соответствующий полосе от 1710 до 1880 МГц стандарта GSM1800.

Как видно из Фиг.5С, в данном варианте реализации изобретения внешние элементы каждой группы имеют изогнутые внешние края. На практике внутренние края внешних элементов 10Е, 10G; 10Н, 10J также могут быть изогнуты, но с меньшей амплитудой, нежели изогнутые внешние края. Края внутренних элементов 10F, 10I в этом случае имеют форму спирали.

Несмотря на то, что полоса пропускания антенны может быть увеличена с использованием описанной выше технологии, некоторые варианты использования могут требовать еще большей полосы пропускания. Например, в сети 3-G полосы частот для приема и передачи, как предписано стандартом IMT-2000 для распределения частот, являются соседними полосами, которые в зависимости от требуемых характеристик могут не покрываться единственной антенной. Поскольку антенны с диэлектрическим заполнением, описанные выше, слишком малы для частот 3-G-диапазона, возможна установка множества таких антенн в одном мобильном телефоне. Описанные выше антенны являются антеннами со сбалансированным режимом и при использовании они изолированы от "земли" телефонной трубки. Можно использовать первую антенну, покрывающую полосу передачи, и вторую антенну, покрывающую полосу приема, при этом каждая антенна имеет фильтрующие характеристики (как показано на графиках, включенных в рисунки настоящей заявки) для отфильтровывания других полос. Это позволяет обходиться без дорогого диплексорного фильтра, обычно используемого в подобной ситуации (то есть от широкополосной антенны и диплексора).

Claims (19)

1. Антенна с диэлектрическим заполнением для работы на частотах, превышающих 200 МГц, содержащая электроизоляционный сердечник из твердого материала с относительной диэлектрической проницаемостью, большей 5, питающее соединение и конструкцию антенного элемента, расположенную на внешней поверхности сердечника или вблизи нее, при этом материал сердечника занимает большую часть объема, ограниченного внешней поверхностью сердечника, а конструкция антенного элемента содержит пару противолежащих с боковых сторон групп удлиненных проводящих элементов, причем каждая группа содержит первый и второй удлиненные элементы по существу одинаковой протяженности, имеющие разные электрические длины на некоторой частоте внутри рабочей полосы частот данной антенны и соединенные соответствующими первыми концами в области питающего соединения, а соответствующими вторыми концами - в области, удаленной от питающего соединения, при этом конструкция антенного элемента дополнительно содержит связующий проводник, связывающий вторые концы первого и второго удлиненных элементов одной группы со вторыми концами первого и второго элементов другой группы, посредством чего первые элементы двух групп формируют часть первого петлеобразного проводящего канала, а вторые элементы двух групп формируют часть второго петлеобразного проводящего канала таким образом, что названные каналы имеют разные соответствующие частоты настройки внутри названной полосы частот и каждый идет от питающего соединения к связующему проводнику, а затем - обратно к питающему соединению, при этом по меньшей мере один из указанных удлиненных антенных элементов содержит проводящую полосу на внешней поверхности сердечника, причем противоположные края указанной проводящей полосы имеют разную длину.

2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что указанная проводящая полоса или каждая из таких полос имеет противоположные края разной длины в силу того, что они не параллельны.

3. Антенна по п.1 или 2, отличающаяся тем, что край указанной полосы, наиболее удаленный от другого удлиненного элемента или элементов в своей группе, имеет большую длину, чем край, наиболее близкий к другому удлиненному элементу или элементам в своей группе.

4. Антенна по п.1 или 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере один край проводящей полосы изогнут.

5. Антенна по п.1 или 2, отличающаяся тем, что первый и второй удлиненные элементы каждой группы имеют край, являющийся внешним краем группы и оба внешних края длиннее, чем внутренние края указанных элементов группы.

6. Антенна в соответствии с п.5, отличающаяся тем, что указанные внешние края каждой группы по существу параллельны друг другу.

7. Антенна по п.3, отличающаяся тем, что более длинные края изгибаются на большей части своей длины.

8. Антенна по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждая группа удлиненных антенных элементов содержит два смежных элемента.

9. Антенна в соответствии с п.8, отличающаяся тем, что удлиненные элементы каждой пары имеют разные электрические длины и образуют между собой канал с параллельными сторонами, при этом каждый элемент имеет изогнутый внешний край.

10. Антенна по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждая группа удлиненных антенных элементов содержит три указанных удлиненных элемента, расположенных рядом.

11. Антенна в соответствии с п.10, отличающаяся тем, что обращенные наружу края внешних элементов каждой группы изогнуты, при этом внутренний элемент имеет параллельные края.

12. Антенна в соответствии с п.10, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из внешних элементов каждой группы имеет изогнутый внешний край и изогнутый внутренний край, при этом амплитуда изгибания внешнего края больше амплитуды изгибания внутреннего края.

13. Антенна по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждый из указанных удлиненных антенных элементов идет от питающего соединения к связующему проводнику и имеет электрическую длину, составляющую примерно половину длины волны на некоторой частоте внутри рабочей полосы частот данной антенны.

14. Антенна в соответствии с п.13, отличающаяся тем, что сердечник имеет форму цилиндра, а питающее соединение содержит окончание фидера на торцевой поверхности сердечника, при этом большая часть каждого из указанных удлиненных антенных элементов содержит спиральный проводник, выполняющий половину оборота вокруг сердечника и центрованный по оси сердечника, а связующий проводник содержит кольцевой проводник, расположенный вокруг сердечника и центрованный по оси сердечника.

15. Антенна в соответствии с п.14, отличающаяся тем, что содержит осевую конструкцию фидера, проходящую через сердечник от питающего соединения на первой торцевой поверхности сердечника до второй торцевой поверхности сердечника, при этом связующий проводник содержит проводящий рукав, соединяющий указанные вторые концы удлиненных элементов с конструкцией фидера в месте, удаленном от указанного питающего соединения.

16. Антенна по п.1 или 2, имеющая относительную ширину полосы частот по меньшей мере 3% при вносимых потерях - 6 дБ.

17. Рамочная антенна с диэлектрическим заполнением для работы на частотах, превышающих 200 МГц, содержащая электроизоляционный сердечник из твердого диэлектрического материала с относительной диэлектрическую проницаемостью больше 5, питающее соединение и устройство антенного элемента, расположенное на внешней поверхности сердечника или рядом с ней, при этом сердечник имеет торцевые и боковые поверхности и ось симметрии, проходящую через торцевые поверхности, а конструкция антенного элемента содержит пару противолежащих с боковых сторон групп удлиненных антенных элементов, причем каждая группа формирует часть каждой из множества петлеобразных проводящих каналов, идущих от первого ко второму входу питающего соединения, и содержит первый и второй удлиненные излучающие элементы, имеющие по существу одинаковую протяженность, но разную электрическую длину на некоторой частоте внутри рабочей полосы частот данной антенны, и идущие рядом друг с другом по боковым поверхностям сердечника или рядом с этими поверхностями, при этом по меньшей мере один из указанных удлиненных элементов, находящийся на боковой поверхности или рядом с ней, содержит проводящую полосу, имеющую непараллельные края, так что ее противоположные края имеют разные длины.

18. Антенна в соответствии с п.17, отличающаяся тем, что питающее соединение расположено на одной из торцевых поверхностей сердечника, а указанные удлиненные элементы группы соединены с питающим соединением питания с помощью множества соединительных элементов, находящихся на торцевой поверхности или рядом с ней.

19. Антенна в соответствии с п.17 или 18, отличающаяся тем, что указанная полоса имеет непараллельные края по меньшей мере на большей части своей длины на соответствующей боковой поверхности или поверхностях сердечника.

Images