TW200423475A - A dual band phased array employing spatial second harmonics - Google Patents

Description

200423475 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種可操作於多重頻帶之指向性天線。 【先前技術】 隨著無線網路成熟並且更為廣泛地使用，進而提供較 高的資料速率。如此的無線網路其中之一範例為一種鉦、= 區域網路（WLAN)，其使用802.U、8〇2 na、或者8〇2=ib 通信協定’在此後則通稱為802」丨通信協定。8〇2ιι通信 協定指定aWGHzeOl.lib)之載波頻率，以為一般服務之用° ，並指定5.2GHz(802.1 1a)之載波頻率，以為較新、較高資 料速率的服務之用。 只要使用其他之無線電，無線網路轉接器便包含有連 接到天線的傳輸器以及接收器。其天線則是設計用以在所 給疋的頻率下提供最大的增益。例如，如果設計單極天線 用以最為有效地操作於2.4GHz，則便不需要最佳地支援在 5GHz之操作。同樣地，如果設計指向性天線用以最為有 效地操作於5GHz，則便會協調與2.4GHz 802.1 1之反向相 容性。 【發明内容】 為了應付具有與多重無線網路載波頻率的相容之議題 ’本發明的指向性天線提供在多重操作頻率下的高增益以 及指向性。以如此之方法，利用本發明的指向性天線系統 便了才目谷於多重之無線系統，而且在802· 11 WLAN系統之 貫例中’提供2.4GHz以及5GHz載波頻率之相容性，藉此 200423475 提供反向以及順向之相容性。 指向性天線可具有廣大範圍之實現方式，其中間隔、 長度、天線架構、至接地之反饋耦合、以及接地平面之設 計則是用來提供多重頻率支援之典型因素。寄生耦合於至 少一個主動天線元件的被動元件之多重空間諧波電流分佈 用來產生多重操作頻帶。 在一實施例中，本發明之可操作在多重頻帶中之指向 性天線包含一主動天線元件以及至少一個寄生耦合於其主 動天線元件之被動天線元件。被動天線元件具有實質地最 佳化用以選擇性操作於⑴與主動天線元件相關聯的基本頻 率或者（ii)與基本頻率相關的較高共振頻率下之長度以及間 隔。較高的共振頻率可以是基本頻率的二次諧波。 指向性天線同樣也可以包含操作耦合於被動天線元件 之裝置，以便操縱藉由施加基本頻率或者較高共振頻率下 之信號至主動天線用以於多重頻帶下操作所形成之天線射 束。 指向性天線可以於基本頻率以及較高共振頻率下同時 操縱天線射束。 扣向丨生天線可以進一步地包含藉由被動天線元件以及 接:也平面之間的開關所耦合之反饋負載元件。反饋負载元 件可以操作耦合於被動天線元件，藉以致使相關聯的被動 天線凡件成為-種在基本頻率下的反射器。相同的反饋負 載動作可以將相關聯的被動天線元件變成為一種在較高共 振頻率下之指向器。藉由反饋負載元件同樣也可以實現相 200423475 反之情況。 天線元件可以是單極或者是雙極的。再者，天線元件 可以是支援超過兩種共振之二維或者三維元件。天線元件 可以進一步地具有用以支援超過兩個頻帶之長度以及間隔 。此外，天線元件可以是支援並非基本頻率整數倍的較高 共振頻率之元件。 可配置天線元件而使較高共振頻率為非基本頻率整數 倍。指向性天線可以進一步地包含一耦合於陣列而跨於所 需頻帶之輸入阻抗，並且能夠使用最佳化技術將之最佳化 ，包含：增加適當厚度的折疊臂至主動天線元件、使用總 集阻抗元件、使用傳輸線節段、或者最佳化技術之組合。 指向性天線可以用於蜂寫式系統、電話聽筒、無線網 際網路、無線區域網路（WLAN)、存取點、遙控轉接器、 中繼器、以及802.1 1網路。 【實施方式】 經由以下本發明較佳實施例特別的說明，將會清楚地 明暸本發明以上與其他目的、特點、以及優點，本發明較 佳實施例之細節說明於下。 圖1為一範例無線網路之示意圖，其中可以使用本發 明指向性、多重頻帶之天線之實施例。該無線網路為一無 線區域網路（WLAN)l〇〇，其具有一分佈系統1〇5。存取點 110a、ll〇b、以及110c經由接線之連接，連接至分佈系統 105。每一個存取點11〇具有個別的區域115a、U5b、以 及115c ’其中能夠以站12〇a、12〇b、以及12〇c來傳輸以 200423475 及接收RF信號，其支援無線區域網路之硬體以及軟體， 藉以存取分佈系統105。 當前的技術提供存取點110以及站120之天線多樣性 。天線多樣性允許存取點110以及站12 0具有基於所接收 到的#號品質用以選擇兩天線其中之一的能力，以便提供 傳輸以及接收之功用。選擇其中之一個天線而不是另一個 之理由則是處於多重路徑之無線電時強時弱情況，其中採 取至天線兩個不同的路徑之信號致使在其中之一而不是另 一個天線上發生信號消除。另一個範例則是當干擾是由相 同的天線上所接收到的兩個不同信號所造成之時。另一個 選擇兩天線其中之一的理由則是由於改變的環境所造成的 ，諸如當站120c從第三區域115c分別傳達信息至第一以 及第二區域120a與120b之時。 在WLAN 100中，存取點A與C使用傳統的2.4(JHz 載波頻率之802.1 1通信協定。然而，存取點b則是使用較 新、較高頻寬的5GHz載波頻率之802.1 1通信協定。此意 謂著如果站120c從第三區域115c移動至第二區域n5b， 若且假設其設計分別用於第一以及第二區域丨丨5a與1 1 & 的2.4GHz載波頻率，則提供多樣性路徑的天線在第二區 域115b中便不適用來提供最大增益。同樣地，如果其天 線乃是設計用以操作在5GHz，則在2.4GHz區域A與c中 便無法提供最大增益。在其他的狀況中，由於不是處於，，本 地”區域中，所以會因其天線之設計而犧牲資料轉移速率。 再者，典型地用於天線多樣性之單極天線會出現其全方向 10 200423475 射束圖案具有固定增益之缺點。 相對於提供天線多樣性的簡單之單極天線為一種指向 性天線’有時則稱為一種天線陣列。如此之陣列能夠用來 引導天線射束在特定的方向上提供最大的天線增益。如同 2001年五月16曰申請、標題為’，用於無線通信系統之適應 天線”的美國專利第测1號中所揭示的（代理令 錄第2479.2042_001號)，其全部之揭示在此合併參考之： 其中-種型式之天線陣列使用之特性係為，當被動四分之 -波單極或者半波雙極天線元件靠近其主共振點時，不同 負載條件便能夠致使其天線反射或者指向。如果使兩主動 以及被動元件變得較長，則指向性增益便能夠增加。 本土月所促進之觀念為，如果使被動元件變得較長而 相I以於^波單極或者全波雙極’則在空間譜波共振點附近 4如一 ··人空間谐波共振點，能夠致使被動元件為反射性 或者指向性，而且可操作於多重頻帶中。 使用靠近空間諧波之共振點觀念，則相較於非丘振之 指向性天線，使用本發明原理之直線、圓形、或衫他幾 何陣列可呈現超過50%的3dB頻寬，而且其指向性增益概 略地成為兩倍。當將整體頻帶增加至第—共振點（亦即在基 本頻率下’諸> 2.4GHz)’整體頻帶便會良好地覆蓋著二 不同子頻帶超過一個倍頻程。 因此，繼續參照圖卜當第三站120c經由第二區域 心從第三區域115c傳送到第—區域U5a時，則經由與 存取點C、B、# A之連接，而以無界線的無線連接至分 200423475 佈系統105，其整個過程享有高天線增益，即使是第三站 120C從2.4GHz的802.1 1行經5GHz的802.1 1而又回到 2.4GHz的802_11之時亦然。 圖2A為第一站12〇a之等角圖，其使用指向性天線陣 列200，配置為一種圓形陣列，其位於第一站丨2〇a底座外 部。在替代的實施例中，指向性天線陣列2〇〇可以設置於 一位於第一站120a内部的PCMCIA卡上。在其他的實施 例中’指向性天線陣列200可以包含五個單極被動天線元

件205a、205b、205c、205d、以及205e(總稱為被動天線 疋件205)以及至少一個的單極主動天線元件2〇6。在替代 之實施例中，指向性天向陣列2〇〇可以包含少如一個的被 動天線元件，其寄生耦合於至少一個的主動天線元件。指 向性天線陣列2〇〇經由通用系統匯流排（USB)傳輸埠us， 連接到站120a。 指向性天線陣列200中的被動天線元件2〇5寄生耦< 於主動天線元件206，藉以允許指向性天線陣列2〇〇之^

目田動作。知瞄動作係代表，指向性天線陣列2㈧至少一 $ 的天線射束便能夠以與被動天線元件2()5數目有關的〜 360〇° 母-個掃猫角度上的標識信號取樣，並且選擇提供最 號雜訊比者。同樣也可以使用其他之效能測量，而且= 也可以利用用以決定最佳掃瞄角度的更為複雜之技術， 且可以將之用於與指向性天線陣列200之連結。 ” 指向性天線陣列200同樣也可以用於全方向模式，用 12 200423475 以提ί、種全方向的天線圖案（並無顯示）。站12〇可以將 · 全方向圖案用於傳輸之前的載波感測。當傳輸至存取點 11二以及從存取點i丨〇接收之時，站^ 同樣也可以使用 斤k擇的才曰向性天線。在一種’ad 網路中，由於站^0 月b夠與其他任何一個站12〇通信，因此站12〇可以恢復為 全唯一天線配置。 除了掃瞄特性之外，指向性天線陣列2〇〇尚能夠提供 2.4GHz的射束220a以及5GHz的射束22〇b(總稱為射束 220)。射束220可以同時或者於不同時刻產生。藉由天線鲁 長度與間隔之適當選擇，可支援射束之產生。其他的因素 同樣也對雙射束能力有所貢獻，諸如耦合至接地之作用、 輸入阻抗、天線元件之形狀、等等諸如此類。應該了解的 疋，2.4GHz以及5GHz僅當為範例頻率，可以根據本發明 之原理’藉由適當的設計選擇，來支援基本頻率整數倍或 者非整數倍之組合。 圖2B為指向性天線陣列2〇〇之細節圖示，其包含於 上所探討的被動天線元件205以及主動天線元件206。指 · 向性天線陣列200同樣也包含一接地平面330,被動天線 元件205則電氣耦合至其平面，如以下參照圖2C所要探 討的。 指向性天線陣列200提供指向性天線波瓣，諸如用於 2.4GHz的802.1 1 WLAN之天線波瓣220a，其以某種角度 偏離天線元件205a與205e。此乃指示，天線元件205a以 及205e處於”反射”或者”指向，，模式，而天線元件2〇5b、 13 200423475 2〇5c、以及205d則處於，，傳輸，，模式。換言之，主動天線元 件206以及被動天線元件2〇5之間的相互麵合允許指向性 天線陣列200掃瞄指向性天線波瓣22〇&，在如此之狀況下 ，指不其波瓣之方向，士口同被動天線元# 2〇5戶斤設定的模 式之結果所顯示的。被動天線元# 2()5不同模式的組合會 導致不同的天線波瓣22〇a之圖案以及角度。 圖2C為能夠用來設定被動天線元件2〇5於反射或者 傳輸模式的範例電路或者裝置之示意圖。藉由一條表示用 ，的延長虛線305來指示其反射模式，並且藉由一條，，縮短 ’虛線310來指示其傳輸或者指向性模式。表示用的虛線 305以及310是藉由將被動天線元件2〇5a分別經由電感性 疋件320或者電容性元件325耦合至接地平面33〇所產生 的。經由電感性元件320或者電容性元件325的被動天線 元件205a之耦合則疋經由開關3丨5而達成的。該開關可以 疋一種機械或者電氣開關，其可將被動天線元件2〇5a耦合 至接地平面330,如此而可適用於此種RF應用。以典型的 開關控制方式，經由控制信號335來設定開關315。 經由電感器320搞合至接地平面33〇，而將被動天線 元件205a有效地延長，如同較長的表示虛線3〇5所示的。 這可視為提供一，，背板，，給一 RF信號，其係經由與主動天 線το件206的相互耦合而耦合至被動天線元件2〇5&。在圖 2B之狀況下，被動天線元件2〇5a與2〇5e兩者皆經由個別 的電感性兀件320連接到接地平面33〇。同時，在圖2的 範例中，其他的被動元件205b、2〇5c、以及2〇5d係經由 200423475 個別的電容性元件325而電氣地連接到接地平面330。電 令 容性耦合作用也有效地縮短被動天線元件，如較短的表示 虛線3 10所表示的。電容性地耦合所有的被動天線元件 205係有效地使指向性天線陣列200成為一種全方向之天 線。 應孩了解的是，替代之耦合技術同樣也可以用於被動 天線元件205以及接地平面330之間，諸如延遲線以及總 集阻抗。 圖3為一種3·雙極陣列300之示意圖，用來闡述多重 鲁 頻率射束掃瞄之觀念。位於中心之主動半波雙極D是由產 生器G所供應能源的。雙極D總實際長度係以實線表示。 在主動雙極D任一邊的兩雙極D丨以及D2同樣也以實線 表示之，其負載為電抗或者阻抗X1以及χ2。電抗χι以 及X2之數值會致使其中之一雙極（諸如D1)為反射性的， 而另一個雙極（諸如D2)則為指向性的，藉以致使其陣列 300相似於典型的Yagi陣列。 當二個天線D、Dl、D2增長時（亦即，其長度之縮放 · 與頻率成比例），如同虛線所指示的，則會接近二次共振點 ’其中每一個天線的總電氣長度概略為全波的。雙極D i 以及D2再一次地以相同的負載χι以及χ2而為反射性以 及才曰向性的。達到二次諧波共振之指標為反射器以及指向 杰之間父換的位置，此則由具有不同於一次共振阻抗特性 之二次諧波共振所造成的。 圖4A為被動天線元件di、〇2上的空間諧波電流分 15 200423475 佈之示意圖。基本頻率的空間諧波電流分佈4〇5沿著其天 _ 線7G件具有單一峰值。二次空間諧波電流分佈41〇沿著其 天線元件具有兩個峰值。2次譜》皮空間電流分佈（並無顯示 )則具有三個峰值，等等諸如此類。 圖4B為被動天線元件D1、D2反饋之標繪圖，此乃是 藉由與傳輸載波頻率範圍的主動天線元件2〇6之寄生耦合 所產生的。在與實數軸的每一個交點上，被動天線元件= 會共振。被動天線元件共振之範圍朝著產生合成射束（諸如 射束220a、220b，圖2)而造成實質效應，該範圍係為與實籲 數軸交點的±5%。 圖5為利用本發明原理的替代單極陣列5〇〇之示意圖 。單極陣歹”00包含-主動天線D以及被動天線元件、 與D2。接地平面505為垂直的，並且將之塑形用以產生反 映被動早極天線元彳D1、D2之平衡共振架構。被動天線 疋件Dl、D2寄生耦合於主動天線元件D，並且分別經由 阻抗元件Χ1以及Χ2電氣耦合於接地平面505。經由選擇 個別的開關（並無顯示）之狀態，便可以將被動天線元件〇工# D2電氣耦合至接地5〇5。再者，阻抗χι以及可以 是電氣可調整的。 在操作上，單極陣列505藉由重複輻射主動天線元件 D所傳輸的載波信號（諸如2.4GHz或者5GHz)來導引一天 線射束，藉以形成一種混合射束（射束220a以及220b)。可 以將重複轄射視為前進的’其由共振被動以及主動天線元 件之圖案所造成，如圖6所指示的。 16 200423475 參照圖6，指向性天線200具有從左至右移動的前進 . 相位。刖進相位共振程序發生如下：主動天線在載波頻率（ 諸如基本或者二次諧波頻率）下共振，反射的被動天線元件 D1在相同的頻率下共振，隨著反射性的被動天線元件di 所造成之電磁波通過’主動天線元件D便會持續共振，之 後指向性被動天線D2則會共振。⑽波敝、_、以及 605c以其順序出現，而所產生的合成射束（諸如圖2的射 束22〇a)被導向於箭頭61〇之方向。讓主動天線元件D較 短於被動天線元件D1以及D2，導致重複輻射射束較小# · 干擾，一般而言這會有好處。 圖為圖5的單極陣列5〇〇之範例，其以環形陣列配 置。所形成的合成射束（參照圖8A、8B、9A、以及9B所 探討的）藉由輪動指；^予阻抗元# χι·χ6之數值，便能 夠以方位角掃瞄。

此種單極環料列範例之模擬結果如下。範# 極環形陣列具有直徑χ172”高度之整體尺寸。 半的連續被動7G件承具有3歐姆之負載(一般短路開關的 路電路電阻而所剩的三個則具有3+测歐姆之負載£ 、由模擬所產生在5GHz下的主要平面圖案繪製於圖 ，以及8B中。尚度’’輪廓”位於右邊(圖8B) ’而方位角，，輪 則位於左邊（圖8A)。如同模擬所顯示的，於整個3. 至5.7GHz之範圍内，這些輪廓保持於 :用範圍的頻帶為㈣’對相位雙極陣列而言，此為非 土大。在其頻帶之内的方向性則是從7+_ i 9滿， 17 200423475 同樣也是相當良好。 、在咖下所模擬的輻射圖案顯示於圖9A以及9Ββ ^ _ 一之函數的高度圖案在右邊（圖9Β)，而經由复射 束在theta=6〇度了_㈣ 二 性大約為咖左右。在兩種頻率下的方;圖9A)。方向 的差異則是射束…ΓΦ 為角圖案之間明顯 2GH Λ GHZ射束指向南方，而 則指向北方。此指出兩種不同模式之存在。在 咖之頻帶中，其陣列在電氣上較大於咖2的，所以陣 列增益的上方邊只Ab ^ 所… 多。就此一特別之實例而言， 寬乃1增益之差值為5.5dB。在觸頻帶中之3-犯頻 =寬大的’超過·。此収由於在卫作時有兩個不 同的以之最佳化所造成的。其中一個為元件共振峰值， 而另-個収陣料值4兩峰值能夠在頻率上交錯 且在頻帶上增廣。 、圖1 〇為對數刻度之天線增^標差會圖，致使能夠簡易地 =頻率按比例緣製其效能。針對所模擬的兩種模型來顯示 u f之祆、、曰圖·分別為圓環狀陣列7⑼之1 ·3”直徑以及 17直徑。當第一種模型以IEEE 8〇l nb以及⑽山 N頻率來定刻度時，其方向性則分別為以及 1 dBx。第一種模型具有較佳的效能。當刻度完成時，盆 方向性分別為3.5以及8·2_8·7_。以這種配置，所； 802.11頻帶皆能夠涵蓋於一個陣列之中。在替代之配置中 ⑽便此夠涵蓋用於其他無線網路之頻帶，其中載波頻率實 貝上為彼此之諸波，或者其令的載波頻率並非是整數倍的 18 200423475 譜波’而其指向性天線則已經設計用以支援非整數倍的譜 波之共振。 能夠藉由使用折疊單極技術來匹配主動元件之輸入阻 抗。使用折疊單極技術，可將折疊臂（並無顯示）平行地增 加於單極天線元件，並且分接至接地。對輸入阻抗而言， 折疊臂充當一種倍數因數。折疊臂的厚度進一步地修改其 倍數因數。再者，能夠藉由增加反饋部件來達到匹配，此 必需用以補償陣列所涵蓋的整個實質頻帶上不可避免之變 動。傳輸線節段同樣也能夠用來執行阻抗匹配。其具有利 麵 用已經置於適當位置用以產生線路的電路板之優點。能夠 使用任何兩種或者三種技術之組合，該組合並且甚至可以 為最佳化整個寬廣頻帶上的匹配之所需。接地平面並不需 要是垂直的。其能夠是部分水平或者是全部水平的。 使用本發明方向性天線之系統可以實現使用電子式掃 瞄被動陣列之雙頻帶操作，諸如以上所探討的環形狀陣列 。這兩種（或者更多種）頻帶能夠被區分成超過一個倍頻程 。在寬頻帶掃瞄陣列需要的場合中，同樣也能夠使用其技 _ 術。，該寬頻帶應用提供為先前技術之同等第一共振陣列 之兩倍增益。因此，能夠以與習知技術之第一共振陣列相 同型式的天線以及電子部件來支援雙頻帶以及其寬上頻帶 ’所以在成本上並不會有所增加。 儘管已經參照較佳實施例特別地顯示以及說明了本發 明’然而熟知本項技術者皆將了解，於不違反申請專利範 圍所包含之本發明範疇前提下，可以進行本發明在形式以 19 200423475 及細節上的各種改變。 例如，元件並不需要一定是單極或者是雙極。除了支 援主要共振之外，能夠是任何一種其他支援共振之型式。 陣列元件之間隔同樣不受限於只是二次諧波；能夠是三次 或者更高者。 實際的天線元件之共振可以是基本頻率之非整數倍， 而經由使用2-或3維度的形狀所支援。能夠藉由選擇元件 型式以及調整元件形狀，以便在所需要的頻帶分離所必需 的頻帶下共振’來開發此一特性。相似地，陣列元件的譜 波間隔並不需要遵循整數倍的序列。此乃是由於陣列為2 維度圓形狀架構之狀況下，其陣列具有本身特有的特性共 振序列。陣列之最佳化在於使之形成從元件至元件之前進 相位，致使波能夠實質地於一方向上傳播，藉以形成指向 性之射束。諧波間隔此一特性同樣也提供將頻帶最佳化之 彈性。 應该了解的是，本發明的指向性天線可以為各種無線 電子裝置，諸如電話聽筒、存取點、以及中繼器所使用， 並且可以用於網路之中，諸如蜂窩式系統、無線網際網路 、無線區域網路、以及8 0 2 · 11網路。 【圖式簡單說明】 如同於圖式中所闡述的，於所有圖式中，相似的元件 符號表示相同之部件。圖式並不需要按比例表示，該圖式 目的係在於說明本發明原理。 圖1為無線網路之不意圖，諸如一種802 l i之無線區 20 200423475 域網路（WLAN)，其中可以利用本發明之指向性天線； 圖2A為無線站之圖示，其使用指向性天線之單極實 施例’藉以操作於圖1的WLAN ; 圖2B為圖2A的指向性天線之等角圖； 圖2 C為範例反饋負載與開關之示意圖，其用來改變 圖2 B的天線元件之相位； 圖3為闡述三個雙極的直線陣列之圖示，形成圖2a 的指向性天線之一替代實施例； 圖4A為用於圖2A的指向性天線之替代實施例中的雙 極天線之空間頻率電流分佈圖示； 圖4B為闡述圖4A的天線元件共振點之頻率標繪圖； 圖5為圖3天線之修改變化，其將雙極之下半部連結 至共同接地； 圖6為圖3的指向性天線雙極實施例與經之而重複輻 射之圖示； 圖7為圖5的指向性天線環形陣列實施例之等角圖； 圖8A與為圖7的指向性天線在5GHz下之一組輻 射圖案； 圖9A與9B為圖7的指向性天線在2GHz下之一組輻 射圖案；以及 圖10為闌述圖7指向性天線之指向性之增益標繪圖。 【元件符號說明】 無線區域網路（WLAN) 分佈系統 100 105 200423475 110a 110b 110c 115a 115b 115c 120a 120b 120c 200 205a 205b 205c 205d 205e 206 215 220a 220b 300 305 310 315 存取點 存取點 存取點 區域 區域 區域 站 站 站 指向性天線陣列 單極被動天線元件 單極被動天線元件 單極被動天線元件 單極被動天線元件 單極被動天線元件 單極主動天線元件 通用系統匯流排（USB)傳輸埠 2.4GHz的射束 5GHz的射束 3-雙極陣列 反射模式 傳輸或者指向性模式 開關 電感性元件 320 200423475 325 330 335 405 410 500 505 605a 605b 605c 610 700 電容性元件 接地平面 控制信號 基本頻率的空間諧波電流分佈 二次空間諧波電流分佈 單極陣列 接地平面5 RF波 RF波 RF波 箭頭 單極環形陣列

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Claims (1)

1. 200423475 拾、申請專利範圍： 1 · 一種可操作於多重頻帶之指向性天線， 包含： 主動天線元件； 至少一個被動天線元件，寄生耦合於該主動天線元件 ’並且具有實質最佳化的長度以及間隔，藉以選擇地操作 在（1)與主動天線元件相關聯的基本頻率或者（ii)相對於基本 頻率之較高共振頻率；以及 操作耦合於該至少一個被動天線元件之裝置，藉以操 縱至少一個天線射束，而其射束則是藉由在基本頻率或者 更高共振頻率下施加信號至主動天線元件用以操作於多重 頻帶所形成的。 2·根據申請專利範圍第1項之指向性天線，其中該較 高的共振頻率為該基本頻率的二次諳波。 3·根據申請專利範圍第1項之指向性天線，其中該指 向性天線同時地操縱在該基本頻率以及較高共振頻率下的 天線射束。 4. 根據申請專利範圍第丨項之指向性天線，進一步地 包含反饋負載，耦合於該至少一個被動天線元件以及接地 之間。 5. 根據申請專利範圍第4項之指向性天線，其中該反 饋負載會致使相關聯的被動天線元件成為⑴一㈣基本頻 率下的反射器，而且相同的反饋負載會將該相關聯的被動 天線元件變成為-在較高共振頻率下的指向器，或者⑴卜 24 200423475 在該基本頻率下的指向器， 關聯的被動天線元件變成為 6 ·根據申請專利範圍第 線元件為單極或者雙極。 7 ·根據申請專利範圍第 線元件支援超過兩個的共振 而且相同的反饋負载會將該相 一在較高共振頻率下的反射器 1項之指向性天線，其中該天 1項之指向性天線，其中該天

   8. 根射請專利範圍第1項之指向性天線，其中該長 度以及間隔支援超過兩個的頻帶。 9. 根據申請專利範圍第1項之指向性天線，其中該天 線元件支援並非該基本頻率整數倍的較高共振頻率。 :〇·根據申請專利範圍第i項之指向性天線，其中該天 線元件之配置方式使得該較高共振頻率為該基本頻率非整 數倍。 11.根據中請專利範圍第i項之指向性天線，進一步地 包含-耦合於該陣列而跨於所需頻帶上的輸入阻抗，藉以 最佳化在所需頻帶中之共振，該輸入阻抗包含以下至少一 者.-折豎臂、總集阻抗元件、電感性元件、電容性元件 、或者傳輸線節段。 12·根據中請專利範圍第i項之指向性天線，使用於蜂 窩式系統、電話聽筒、無線網際網路、，無線區域網路 (WLAN)、存取點、遙控轉接器、站、中繼器、以及 802.1 1 網路。 13.—種在無線通信系統中配合用戶單元使用之方法， 25 200423475 其方法包含： 提供一射頻信e至一天線總集或從__天線總集接收— 射頻m天線總集具有至少—個主動天線元件以及電 :耦合至該至少一個主動天線元件的至少一個被動天線元 件；以及 選擇-電氣耦合至該天線總集中之至少一個被動天線 ::的獨立可選擇阻抗部件之阻抗狀態，藉以影響個別、 重複福射的射頻信號之相位， T m M便形成在該至少一個被動 大綠7〇件上相應的空間諧浊 門-波電-分佈所造成之第一或者第 一知作頻帶時至少一個的合成射束。 二.根據申請專利範圍第13項之方法，其中該第 作頻▼為第一操作頻帶之二次諧波頻率。 :根據中請專利範圍第13項之方法，進—步地包含 描“胜 弟钿作頻帶的合成射束以及相應於第二 初作頻帶的合成射束之動作。 16 ·根據申請專利範圍篦 可，…， 圍第13項之方法，其中選擇獨立 了選擇阻抗部件的阻抗狀態之動 相關聯的開關。 千作/、巧阻抗邛件 17·根據申請專利範圍第 抗肤能夕#第6項之方法，其中選擇該阻 帶下為反射性的 被動天绫元株，货 抗狀態會致使該相關聯的 被動天線^在第二操作頻帶 作頻帶下為指向性的， 0⑻在第-細 聯的被動天線元件在第、：：狀態會致使該相關 铈作頻T下為反射性的。 26 200423475 ϊ8·根據申請專利範圍第U 件為單極或者雙極。 貞之方法，其t該天線元 9·根據申請專利範圍第j3 可選擇阻浐都从a 員之方法’其中選擇獨立 相位。 乍9〜《超過兩個共振之 20·根據申請專利範圍第13 及天键分从 項之方法，其中該長度 、牛之間的間隔支援超過兩個的操作頻帶。

   作頻=據申請專利範圍帛13項之方法，其中該第二. '員π為4第一操作頻帶之非整數倍。 22.根據申請專利範圍第U 件配晉太固乐13項之方法，其中該天線' $式係使該被動天線元件的第二空間諧波電流分1 马第一操作頻帶非整數倍。 ▲ 23·根據申請專利範圍帛13項之方法，進一步地包含 調整輸入至天線總集之輸入阻抗。

   q 24·根據申請專利範圍帛13工頁之方法，使用於蜂寓式 系統、電話聽筒、無線網際網路、無線區域網路（WLAN) 存取點、遙控轉接器、站、中繼器、以及802.1 1網路。 25 · —種可操作在多重頻帶之指向性天線，包含： 提供一射頻信號至一天線總集或從一天線總集接收一 射頻#號之機構，該天線總集具有至少一個主動天線元件 以及電磁麵合至該至少一個主動天線元件的多重被動天線 元件；以及 用來選擇一電氣耦合至該天線總集中個別被動天線元 件的獨立可選擇阻抗部件之阻抗狀態之機構，藉以影響個 27 200423475 別、重複輻射的信號之相位，以便形成在被動天線元件上 相應的空間諧波電流分佈所造成的第一或者第二操作頻帶 下的合成射束。 拾壹、圖式· 如次頁

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