TW200402168A - Low profile, dual polarized/pattern antenna - Google Patents

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200402168 玖、發明說明： C發明戶斤Λ之技卿々焉域】 發明領域 本發明係關於一種天線系統，該系統可以被使用於車 輛上以便跟人造衛星以及地面系統通作。 【先前技術3 發明背景 當前需要一種能夠跟人造衛星以及地面系統通信之天 線及/或天線系統。此類需求之一範例是直接廣播衛星(DBS) 10無線電，於其中無線電信號自人造衛星被播放並且被置放 於車輛上之接收器所接收，同時也被自該處轉播該信號到 相同的車輛上之地面中繼器所接收。一般，DBS使用圓形 極化，因此車輛能夠由任何方位接收該發射。但是，地面 網路通常以線性垂直極化而發射。如果人造衛星通訊失效 15 (例如，如果該人造衛星被建築物或任何人造或天然的物體 遮掩的話），則地面轉播信號能夠被用以填充該人造衛星信 號之間的空隙。 由於人造衛星可用的低功率以及與移動式無線通訊相 關之問題，DBS無線電系統通常具有窄頻寬(大約。另 20 一方面，天線通常被設計成具有至少幾個百分點的頻寬以 因應製造上可能的誤差。為此原因，被使用以接收DBS無 線私彳§號之天線通常將具有比相關（人造衛星和地面上）信 號較寬的頻寬，因此DBS信號之各成份實質上可被認為是 在相同頻率。 200402168 需要一種天線或天線系統，其能夠接收具有圓形極化 及/或線性垂直極化之無線電頻率信號。更進一步，該天線 或天線系統最好能夠於此兩種功能上利用不同之發射圖 型。該天線或天線系統應該具有以人造衛星接收所需要之 5仰角而朝向天空發射的圓型極化之發射圖型波瓣，並且也 具有一供地面中繼器接收之朝向水平的線性極化發射圖型 波瓣。 目前，已有天線能夠執行此兩種功能。此類天線之一 範例是象限式螺旋天線，其包含四組以螺旋式形狀捲繞之 10導線。此類天線之缺點是，它一般將自被裝置處之任何表 面突出超過半個波長，並且，如果，它是以此方式被裝設 在一車輛的外部表面上，則將造成一不悅目及不合流體動 力的垂直結構。 然而此處所披露之天線，只需從車輛頂部伸出甚至不 15到四分之一波長即可進行此兩種功能。它能夠如同具最佳 天線圖型之雙重圓形/線性極化天線-般地進行人造衛星 及地面的連繫。 f發明提供1同時作為頂部負載單極模式及第二共 振螺幵7線圈板式之螺形線圈天線的操作方法。 2〇 先别技術包含： ⑴吳國專利編銳5313216之由Wang等人提出並被授權 予Georgm技術研究公司之“多八角形微條天線，，。此專利說 明一種在0.02人。鱼〇1、 b、0·! Ac之間的微條天線，其中Ac是在接 地平面上之取小和最大操作頻率之間的波長之幾何平均 6 200402168 值。雖然此專利說明一種裝設在接地平面上之螺形線圈天 線，但它並未建議以雙重模式操作或者將該螺形線圈作為 一種頂部負載單極模式操作。 (2) 美國專利編號4051477之“寬束微條發射器，，，由lr 5 MurPhy，G.G· Sanford提出，並授權予Ball兄弟研究公司。 此專利說明藉由升高在支座上之接地平面上方的一組天線 以改善一天線低角度發射之方法。 (3) Nakano等人提出之“利用引導平面反射器支援之螺 形線圈天線”，其發佈於1986年6月之IEEE天線與傳輸學 10 報，第34集，編號6，頁數791〜796。 (4) Wang，等人提出之“多八角形螺形線圈模式微條天 線之設計”，其發佈於1991年3月之IEEE天線與傳輸學報， 第39集，編號3，頁數332〜335。此文章為所說明之美國專 利編號5,313,216之螺形線圈天線組態提供更多的權衡結 15 果。 (5) Corzine 等人於 1990 年在 Norwood，MA ; Artech

House提出之“四組臂部螺形線圈天線。此書涵蓋四組臂部 螺形線圈天線之許多論點。此書引證許多在螺形線圈天線 以及饋送網路方面之最先發展。 20 (6)C· Balanis，等人提出之“天線理論之分析與設計”， 其公佈於1997，紐約之John Wiley and Sons出版，第二版。 其相關技術包含以下的專利申請，該等專利申請已被 授權予本發明之受讓人： (l)D.F. Sievenpiper ； H.P. Hsu ； J.H. Sehaffner ； G.I. 7 200402168

Tangonan，“一種同時供人造衛星及地面系統通訊之天線 系統“，於2001年7月建檔之美國專利申請編號〇9/905,795 (代理人編號6丨8378_3) ’其之揭不配合此處之參考。本申請 披露，在Hi-Z表面上之天線系統能夠接收垂直地並且圓形 5 地被極化RF信號。 (2)D.F. Sievenpiper ； H.P. Hsu ； J.H. Sehaffner ； G.I. Tangonan，“一種提供天線增加低角度發射之方法”，於 2001年7月13日建檔之美國專利申請編號〇9/9〇5,796 (代理 人編號618350-5) ’其之揭不配合此處之茶考。本申請披露， 10 能夠接收垂直地並且圓形地被極化RF信號之交叉電槽天 線0 (3)D.F· Sievenpiper，“供車輛通訊之低輪廓電槽天線及 其設計與製造方法”，於2001年4月10日建檔之美國專利申 請編號09/829,192 (代理人編號618379-1)，其之揭示配合此 15處之參考。本申請披露，能夠接收垂直地並且圓形地被極 化RF信號之低輪廓電槽天線。 L 明内3 發明概要 20 在一論點中，本發明採用一組螺形線圈天線，以提供 在螺形線圈主軸大約30至70度方向之圓形極化信號及同時 在接近螺形線圈平面方向之線性極化信號之有效的發射及 /或接收。在較佳實例中’螺形線圈天線在朝向該螺形線圈 主軸45度方向之圓形極化信號提供有效的發射或接收。以 此兩種方式激勵螺形線圈天線將能同時接收圓形及線性極 8 200402168 化k號。一種饋送網路最好被使用，其具有兩組被引導至 無線電發射器及/或無線電接收器的輸出端。如果天線系統 被使用以接收並發射信號，則一組收發器可被使用。此天 線糸統之主要優點是’天線圖型可以被最佳化以同時接收 5 地面及人造衛星的聯繫而仍可最佳地保持低輪廓(例如，高 度少於四分之一波長）。 在另一論點中，本發明提供一種天線系統，其包含： 一組具有多數臂部之螺形線圈天線；一組接地平面，其被 置放在離該螺形線圈天線一距離之處；以及一組被置放在 ίο 該接地平面上之饋送網路，該饋送網路與螺形線圈天線耦 合，其中該饋送網路激勵該螺形線圈天線以產生線性極化 信號及圓形極化信號。 在另一論點中，本發明提供一種螺形線圈天線系統， 其包含：一組螺形線圈天線；一種激勵該螺形線圈天線以 15同時提供圓形及線性極化之方法，其中該線性極化信號朝 向水平方向被發射或從該水平方向被接收，並且該圓形極 化信號朝向水平線上方30至70度之方向被發射或從該方向 被接收；以及一種支撐在一接地平面上之螺形線圈天線的 方法，其包含激勵該螺形線圈天線之方法。 20 本發明之另一種論點，提供一種用以發射/接收在一相 關頻帶内線性極化信號及圓形極化信號之方法，所包含之 步驟有：提供一組具有多數臂部之螺形線圈天線，其中n 等於該等多數臂部中之臂部數目；激勵該等多數臂部，因 而使相鄰的臂部在它們之間具有720/n度之相位移，以供圓 200402168 形極化信叙料及/4純；讀闕 地平面上方之-距離虚.、，. _天線在-接 面 且彼此同相位之導體，以供線性極化信號之㈣及/或接 、，亚且激勵一對相對於該接地平 收 5 —另—種論點，提供一種以頂部負載單極模式 和第二共振螺形線圈模式操作之螺形線圈天線系統，1中 該頂部負載單極模式是用以接收線性極化信號以及該第二 共振螺形線圈模式是用以接收圓形極化信號，該螺形線圈 天線系統在-相關頻帶之内操作，該天線系統包含一組 10具有四臂部之螺形線圈天線；一支撐部，其用以支撐該螺 形線圈天線於-接地平面上之一距離；一微條電路，其被 連接到該螺形線圈天線，該微條電路激勵螺形線圈天線； 以及-對導體，其具有—第一端點和一第二端點，該第一 端點被麵合至螺形線圈天線，該第二端點被輕合至微條電 15 路。 、 20 本發明之另一種論點，提供一種在一相關頻帶之内操 作之天線系統，該天線系統包含：_組具有多數臂部之螺 形線圈天線；-支撐部，其用以支撐該螺形線圈天線於一 接地平面上之-距離處，該距離將—尖峰發射仰角最佳 化；被連接___天狀—微條電路，該微條電路 激勵該螺形線圈天線；以及多數電阻器，其巾至少一電阻 裔被配置在該螺形線圈天線多數臂部之一臂部上。 本發明之另-種論點，提供一種用以提供一低輪靡天 線系統之方法，其包含之步驟有：提供—組獅線圈天線， 10 200402168 其具有至少一對臂部；支撐該螺形線圈天線在一接地平面 上方一距離處，該距離將一尖峰發射仰角最佳化；連接該 螺形線圈天線至一饋送電纜線，該饋送電纜線具有一外部 導體；並且激勵相對於該接地之饋送電纜線的外部導體以 5 產生一單極。 圖式簡單說明 第1圖展示本發明所彼露的螺形線圈天線系統之發射 側； 第2a圖展示系統之一實施例，其揭示相對於接地平面 10 之螺形線圈天線的位置以及連接被設置在接地平面底部之 饋送電路至螺形線圈天線的同軸電纜線； 弟2b圖展示糸統之另一實施例，其揭示被設置在接地 平面頂部之饋送電路； 第3圖揭示一同軸電纜線之橫截面圖； 15 第4a圖揭示一組用以激勵螺形線圈天線相鄰臂部之一 實施例； 第4 b圖揭示用以激勵螺形線圈天線相鄰臂部之第二實 施例； 貝 20 ―苐5圖展示一組被架設在接地平面螺形線圈天線上的 屏蔽器實施例之頂視圖； 第6圖展不被架設在内部之螺形線圈天線屏蔽器實施 之底視圖； 、 圈天2圖為產生第二共振螺形線圈圖型被製成的螺形線 、"所量测之輪入反射係數的標繪圖形； 11 200402168 第8a圖為被量測之發射圖型的標繪圖形； 第8b圖為產生第二共振螺形線圈圖型被製成的螺形線 圈天線所量測之主軸比率性能的標繪圖形； 第9圖是操作如同一頂部負載單極之螺形線圈天線之 5 模擬輸入反射係數之標繪圖形。 【實施方式3 較佳實施例之詳細說明 依據本發明，一種螺形線圈天線1 (參閱第1圖）可以三種 不同模式之其中一種而被操作。這些模式是利用激勵在螺 10 形線圈中以臂部總數η為主的相鄰臂部之間具有相位移的 螺形線圈臂部而被產生。在一實施例(模式1)中，一36〇/η度 之相位移被施加於相鄰的臂部之間。在另一實施例（模式2) 中’一組720/η度之相位移被施加於相鄰的臂部之間，以及 在第二貫施例（模式3)中，一組1080/η度之相位移被施加於 15相鄰的臂部之間。各實施例(在此情況為各模式)產生不同的 發射圖型。在一較佳實施例中，螺形線圈天線以模式2被操 作並且該螺形線圈被最佳化以供例如ΧΜ人造衛星無線電 系統之DBS系統所用，其使用一組2 3325Gh^2.345gHz 之頻帶。在模式2中，螺形線圈天線具有4組臂部(n=4)，其 20相位移等於720/4度或者180度。 第1圖為螺形線圈天線1發射側之揭示圖。螺旋式天線i 包含多數料部2、4，其最佳地被配置在接地平面14上方 所架設之基片6上面（參閱第2&圖之範例）。例如，該基以 可以是60密爾（1.5毫米）厚而有一17微米厚之錢銅層被配置

12 200402168 於其上’该艘銅層是使用習見技術加以♦虫刻以形成多數對 臂部2、4。一種適用於基片電鍍的材料是由亞利桑那 州，Chandler地區的Rogers公司出售之零件編號RO3003者。 該多數對臂部2、4最好是在基片6的一側以銅蝕刻而形成。 5 在此實施例中，螺旋式天線具有兩對臂部2、4。該接地平 面14最好是如一電鍍介電基片之金屬層地被崁入。基片6和 接地平面14最好是平面。 針對此實施例，如第2a圖所示，螺形線圈天線1最好是 被裝設在接地平面14上方大約一英吋(2.54厘米）之處。當此 10實施例螺形線圈天線是以2.3325GHz至2.345GHz之頻帶在 模式2中操作時，選擇使用一英吋(2.54厘米）以使尖峰發射 仰角最佳化。選擇一英吋(2·54厘米）而將螺形線圈天線1置 放在接地平面14上方大約〇·2λ。處。Ac是螺形線圈天線在最 小和最大操作頻率之間的幾何平均值的波長。為協助裝配 15天線’螺形線圈天線1被蝕刻側最好是被裝設而面向該接地 平面14。但是，如需要的話，螺形線圈天線1之蝕刻側也可 以背向接地平面14地裝設。 如第2a圖中所示，一組同軸電纜線16被設於螺形線圈 天線1。同車由電缓線16只是在習知技術中用以在天線間傳送 2〇仏號之眾夕方法的一種範例。有兩組信號將被傳送至/自螺 心線圈天線1 ’且來自各對臂部2、4之—組信號由該天線【 被傳运出。為達到清晰之目的，在此將說明用以連接螺形 、線圈式天線1至同軸電纜線π之一種方法。但是，為使螺形 、線圈天線相對稱，組對臂部2、4可被連接到中心導體。或

13 200402168 被連接到同軸電纜線16之外方導體9、li(參閱第3圖）。 如第1圖中所示，螺形線圈天線1最好是包含一穿孔1〇 以連接同軸電纜線16之中心導體15至第一對臂部2。此外， 螺形線圈天線1最好是具有另外兩穿孔8、12以連接該同軸 5電纜線16之外方導體9、11至第二對臂部4。螺形線圈最好 是由一組50歐姆之同軸電缓線16所饋送，提供一組| S11 I <-10dB之輸入阻抗匹配，因此不提供阻抗匹配電路。但 是，熟習此技術者可依據所選擇的方法而選擇製作並且提 供匹配電路以傳送信號至/自螺形線圈天線1。在所熟知之 10技術中，其他連接方法亦可被使用以連接螺形線圈天線1與 同軸電纜線16。例如，如果螺形線圈天線丨被置放在基片6 之較低側，則同軸電纜線16可直接被焊接至該螺形線圈天 線1而不必使用任何穿孔。 15 20 如第2a圖所示，同軸電纜線16之相對端點被附接至一 饋送網路(錢第4a圖）。在-實施射，饋送網路被配置在 接地平面14上距離獅_天線1最遠的-側。饋送網路之 目的是激勵以發射及/或接I軸和圓形極 化信號。對於圓形極化，湘在_相位㈣_對並且 在另一相位激勵另外-對臂朴螺形線圈天線狀前討論 卿被操作’其中對於兩對臂部，該二相位之間的差量 =是：Ϊ IT於線性極化’使用同軸電纜線16之外方導 二二^ 形線圈天線㈣單極地被 單極/ & R轴電、纜線16端點之螺形線圈天線1承載該 14 200402168 使用在同軸電纜線16上之該頂部負載單極，利用相對 於接地平面14以彼此同相位而激勵被饋送同軸電纜線内部 導體15及外方導體9、11，線性極化信號被產生。同軸電纜 線16之長度被選擇以使得同軸電纜線16，其被螺形線圈天 5線臂部2、4所負載，之一共振頻率對齊於一相關頻率，例 如’在頻帶2.3325GHz至2.345GHz之一組大約為2.339GHz 的中心頻率。如上所示，螺形線圈天線丨被置放在接地平面 14上方大約〇 2、處並且因而同軸電纜線16之長度同樣地也 是0·2λ。，意指由於臂部2、4所提供之頂部負載，利用同軸 1〇電纜線16所形成之單極在該接地平面14上方具有少於四分 之一波長的高度。 如第4a圖中所示，用以暴露其介電質基片之接地平面 14中的一穿孔26被提供，該基片被使用以將同軸連接穿孔 28、30、32與該接地平面14隔離。因此，一電位可以相對 Ί c 於该饋送電路接地平面14被施加至同軸屏障導體9、η。由 頂部負載單極所產生之發射圖型被垂直極化，而在接近水 平之發射圖型中具有一尖峰(基於一無限接地平面之假設）。 第4a圖揭示上述饋送網路之一實施例。在第如圖中， 一組微條電路被揭示，其包含被耦合至另一組四分之一波 2〇長發射線24之90度混合耦合器22。同軸電纜線16之内部導 體15經由饋送網路基片中的一組穿孔32而被連接。同軸電 纜線16外方屏障導體之一部份11經由基片中之一穿孔28被 連接，而同軸電纜線16外方屏障導體之另一部份9則經由基 片中之一穿孔30被連接。穿孔30及穿孔28通過一組發射線

15 200402168 一起電氣地被耦合至四分之一波長發射線24。另一組發射 線連接四分之一波長發射線24至90度混合輕合器22之第一 埠22a。可被採用之90度混合耦合器22之一範例是，由紐約 州£&3187^(：1^之八1^代11所製造，其零件編號為10016-3之 5 一種2至4〇Ηζ的90度混合麵合器。另一傳輪線提供從9〇度 混合輕合器22之第二埠22b至電路之饋送側下方埠2〇之一 通道。穿孔32經由一發射線被連接至該90度混合搞合器22 之第三埠22c。另一發射線提供從90度混合輕合器22第四埠 22d至該電路之饋送側上方埠18之一通道。 10 當展示在第4a圖的饋送網路之饋送側上方埠丨^被激勵 時，同軸電纜線16之内部導體15及外方屏障導體9、η將以 180度之相位差被激勵，並且因此螺形線圈之模式2被產 生。另一方面，當展示在第4a圖的饋送網路之饋送側下方 埠20被激勵時，同軸電纟覽線16之内部導體15及外方導體9、 15 11將以相對於該接地平面14之彼此相同的相位而被激勵， 因此一單極模式被產生。如此，利用此饋送網路，螺形線 圈可被激勵以便在模式2且同時地如頂部負載單極地操 作。熟習本技術者將瞭解，另外的電路，例如低雜訊放大 器，可被添加在饋送側埠18、2〇及該9〇度混合耦合器22之 20 間。 當螺形線圈天線1以模式2操作時，在圓周中當螺形線 圈之外徑大約為兩個波長時，最低頻率響應發生。在一實 施例中，螺形線圈被最佳化以供χΜ衛星無線電系統之使 用，其使用2.3325GMZ至2.345GHz之頻帶。如此，螺形線 :w'· 16 200402168 圈之最佳直徑大約為4英吋（l〇厘米）。在最接近螺形線圈處 採用較南介電質係數的材料可製造較小之螺形線圈。 ίο 15 為改進螺形線圈天線之主軸比率性能（一種圓形極化 純度措施），一種技術上的常見做法是，吸收未被發射但已 到達螺形線圈臂部端點之能量，以避免未被發射的能量從 臂部圓形端點的開口反射。達成能量之吸收，一般是拜著 置放吸收微波材料以圍繞螺形線圈周邊，而在寬頻帶上抑 制不想要之相互極化。然而，圍繞天線周邊吸收材料的存 在同時也吸收頂部負載單極所發射的能量。為克服此問 題，如第1圖所示，可以在該螺形線圈各臂部自臂部2、4端 點四分之一波長處（在該相關頻帶之中心頻率）置放晶片電 阻器5。四分之—波長之位置導致—串列電阻為利用螺形線 圈圓形開α端點所產生之—虛擬接地，並且容易大量地生 產。在-實施例中’-組2〇〇歐姆的晶片電阻器5被置於自 螺形線圈各端點算起1.25英忖(3.175厘米）處。 ，〜' 架設螺形線圈並保護它免受環境之破壞且 螺形線圈天線1及接地平面16之間提供-距離之裝置，、其使 #"包貝遮罩13，例如聚碳酸酯，如第5圖所展示之屏 20

Li:圖揭示被裝設在屏蔽器遮罩13内部之螺形線圈： 線(仁在δ亥位置不需接地平面14)。 圈天：圖:採用上述以模式2操作之尺度所製作的螺形線 之才》1圖匹配量測之標繪圖。第8a圖為量測發射圖型 標二二為在2.34GHz之天線主軸比率性能的 弟8a圖所示’同極化能量81是顯著地高於相互 17 200402168 極化能量82。這些標繪圖所展示的資料指出螺形線圈天線1 以模式2在如同XM衛星無線電系統之統一相關頻帶 内操作良好。 操作如頂部負載單極之結構的全波形模擬使用Ans〇ft 5 2HFSS軟體而被完成。在這些模擬中，該螺形線圈是在一 然限接地平面上方並且螺形線圈各臂部並未包含晶片電阻 為。第9圖為一頂部負载單極模式之被計算的輸入匹配之標 繪圖。在一相關頻帶中，該被計算的輸入匹配是小於1〇dB， 並且該發射圖型相似於無限接地平面上方之一單極。 1〇 如第以圖所示之其他實施例中，饋送網路被配置在接 地平面14最接近螺形線圈天線丨之一側。在此實施例中，饋 达網路被包含在一小的傳導性外殼17中，因而不致干擾在 螺形線圈天線1及接地平面14之間的互動。如果饋送網路被 配置在接地平面14較接近螺形線圈天線丨之一側，則不需要 15接地平面14中的缺口 26或接地平面14中的穿孔28、30及 32。如上所示，同軸電纜線16，可沿著螺形線圈天線1被直 接附接至(1)螺形線圈之臂部，當它們被配置在基片6之下方 表面時，並且被附接至（丨丨)饋送網路之鑛送網路路徑，饋送 網路最好是被裝設在基片6上，因而消除對螺形線圈天線中 2〇任何穿孔8、10、12之需求。 饋送網路之另一實施例被揭示在第4b圖。第4b圖中， 牙孔28及30被-組單一穿孔29所取代。同軸電境線之外 方導體11通過基片中的穿孔29被連接。穿孔29被連接到一 組四分之一波長傳輸線24。其餘電路則依照第如圖之所述 18 i 200402168 而被連接。 雖然本發明以一組或多組實施例而加以說明，但熟習 本技術者將明白，本發明可有許多的變化和修改。此處所 說明之本發明是有意地將所有此類之變化和修改涵蓋在下 5 列申請專利範圍範疇之内。 【圖式簡單說明】 第1圖展示本發明所彼露的螺形線圈天線系統之發射 側； 第2a圖展示系統之一實施例，其揭示相對於接地平面 10 之螺形線圈天線的位置以及連接被設置在接地平面底部之 饋送電路至螺形線圈天線的同軸電纜線； 第2b圖展示系統之另一實施例，其揭示被設置在接地 平面頂部之饋送電路； 第3圖揭示一同軸電纜線之橫截面圖； 15 第4a圖揭示一組用以激勵螺形線圈天線相鄰臂部之一 貫施例， 第4b圖揭示用以激勵螺形線圈天線相鄰臂部之第二實 施例； 第5圖展示一組被架設在接地平面螺形線圈天線上的 20 屏蔽器實施例之頂視圖； 第6圖展示被架設在内部之螺形線圈天線屏蔽器實施 例之底視圖； 第7圖為產生第二共振螺形線圈圖型被製成的螺形線 圈天線所量測之輸入反射係數的標繪圖形； 19 200402168 第8a圖為被量測之發射圖型的標繪圖形； 第8b圖為產生第二共振螺形線圈圖型被製成的螺形線 圈天線所量測之主轴比率性能的標繪圖形； 第9圖是操作如同一頂部負載單極之螺形線圈天線之 5 模擬輸入反射係數之標繪圖形。 【圖式之主要元件代表符號表】 1···螺形線圈天線 18…饋送側上方埠 2···第一多數對臂部 20···電路饋送側下方埠 4···第二多數對臂部 22…混合搞合器 5···晶片電阻器 22a…混合耦合器之第一淳 6…基片 22b…混合耦合器之第二埠 8…穿孔 22c…混合耦合器之第三埠 9···外方屏障導體 22d…混合耦合器之第四埠 10…穿孔 24…四分之一波長發射線 11…外方屏障導體 26···穿孔缺口 12…穿孔 28…連接穿孔 13…介電質天線屏蔽器遮罩 29…穿孔 14…接地平面 30…連接穿孔 15…中心導體 32…連接穿孔 16…同轴電乡覽線 81···同極化能量 17…外殼 82…相互極化能量

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Claims (1)

1. 200402168 拾、申請專利範圍： 1. 一種在一頻帶之内發射及/或接收線性極化信號及圓形 極化信號之方法，該方法包含： 提供一組具有多數臂部之螺形線圈天線，其中η等 5 於該等多數臂部中之臂部數目； 激勵該等多數臂部，因而使相鄰的臂部在它們之間 具有720/η度之相位移，以供圓形極化信號之發射及/或 接收； 支撐該螺形線圈天線在一接地平面上方之一距離 10 處；並且 相對於該接地平面並且彼此同相位地激勵一對導 體，以供線性極化信號之發射及/或接收。 2. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中一組饋送同軸電 纜線包含該對導體。 15 3.依據申請專利範圍第1項之方法，其中激勵該等多數臂 部之該步驟和激勵一對導體之該步驟獨立地或者同時 地發生。 4. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中η等於4。 5. 依據申請專利範圍第1項之方法，其進一步地包含置放 20 至少一組電阻器在至少一組該等多數臂部上之步驟。 6. 依據申請專利範圍第5項之方法，其中該置放步驟進一 步地包含設置該至少一組電阻器於從該等多數臂部之 至少一組的一端點算起距離該頻帶之中心頻率四分之 一波長遠之距離處。 21 200402168 7. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中提供具有多數臂 部之一組螺形線圈天線之該步驟包含配置具有該等多 數臂部之該螺形線圈天線在一平面表面上。 8. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中提供一組具有多 5 數臂部之螺形線圈天線之該步驟包含以一平面組態配 置具有該等多數臂部之該螺形線圈天線。 9. 依據申請專利範圍第8項之方法，其中該線性極化信號 朝向等於或接近水平之方向被發射或者被接收並且該 圓形極化信號朝向在該等多數臂部之平面上方30至70 10 度之方向被發射或者被接收。 10. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中該支撐步驟進一 步地包含選擇該距離以將一尖峰發射仰角最佳化之步 驟。 11. 依據申請專利範圍第10項之方法，其中該距離是至少0.2 15 Ac，其中Ac是在該螺形線圈天線最小和最大操作頻率 之間幾何平均值的波長。 12. —種天線系統，其包含： 一組具有多數臂部之螺形線圈天線； 一組接地平面，其被置放在離該螺形線圈天線一距 20 離之處；以及 一組被置放在該接地平面上之饋送網路，該饋送網 路與該螺形線圈天線耦合，其中該饋送網路激勵該螺形 線圈天線以產生線性極化信號及圓形極化信號。 13. 依據申請專利範圍第12項之天線系統，其中該螺形線圈 22 200402168 天線具有四組臂部。 14.依據申請專利範圍第12項之天線系統，其進一步地包含 一組與該螺形線圈天線和該饋送網路耦合之同軸電纜 線。 5 15.依據申請專利範圍第12項之天線系統，其進一步地包含 多數電阻器，各電阻器被配置在該螺形線圈天線之該等 多數臂部之一組上。 16.依據申請專利範圍第12項之天線系統，其中該距離將一 尖峰發射仰角最佳化。 10 17.依據申請專利範圍第16項之天線系統，其中該距離是至 少0.2AC，其中在該螺形線圈天線最小和最大操作 頻率之間的幾何平均值的波長。 18.依據申請專利範圍第12項之天線系統，其中包含多數臂 部之該螺形線圈式以一平面組態被配置。 15 19. 一種在一相關頻帶之内操作的螺形線圈天線系統，該天 線系統包含： 一組具有四組臂部之螺形線圈天線； 一組支撐部，其用以支撐該螺形線圈天線於一接地 平面上方一距離； 20 一組微條電路，其被連接到該螺形線圈天線，該微 條電路激勵該蜾形線圈天線； 一對導體，其具有第一端點和第二端點，該第一端 點被耦合至該螺形線圈天線，該第二端點被耦合至該微 條電路；並且 23 200402168 其中该螺形線圈天線系統以頂部負載單極模式和 第一共振螺形線圈模式二者操作，其令該頂部負载單極 模式疋用以接收線性極化信號並且該第二共振螺形線 圈模式是用以接收圓形極化信號。 20·依據申請專利範圍第19項之螺形線圈天線系統，其進一 步地包含多數電阻器，該等多數電阻器之至少一組電阻 益被配置在該螺形線圈天線之該等多數臂部的至少一 組上。 21. 依據巾料職圍第2()項之獅線圈天線純，其中該 10 至少一組電阻器被配置在該螺形線圈天線之該等四組 臂部的-組上，自該等四㈣部之—端點算起距 離與該相咖帶之巾心、鮮四分之—波長叙距離處。 22. 依據申請專利範圍第19項之螺形線圈天線系統，其中用 以支撑該卿_天線之該支撐部是-郷碳酸酯。 15 23.依據申請專利範圍第19項之螺形線圈天線系統其中該 距離是至少〇.2Ac，其中又。是在該螺形線圈天線最小和 最大操作頻率之間的幾何平均值的波長。 24.依據申請專利範圍第19項之螺形線圈天線系統，其中該 微條電路包含： 20 、且第牙孔和一組第二穿孔，其用以連接該微條 電路至該螺形線圈天線； "、有第端點和第二端點之四分之一波長發 射線n端點軸合至該第二穿孔：以及 -組90度混料合器，其具有_組第—埠、一組第 24 200402168 二埠、一組第三埠以及一組第四埠，該90度混合耦合器 之該第一埠被耦合至該四分之一波長發射線之該第二 端點，該90度混合耦合器之該第二埠被耦合至該第一穿 孑L 。 5 25. —種在一相關頻帶之内操作的天線系統，該天線系統包 含： 一組具有多數臂部之螺形線圈天線； 一組平面支撐部基片，其用以支撐該螺形線圈天線 於一接地平面上方一距離處，該距離將一尖峰發射仰角 10 最佳化； 一組被連接到該螺形線圈天線之微條電路，該微條 電路激勵該螺形線圈天線；以及 多數電阻器，至少一組電阻器被配置在該螺形線圈 天線之該等多數臂部的一組上。 15 26.依據申請專利範圍第25項之天線系統，其進一步地包含 一對具有第一端點和第二端點之導體，該第一端點被耦 合至該螺形線圈天線，該第二端點被耦合至該微條電 路。 27. 依據申請專利範圍第25項之天線系統，其中該距離是至 20 少〇.2Ac，其中又(：是在該螺形線圈天線一最小和一最大 操作頻率之間一幾何平均值的波長。 28. 依據申請專利範圍第25項之天線系統，其中該至少一組 電阻器被配置在該螺形線圈天線之該等四組臂部的一 組上，自該等四組臂部之一組的一端點算起距離與該相 25 200402168 關頻帶之中心頻率四分之一波長遠之距離處。 29. —種用以提供一低輪廓天線系統之方法，其包含之步驟 有： 提供一組螺形線圈天線，其具有至少一對臂部； 5 支撐該螺形線圈天線在一接地平面上方一距離 處，該距離將一尖峰發射仰角最佳化； 連接該螺形線圈天線至一饋送電纜線，該饋送電纜 線具有一外部導體；並且 相對於該接地激勵該饋送電纜線的該外部導體以 10 產生一組單極。 30. 依據申請專利範圍第29項之方法，其中該螺形線圈天線 具有至少兩對臂部，並且進一步地包含激勵該兩對臂部 因而使相鄰的臂部在它們之間具有720/n度相位移以在 該螺形線圈中產生一組第二共振螺形線圈模式之步驟。 15 31.依據申請專利範圍第29項之方法，其中該距離是至少0.2 ，其中Ac是在該螺形線圈天線最小和最大操作頻率 之間的幾何平均值之波長。