CN109962341A - 天线结构及相关的构建及使用方法 - Google Patents
天线结构及相关的构建及使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109962341A CN109962341A CN201811588021.4A CN201811588021A CN109962341A CN 109962341 A CN109962341 A CN 109962341A CN 201811588021 A CN201811588021 A CN 201811588021A CN 109962341 A CN109962341 A CN 109962341A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- channel
- frequency
- dipole
- frequency band
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
- H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
- H01Q1/523—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas between antennas of an array
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
- H01Q21/062—Two dimensional planar arrays using dipole aerials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
- H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
- H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
公开了改进的天线结构,***以及制造方法。在一个实施方案中,低成本内部2G/5G天线具有扁平金属偶极结构,其可包括加固件。外部实施方案包括具有宽边或角阵列的四偶极天线结构。隔离的多频带中心或端馈送偶极天线可包括单面PCB或仅含金属的结构,用于具有至少两个不同频率的操作,并且可提供RF隔离,例如用RF陷波器或平衡‑不平衡变换器***。非‑DC通道或直通双频带天线的实施方案以陷波器结构,以及离散或分布匹配为特点,并且可为LED提供DC馈送通道。低轮廓和扁平垂直极化的全向天线,例如用于在915MHz下操作,包括开槽驱动腔。堆叠2G/5G天线结构在象限之间提供轴对称性。改进的构建方法以及天线结构包括增强的薄金属部件以及低成本,仅压接的构建方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年12月22日提交的第15/853,636号美国专利申请的优先权,其全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明的至少一个实施方案涉及用于无线设备的天线结构。本发明的至少一个特定实施方案涉及天线结构,其复杂性和制造成本有所降低。
背景技术
Wi-Fi设备越来越多地用于室内和室外应用的多种住宅,商业,教育,商业以及工业环境中。因此,提供单频带和多频带无线连接的需求则显着增加。
虽然对提供这种无线连接的需求不断增加,但是诸如配置用于2G和/或5G操作的许多当前无线天线的高制造成本以及复杂性则令人望而却步。
同样,许多常用的无线天线并不能提供可接受的隔离和/或增益特性。
同轴馈送(coaxfeeds)通常用于将信号馈送到偶极天线结构中,以提供2G和/或5G操作,其中同轴的外屏蔽(shield)仅连接到一半偶极上,而同轴馈送的中心导体则连接到另一半偶极结构上。这种连接通常会导致隔离丢失。
附图简要说明
本发明的一个或多个实施方案通过示例而非限制的方式在附图的图形中示出,其中相似的附图标记表示类似的元件。
图1是用于2G或5G操作的说明性内部天线结构的示意图,其可以由单个金属片制成。
图2是用于5G操作的·另一个说明性内部天线结构的示意图,其可以由金属片制成,并且提供集成的并联电容器以及相应的电感器。
图3是用于5G操作的另一说明性内部天线结构的示意图,其可由单个金属片制成,并提供集成的并联电容器以及相应的电感器。
图4示出了四个偶极宽边(four dipole broadside)2G/5G天线阵列的说明性实施方案,其在一些实施方案中可被配置用于2G/5G天线***,同时在每个天线元件之间提供信号隔离。
图5是四个偶极宽边2G/5G天线阵列的反射系数的图表,以频率函数的形式呈现,例如与30dB隔离线(isolation line)的关系。
图6是示出四个偶极宽边2G/5G天线阵列的说明性实施方案的2D波束辐射图案的图表。
图7示出了四偶极(quad dipole)2G/5G角(corner)天线阵列的说明性实施方案,其具有0度PCB地面坡度(ground slope)。
图8是四个偶极宽边2G/5G天线阵列的不同天线元件之间的反射系数的图表,以频率函数的形式呈现。
图9是示出四偶极2G/5G角天线阵列的说明性实施方案的2D波束辐射图案的图表。
图10是额定频率2.45GHz的***的四偶极角天线阵列的不同天线元件之间的2G矩形反射系数的图表,以频率函数的形式呈现。
图11示出了四偶极角天线阵列的说明性三维(3D)2.45GHz波束图案。
图12示出了四偶极角天线阵列的说明性垂直辐射图案,其示出了用于远离PCB的中心进行观察以及向内朝向PCB的中心进行观察的辐射图案。
图13示出了具有0度PCB地面坡度的四偶极2G/5G角阵列的辐射图案,包括用于2.4GHz和5.3GHz频率的方位角,对角线和余对角(co-diagonal)辐射图案。
图14是针对如图7所示的具有0度PCB地面坡度的说明性四偶极2G/5G角阵列的不同天线元件之间的回波损耗/隔离(return loss/isolation)的图表,以频率函数的形式呈现。
图15是总结如图7所示的具有0度PCB地面坡度的说明性四偶极2G/5G角阵列的测试结果的表。
图16示出了四偶极2G/5G角天线阵列的说明性实施方案,其中阵列具有10度PCB地面坡度。
图17示出了图16中所示的四偶极2G/5G角天线阵列的辐射图案。
图18是针对图16中所示的说明性2G/5G角天线阵列的不同天线元件之间的回波损耗/隔离的图表,以频率函数的形式呈现。
图19是提供图16中所示的说明性2G/5G角阵列的测试结果的矩阵表格,其配置有10度PCB地面坡度。
图20示出了四偶极2G/5G角天线阵列的说明性实施方案,其具有15的PCB地面坡度。
图21示出了图20所示的具有15度PCB地面坡度的四偶极2G/5G角天线阵列的辐射图案。
图22是图20中所示的说明性2G/5G角阵列的不同天线元件之间的回波损耗/隔离的图表,以频率函数的形式呈现。
图23是示出图20中所示的说明性2G/5G角天线阵列的测试结果的表,其具有15度PCB地面坡度。
图24示出了说明性双频带偶极天线,其具有一对通道(path)结构,以及位于通道结构之间的中心区域内的偶极馈送点(dipole feedpoint)。
图25是说明性双频带偶极天线的示意图,其中具有中心导体和外部导电屏蔽的同轴电缆连接到第一通道结构和第二通道结构。
图26是示例性中心馈送双频带偶极天线的示意图,其中同轴电缆馈送在中心馈送点处连接到第一通道结构和第二路通道结构。
图27是示例性中心馈送双频带偶极天线的示意图,其中平衡-不平衡变换器(balun)用于在中心馈送点处将同轴电缆馈送连接到第一通道结构和第二通道结构。
图28是用于单频带操作的说明性中心馈送偶极天线结构的示意图,其中平衡-不平衡变换器结构以及单频带天线被建立为印刷电路板的单侧上的金属层。
图29是用于双频带操作的说明性中心馈送偶极天线结构的示意图,其中平衡-不平衡变换器结构以及双频带天线被建立为印刷电路板的单侧上的金属层。
图30是用于双频带操作的说明性中心馈送偶极天线结构的示意图,其中平衡-不平衡变换器通道以及双频带天线被建立为印刷电路板上的金属层,并且用同轴馈送电缆完成平衡-不平衡变换器结构。
图31是图30中所示的说明性中心馈送偶极天线结构的展开装配视图。
图32是说明性端馈送(end fed)偶极天线结构的示意图。
图33示出了压接组件(crimp assembly)的详细装配视图,以便在导电天线引线和天线之间提供稳健且低成本的连接。
图34是用于2G/5G天线的说明性非DC通道2G/5G天线的示意图,其包括2G和5G陷波器器(trap)结构。
图35示出说明性非DC通道2G/5G天线结构的详细视图。
图36是用于例如图35中所示的说明性非DC通道2G/5G天线的分布匹配结构的近视图。
图37是用于非DC通道2G/5G天线的说明性双2G/5G陷波器结构的局部近视图。
图38是示出用于非DC通道2G/5G天线结构的说明性离散电感和电容(L&C)匹配的史密斯图表(Smith Chart)。
图39是采用具有非DC通道2G/5G天线结构的离散电感和电容(L&C)匹配的回波损耗的图表,以频率函数的形式呈现。
图40是针对采用如本文所公开的非DC通道2G/5G天线的离散电感和电容(L&C)匹配的辐射效率的第一示例性图表,以频率函数的形式呈现。
图41是针对采用如本文所公开的非DC通道2G/5G天线的离散电感和电容(L&C)匹配的辐射效率的第二示例性图表,以频率函数的形式呈现。
图42是示出采用如本文所公开的2G/5G天线的说明性实施方案的X-Y平面中的方位角辐射图案的图表。
图43是示出采用如本文所公开的2G/5G天线的说明性实施方案的X-Z平面中的仰角(elevation)辐射图案的图表。
图44是示出采用如本文所公开的2G/5G天线的说明性实施方案的Y-Z平面中的仰角辐射图案的图表。
图45是包括2G和5G陷波器结构的说明性DC通道2G/5G天线的示意图。
图46是用于包括2G和5G陷波器结构的说明性DC通道2G/5G天线的双频带馈通(feed through)的分布匹配的透视示意图。
图47是用于2G/5G天线的双频带馈通的详细局部视图。
图48是用于(例如用于为车载LED供电)说明性2G/5G天线的匹配,馈送以及DC旁路的近视图。
图49是用于说明性DC通道2G/5G天线的史密斯图表。
图50是采用具有说明性DC通道2G/5G天线的离散电感和电容(L&C)匹配的回波损耗的曲线图,以频率函数的形式呈现。
图51是采用如本文所公开的说明性DC通道2G/5G天线的离散电感和电容(L&C)匹配的辐射效率(dB)的第一示例性曲线图,以频率函数的形式呈现。
图52是采用如本文所公开的说明性DC通道2G/5G天线的离散电感和电容(L&C)匹配的辐射效率的第二示例性曲线图,以频率函数的形式呈现。
图53是例如用于2G/5G设备的平衡双频带内部扁平金属天线的说明性实施方案的示意图。
图54是例如用于2G/5G服务的平衡双频带内部扁平金属天线的另一个说明性实施方案的示意图。
图55是用于平衡2G/5G内部扁平金属天线的说明性实施方案的反射性能的图表,以频率函数的形式呈现。
图56是平衡2G/5G内部扁平金属天线的说明性实施方案的史密斯图表。
图57是扁平双频带端馈送偶极天线的说明性实施方案的示意图。
图58示出了针对图57中所示的说明性扁平双频带端馈送偶极天线的三维波束(beam)图案。
图59是针对图57中所示的说明性扁平双频带端馈送偶极天线760的回波损耗(db)的图表,以频率(GHz)函数的形式呈现。
图60是针对图57中所示的说明性扁平双频带端馈送偶极天线760的史密斯图表。
图61是具有被限定在所形成的金属天线结构上的馈送间隙(feedgap)的说明性低轮廓(low profile)915MHz天线***的示意图。
图62是具有被限定在所形成的金属天线结构上的馈送间隙的说明性低轮廓915MHz天线***的侧视图。
图63是说明性馈送间隙低轮廓915MHz天线***的详细局部视图,其被配置用于同轴馈送点以及匹配的电容器。
图64是具有同轴匹配的说明性低轮廓915MHz天线***的示意图。
图65是与用于低轮廓915MHz天线***的馈送间隙相关的同轴匹配结构的详细示意图,其包括串联电容器和并联电容器。
图66是示出用于低轮廓915MHz天线***的天线***匹配的史密斯图表。
图67是示出用于低轮廓915MHz天线***的匹配回波损耗的图表。
图68是具有简单同轴连接结构的说明性低轮廓915MHz天线***的示意图。
图69是与用于低轮廓915MHz天线***的馈送间隙相关的简化同轴连接结构的详细示意图。
图70是包括同轴电容器的说明性扁平偶极MHz天线结构的示意图。
图71是用于图70中所示的说明性扁平偶极MHz天线结构的回波损耗的图表,以频率函数的形式呈现。
图72是包括与扁平偶极天线相结合的低轮廓缝隙(slot)天线的天线结构的示意图。
图73是示出缝隙偶极天线的说明性回波损耗以及扁平偶极天线的接地损耗的曲线图。
图74是示出包括与扁平偶极天线相结合的低轮廓缝隙天线的天线结构的说明性实施方案的隔离的曲线图。
图75是具有四个径向象限的说明性垂直堆叠的锥形2G/5G天线***的局部剖视图。
图76是具有四个径向象限的说明性垂直堆叠的锥形2G/5G天线***的透视图。
图77是示出具有四个径向象限的说明性垂直堆叠的锥形2G/5G天线***的单个象限的层叠(stackup)的三维视图。
图78是示出具有四个径向象限的说明性垂直堆叠的锥形2G/5G天线***的单个象限的层叠的侧视图。
图79是示出具有四个径向象限的说明性垂直堆叠的锥形2G/5G天线***的单个象限的层叠的正视图。
图80是具有四个径向象限和内部安装的PCB的说明性垂直堆叠的四象限三频带(quad tri band)天线***的直径视图。
图81是具有四个径向象限和内部安装的PCB的说明性垂直堆叠的四象限三频带(quad tri band)天线***的直径视图。
具体实施方式
本说明书中对“实施方案”,“一个实施方案”等的引用意味着所描述的特定特征,功能,结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。在本说明书中出现的这些短语并不一定都指相同的实施方案。另一方面,所提及的实施方案也不一定是相互排斥的。
这里所介绍的是用于改进的天线结构,***和方法的技术,包括相应的制造方法。
在一个实施方案中,公开了2G/5G天线,包括具有扁平金属偶极构造的低成本内部天线,其可以包括用于支撑和调谐天线结构的加固件。在一些实施方案中,外部实施方案包括具有宽边或角阵列的四偶极天线结构。
在另一个实施方案中,公开了具有单侧PCB或只有金属结构的隔离多频带中心或端馈送偶极天线,用于以至少两个不同的频率进行操作,并且可以提供RF隔离,例如同轴电缆上的RF陷波器(trap)或平衡-不平衡变换器(Balun)***。
在另一实施方案中,还公开了非DC通道或直通2G/5G天线,其以5G陷波器和2G或双2G/5G陷波器,以及离散匹配或分布匹配为特色,并且还可以提供用于安置在天线末端的LED的DC馈送通道。
公开了低轮廓,扁平以及组合的偶极和扁平天线垂直极化全向天线,例如用于在915MHz下操作,其包括开槽驱动腔(open slot driven cavity)。所改进的构建方法以及天线结构包括增强的薄金属部件以及低成本、仅压接的构建方法。
在其他实施方案中,还公开了堆叠双频带和三频带天线,包括在象限之间具有轴对称性的堆叠2G/5G天线,
图1是说明性内部天线结构12的示意图10,例如关于正交轴,例如,X轴32x,Y轴32y和Z轴32z。图1中所示的说明性天线结构12包括两个形状和尺寸相似的偶极元件14a,14b,例如具有相应的深度28和宽度30,它们通过距离或高度26而分开。图1中所示的说明性天线结构12可以由例如包括铜的单个金属片15制成,其中偶极元件14a和14b被中心连接区域16分开。图1中所示的说明性天线结构12还包括从第一偶极元件14a延伸的集成馈送通道18,其中馈送通道18可包括弯曲25,以便形成焊盘,利用焊盘来精确地定位并焊接48同轴电缆36(例如1.37mm迷你同轴电缆),其可通过锐锋天线解决方案(Taoglas AntennaSolutions)获得。
当制造以形成天线结构12时,形成片15以在第二偶极元件14b和中心区域16之间限定弯曲22,在第一偶极元件14a和中心区域16之间限定弯曲24,并在第一偶极元件14a和馈送通道18之间限定弯曲25。在图1中所示的说明性弯曲24和25通常彼此对齐,并且因此可同时在单个制造步骤中形成。如图1中进一步所示,间隙34被限定在中心区域16和馈送通道18之间。
天线结构12的说明性实施方案包括从第一端到第二端垂直延伸(例如,沿Z轴32z)的平面中心区域16,从中心区域16的第一端正交延伸(例如,沿X轴32x)的第一平面偶极元件14b,以及从中心区域16的第二端正交延伸的第二平面偶极元件14a,其中第一偶极平面元件14b和第二平面偶极元件14b彼此共面,并通过分隔距离26而分开,从第一平面偶极元件14b或第一平面偶极元件14a中的任一个向另一平面偶极元件(14a,14b)正交延伸的馈送通道元件18,其中馈送间隙34被限定在馈送通道元件18和中心区域16之间,并且其中天线结构12由单个导电金属片制成。
图1中所示的说明性天线结构12被配置为可焊接地连接到所示的同轴电缆36,其包括外部绝缘38,外部导电屏蔽40,内部绝缘42和内部(即中心)导体44。例如,说明性同轴电缆36沿着Y轴32y而纵向延伸,其中当同轴电缆36被适当地准备好以附接到天线结构12时,导体40和44可同时被设置成与中心区域16以及与馈送通道18分别接触,然后分别在焊接点46和48处进行焊接。
在一些实施方案中,说明性天线结构12可提供低轮廓顶部加载的偶极或槽。在一些实施方案中,天线结构12可被配置为提供2.40GHz至2.49GHz,4.9GHz至5.3GHz或5.7GHz至5.9GHz的频带覆盖。
在一些实施方案中,制造说明性天线结构12的总成本可以非常低。例如,天线结构12可由单个预成形片15制成,然后可以形成该片以同时限定所需的几何形状,例如包括相对的共面偶极元件14a,14b,馈送通道18,间隙34和盘70(图3)以用于定位中心导体44。
在一些实施方案中,图1中所示的说明性天线结构12由厚度20为0.40mm的金属片15制成,以形成相对的矩形偶极元件14a,14b,每个具有19.00mm的深度28和20.20mm的宽度30,其中形成中心区域16以限定矩形偶极元件14a和14b之间10.80mm的高度26。在这样的配置中,说明性内部天线结构12可以提供2.40GHz至2.49GHz的频带覆盖,例如额定频率为2.45GHz,并且可以满足所需的频率覆盖,其中电压驻波比(VSWR)小于2:1,以改善天线12与传输线的匹配,并最大化向天线的功率传输,即最小化来自天线12的反射。
图2是另一个说明性内部天线结构12b的示意图60,其额外地提供在制造期间形成的并联电容器62结构以及对应的电感器64,以便增加内部天线结构12b的操作带宽。
在一些实施方案中,图2中所示的说明性天线结构12b由厚度20为0.40mm的金属片15制成,以形成相对的矩形偶极元件14a,14b,每个具有6.60mm的深度28和11.00mm的宽度30,其中形成中心区域16以限定矩形偶极元件14a和14b之间10.80mm的高度26。在这种配置中,说明性内部天线结构12b可以提供4.9GHz至5.3GHz的频带覆盖,或标称额定频率为5.1GHz。在包括所示的并联电容器62结构以及相应的电感器的说明性内部天线结构12b的这种实施方案中,内部天线结构12b的带宽可以增加大约500MHz,以便提供4.9GHz至5.9GHz的频带覆盖,或标称额定频率为5.4GHz。
图3是另一说明性内部天线结构12c的示意图70,其提供可增加内部天线结构12c的操作带宽的并联电容器62结构以及相应的电感器64。
在一些实施方案中,图3中所示的说明性天线结构12c由厚度20为0.80mm的金属片15制成,以形成相对的矩形偶极元件14a,14b,每个具有7.60mm的深度28和11.00mm的宽度30,其中形成中心区域16以限定矩形偶极元件14a和14b之间10.80mm的高度26。在这种实施方案12c中,其还包括所示的并联电容器62结构以及相应的电感器64,天线结构12b的带宽的标称额定频率为5.4GHz。
针对如图2和图3所示的内部天线结构12b和12c的实施方案,其标称额定频率为5.4GHz,天线12b和12c可包括具有电压驻波比(VSWR)小于2∶1的频率覆盖的两个频带。
如图2和图3所示,增加5G天线12的厚度20,从用于内部天线12b的0.40mm的厚度20,到用于内部天线12c的0.80mm的厚度20,只需将深度28从6.60mm增加到7.60mm,而VSWR则可以保持小于2∶1。
例如通过冲压和成形,可由单片金属15容易精确地制造出图1-3中所示的内部天线结构12,12b和12c,由此天线可容易地满足低成本目标以及可制造性要求。同样,天线结构12的整体尺寸允许它们满足多种无线设备的尺寸限制。
四元阵列设计与性能。
图4示出了四个偶极宽边2G/5G天线阵列80的说明性实施方案,其在一些实施方案中可被配置用于2G/5G天线***,同时在每个天线元件84a-84d之间提供信号隔离。图4中所示的说明性四个偶极宽边2G/5G天线阵列80包括矩形印刷电路板(PCB)82,例如相对于由X轴32x和Y轴32y所限定的平面的共平面。
四个偶极宽带双频带天线结构80的说明性实施方案包括具有与其相对应的纵向侧90的大致矩形印刷电路板(PCB)82以及天线阵列83,该天线阵列83包括分别连接至PCB82的纵向侧并且例如沿着Z轴32z垂直延伸高度96的四个天线84,其中,四个天线84包括第一天线84a,第二天线84b,第三天线84c和第四天线84d,其中天线以线性宽边序列进行排列,其中每个天线84通过间隔距离98与相邻的天线84分开,并且其中双频带包括2GHz频率频带和5GHz频率频带。
在图4中所示的说明性四个偶极宽边2G/5G天线阵列80中,PCB 82具有例如271mm的宽度90,和例如170mm的深度92。图4中所示的说明性天线元件84a-84d垂直延伸至例如170mm的高度96,并通过各自的导体86a-86d连接到PCB 82,导体86a-86d例如沿着轴32a延伸例如30mm的距离94。在说明性实施方案中,天线元件84与相邻的元件分开例如85mm的距离98。
图5和图6示出了四个偶极宽边2G/5G天线阵列80(例如在图4中所示的)的说明性实施方案的说明性分析和测试,以考虑四个偶极宽边2G/5G天线阵列80的隔离性能,并确定是否存在可提供至少30dB隔离的有用配置。
例如,图5是针对四个配置106a-106d中的每一个的反射系数(Y1)102的图表100,以频率104的函数的形式呈现,例如和30dB隔离线110有关。在2G区域112中,指示了PCB地面反射的影响112,并且还可以看出,需要额外的调谐来提供至少30dB的隔离。还针对5G区域114指示了对反射系数的影响。
图6是示出了用于在5.4GHz下操作(其中Phi=90度)的四个偶极宽边2G/5G天线阵列80(例如在图4中所示的)的说明性实施方案的2D波束辐射图案122的图表120。如图6所示,所测试的配置提供了5.8dBi的峰值增益(μeak gain)以及0.0dBi的水平增益(horizontal gain)。
包括含有天线元件84a-84d的线阵列83(例如图4中所示的)的四个偶极宽边2G/5G天线80的测试结果,表明垂直波束图案在5G的水平面上处于或接近最大值。虽然在85mm处的5G隔离太小,但在170mm和255mm处,5G隔离则非常接近所需的30dB。还观察到,在5G处的地面反射稍有帮助,而2G隔离在任何间距处都缺少30db隔离110,并遭受PCB反射112。
四个偶极宽边2G/5G天线阵列80可容易地被用于多种天线***。在一些实施方案中,四个偶极宽边2G/5G天线阵列80可被配置为提供至少30dB的隔离。
图7示出了四偶极2G/5G角天线阵列140的说明性实施方案,其在一些实施方案中可被配置用于外部2G/5G天线***,同时在每个天线元件84a-84d之间提供信号隔离。图7中所示的说明性四偶极2G/5G角天线阵列140包括中心矩形印刷电路板(PCB)82,例如相对于由X轴32x和Y轴32y所限定的平面的共平面。在图7中所示的说明性四偶极2G/5G角天线阵列140中,PCB 82具有例如271mm的宽度90,和例如170mm的深度92。图7中所示的说明性天线元件84a-84d垂直延伸至例如170mm的高度96,并且通过各自的导体86a-86d连接到PCB 82,导体86a-86d例如沿着X轴32x延伸例如30mm的距离94。
四偶极双频带天线结构的说明性实施方案包括具有与其相对应的四个角的大致矩形印刷电路板(PCB)82,以及天线阵列140,该天线阵列140包括分别连接至PCB 82的四个角中的每一个并且垂直延伸高度的四个天线84a-84d,其中四个天线包括第一天线84a,第二天线84b,第三天线84c和第四天线84d,其中天线阵列140的长度142被限定在第一天线84a和第四天线84d之间,以及第二天线84b和第三天线84c之间,其中天线阵列140的宽度144被限定在第一天线84a和第二天线84b之间,以及第四天线84d和第三天线84c之间,并且其中天线阵列140的对角线距离146被限定在第一天线84a和第三天线84c之间,以及第二天线84b和第四天线84d之间。
图7中所示的说明性天线元件84a-84d限定了具有255mm的长度142,224.34mm的宽度144以及339.64mm的对角线146的矩形。
图8和图9示出了如图7中所示的四偶极2G/5G角天线阵列140的说明性实施方案的测试和分析,以便考虑四偶极2G/5G角天线阵列140的隔离性能,并确定是否存在可提供至少30dB隔离的有用配置。
例如,图8是示出了作为四个偶极宽边2G/5G天线阵列140(图4)的不同天线对之间的反射系数102的曲线图150,以频率104的函数的形式呈现,如152a-152d所示,例如与30dB隔离线110有关。例如,线152基于单个天线元件,例如84a(S1,1),线152b基于具有间隔144的天线84a和84b(或84c和84d),线152c基于具有间隔142的天线84a和84d(或84b和84c),并且线152d基于具有间隔146的天线84a和84c(或84b和84d)。图15是提供针对被配置为具有0度PCB地面坡度的说明性2G/5G角阵列84a-84d的测试结果矩阵的表220。
在2G区域内,由于PCB地面反射引起的零点(null)154被指示为152d,并且还可以看出,对于一些配置152将需要额外的调谐以提供至少30dB的隔离。还针对5G区域114指示了对反射系数的影响。如图8所示,线152d在对角线天线对84a和84c之间以及对角线天线对84b和84d之间提供了最佳反射系数性能。
图9是示出如图7中所示的四偶极2G/5G角天线阵列140的说明性实施方案的2D波束辐射图案162的图表160,该四偶极2G/5G角天线阵列140用于在5.4GHz下操作,其中Phi=90度,峰值增益为5.8dBi,水平增益为0.0dBi。
图10是示出作为四个偶极宽边天线阵列的不同天线元件84之间的2G矩形反射系数102的图表170,以频率104的函数的形式呈现,如174a-174d所示,例如,与30dB隔离线110有关,用于额定频率为2.45GHz的***。例如,线174b示出了255mm的天线间隔的模拟性能,线174c示出了340mm的天线间隔的模拟性能,线174d示出了224mm的天线间隔的模拟性能。
图11示出了用于矩形天线阵列140(图7)的说明性三维(3D)2.45GHz波束图案180,例如观察由X轴32x和Y轴32y所限定的地平面,θ为90度,即垂直于地平面,并与Z轴32z对齐。
图12是示出用于矩形天线阵列140(例如图7中所示的)的说明性垂直辐射图案192的曲线图190,其显示从PCB 82的中心向外看194,以及朝向PCB 82的中心向内看196。
作为具有线性配置的四个偶极宽边2G/5G天线阵列80与四偶极2G/5G角天线阵列140(例如在本文中被称为矩形配置)之间的性能比较,可以看出,配置80和140之间的5G性能相同或相似。还可以看出,由于PCB地面反射,所形成的5G垂直波束图案在线性阵型(lineformation)80和矩形阵型(rectangular formation)140之间是相同或相似的。
然而,基于矩形配置140的长边上增加的距离142(图7),例如与相邻的天线元件84之间的间隔98相比,例如,在图4中所示的84a和84b之间,可以看出,线性配置80和矩形配置140之间的2G性能基本上不同。因此,84a和84d的天线组合,以及84b和84c的天线组合,如图7中所示,为天线2G性能以及组合的2G/5G性能提供了最佳解决方案。
关于矩形天线配置140的特定配置,可对长度使用一些微调谐以改善2G性能。对于2G操作,PCB接地平面会影响向内看的波束图案196,如图12中所示,其提供所需的隔离。还如图12中所示,2G向外看的波束图案194则不受PCB反射的影响。在情况下,天线84应该是垂直的,即与Z轴32z对齐。
图13示出了具有0度PCB地面坡度的四偶极2G/5G角阵列140的辐射图案200,包括用于2.4GHz和5.3GHz频率的方位角(azimuth)辐射图案,其中Theta=90度,用于2.4GHz和5.3GHz频率的仰角对角线辐射图案,其中Phi=60度,以及用于2.4GHz和5.3GHz频率的仰角余对角线(elevation co-diagonal)辐射图案,其中Phi=330度。
结果基于说明性四偶极2G/5G角阵列140(例如图7中所示),其中天线元件84a和84b之间的中心到中心(c/c)距离144为224mm c/c,天线元件84a和84c之间的距离146为340mm c/c,天线元件84a和84d之间的距离142为255mm c/c。
图14是示出了作为图7中所示的说明性2G/5G角阵列84a-84d的不同天线元件84之间的回波损耗/隔离的曲线图(以频率104的函数的形式呈现)以及对应的图表210,其包括用于天线元件84a的线214a,用于具有224mmc/c的间距144的天线84a和84b的线214b,用于具有255mm c/c的间距142的天线84a和84d的线214d,以及用于具有340mm c/c的间距的天线84a和84c的线214c。图15是表220,其提供了示例性2G/5G角阵列84a-84d的测试结果的矩阵,其配置有0度的PCB地面坡度。
图16示出了具有天线元件84a-84d的四偶极2G/5G角天线阵列140b的说明性实施方案230,其中阵列具有10度PCB地面坡度232。图16中所示的说明性天线元件84a-84d通过各自的导体86a-86d从中心PCB 82延伸。图16中所示的说明性四偶极2G/5G角天线阵列140b具有221mm c/c的天线元件84a和84b之间的中心到中心(c/c)距离144,天线元件84a和84c之间的距离146为337mm c/c,天线元件84a和84d之间的距离142为255mm c/c。
图17示出了具有10度PCB地面坡度的四偶极2G/5G角阵列140b的辐射图案240,包括用于2.4GHz和5.3GHz频率的方位辐射图案,其中Theta=90度,用于2.4GHz和5.3GHz频率的仰角对角线辐射图案,其中Phi=60度,用于2.4GHz和5.3GHz频率的仰角余对角线辐射图案,其中Phi=330度。结果基于说明性四偶极2G/5G角阵列140b,例如图16中所示。
图18是示出作为图16中所示的说明性2G/5G角阵列140b的不同天线元件84之间的回波损耗/隔离的图表250,以频率104的函数的形式呈现,包括用于天线元件84a的线252a,用于具有221mm c/c的间距144的天线84a和84b的线252b,用于具有255mm c/c的间距142的天线84a和84d的线252d,以及用于具有337mm c/c的间距146的天线84a和84c的线252c。图19是提供了配置有10度PCB地面坡度的说明性2G/5G角阵列140b的测试结果矩阵的表260。
图20示出了具有天线元件84a-84d的四偶极2G/5G角天线阵列140c的说明性实施方案270,其中阵列具有15度PCB地面坡度272。图20中所示的说明性天线元件84a-84d通过各自的导体86a-86d从中心PCB 82延伸。图20中所示的说明性四偶极2G/5G角天线阵列140c具有216mm c/c的天线元件84a和84b之间的中心到中心(c/c)距离144,天线元件84a和84c之间的距离146为334mm c/c,并且天线元件84a和84d之间的距离142为255mm c/c。
图21示出了具有15度PCB地面坡度的四偶极2G/5G角阵列140c的辐射图案280,包括用于2.4GHz和5.3GHz频率的方位辐射图案,其中Theta=90度,用于2.4GHz和5.3GHz频率的仰角对角线辐射图案,其中Phi=60度,用于2.4GHz和5.3GHz频率的仰角余对角线辐射图案,其中Phi=330度。结果基于说明性四偶极2G/5G角阵列140c,例如图20中所示。
图22是示出作为图20中所示的说明性2G/5G角阵列140c的不同天线元件84之间的回波损耗/隔离212的图表290,以频率104的函数的形式呈现,包括用于天线元件84a的线292a,用于具有216mm c/c的间距144的天线84a和84b的线292b,用于具有255mmc/c的间距142的天线84a和84d的线292d,以及用于具有334mmc/c的间距146的天线84a和84c的线292c。图23是提供了配置有15度PCB地面坡度的说明性2G/5G角阵列140c的测试结果矩阵的表294。
在对说明性2G/5G角阵列140,140b和140c的性能结果的比较中,可以看出,匹配保持基本相同,与地面坡度(ground slope)无关。同样,用于说明性2G/5G角阵列140,140b和140c的各个天线波束图案也基本相同。
然而,可以看出,隔离性能有利于增加PCB地面坡度232,272。对于测试的说明性2G/5G角阵列140,140b和140c而言,具有15度PCB地面坡度272的2G/5G角阵列140c提供了最佳的隔离性能,而具有10度PCB地面坡度232的2G/5G角阵列140b也提供了令人满意的隔离性能。如进一步所示,对于2G操作,增加隔离与地平面反射有依赖关系。在扁平(0度坡度)2G/5G角阵列140中,例如图7中所示,当将一侧上的天线间隔调整至215mm c/c时,反射是最佳的。还可以看出,使用分开的反射平面可以确保良好的隔离和对PCB噪声的遮蔽。
隔离的多频带偶极天线。
本文还公开了具有单面PCB或只有金属结构的隔离多频带中心或端馈送(end-fed)偶极天线的实施方案,用于以至少两个不同的频率进行操作。所公开的天线可以为RF隔离提供例如在同轴电缆上的RF陷波器,或Balun***。
作为对不同天线结构的介绍,图24示出了说明性双频带偶极天线300,其包括第一通道结构301a和第二通道结构301b,其中可在位于通道结构301a,301b之间的中心区域308内建立偶极馈送点310。如图24中进一步所示,双频带偶极天线300包括在通道结构301a和301b之间建立的低频带偶极304,包括通道元件302a和302b,例如用于2G操作,以及建立在通道结构321a和321b的中心区域之间的高频带偶极306,例如用于5G操作,包括各自的上部通道元件312a和312b,以及各自的下部通道元件314a和314b。
图25是说明性双频带偶极天线组件320的示意图,其中具有中心导体324和外部导电屏蔽326的同轴电缆馈送322连接到第一通道结构321a和第二通道结构321b。如图25中所示,中心导体324通过中心导体连接件328连接到第二通道结构321b,而同轴屏蔽326通过屏蔽连接件330连接到第一通道结构321a。如图25中所示的说明性双频带偶极天线320还包括与第一通道结构321a相关联的偶极馈送点333。
如图25中进一步所示,双频带偶极天线320包括低频带偶极304b和高频带偶极306b,低频带偶极304b包括通道元件302a和302b,例如用于2G操作,而高频带偶极306b则建立在通道结构321a和321b的中心区域之间,例如用于5G操作,包括各自的上部通道元件332a和332b,以及各自的下部通道元件334a和334b。
图26是说明性中心馈送双频带偶极天线340的示意图,其中具有中心导体324和外部导电屏蔽326的同轴电缆馈送322连接到第一通道结构341a和第二通道结构341b。如图26中所示,中心导体324通过中心导体连接件328连接到第二通道结构341b,而同轴屏蔽326通过屏蔽连接件330连接到第一通道结构341a。如图26中所示的说明性双频带偶极天线340还包括与第一通道结构341a的低偶极通道342a相关联的偶极馈送点332。
如图26中进一步所示,中心馈送双频带偶极天线340包括低频带偶极304c以及高频带偶极306c,低频带偶极304c包括通道元件342a和342b,例如用于2G操作,高频带偶极306c包括下部通道元件343a和343b,例如用于5G操作。
图27是说明性中心馈送双频带偶极天线360的示意图,其中平衡-不平衡变换器设备364用于将同轴电缆馈送322通过各自的连接件366a和366b连接到第一通道结构361a和第二通道结构361b。平衡-不平衡变换器设备364用于在天线侧的不平衡信号和同轴电缆侧的平衡信号之间进行转换。
说明性通道结构361a和361b包括各自的天线下部通道368a和368b,但不包括相应的上部通道,例如图25中所示的通道332a和332b。说明性通道结构361a和361b作为单个天线频带进行操作,其中该结构限于双频带操作,用于偶数倍的频率,例如2.45GHz和4.9Ghz。
尽管图24-26所示的说明性中心馈送偶极300,320和340分别可配置用于2G和5G操作,但这种天线结构简单地将馈送同轴322的屏蔽326连接330到偶极结构的一侧,并将中心导体324连接328到偶极结构的另一侧。此做法通常使得来自印刷电路板PCB的共模信号的天线隔离较差。
同样地,本文公开了隔离多频带中心或端馈送偶极天线的多种实施方案,其可以显著地改善天线RF隔离,并且可使用单面PCB或只使用金属结构来实现。
图28是用于单频带操作的说明性中心馈送偶极天线结构380的示意图,其中平衡-不平衡变换器结构386以及包括元件388a和388b的单频带天线388可被建立为在印刷电路板(PCB)382上的仅含金属结构,或金属层384(例如铜),其可与包括用于无线信号处理的有源电子器件(active electronics)的PCB进行集成或分离。图28中所示的说明性金属层384可容易地进行光刻以形成在PCB基板382的轮廓中。图28中所示的说明性金属层384包括平衡-不平衡变换器通道386,该平衡-不平衡变换器通道386从相对方向上的同轴连接点392延伸,然后过渡到相对的天线频带元件388a和388b,而不是形成在相同的金属层384上。馈送间隙395被限定在频带元件388a,388b之间。
在同轴馈送322的引线端398处,例如靠***衡-不平衡变换器通道386和天线元件388一起过渡的区域,焊接点394用于将中心导体324电连接到天线元件388b,而焊接点396用于将同轴屏蔽326电连接到相对的天线元件388a。图28中所示的说明性馈送同轴322通过同轴馈送322和平衡-不平衡变换器386之间的焊接点392固定到PCB 382,并且可同时实施并使用与焊接点394和396所使用的相同的焊接工艺。
天线结构380的说明性实施方案包括用于在相应的频率频带中进行操作的导电金属偶极天线388,该偶极天线388包括第一偶极半部,例如388a,其从馈送点的第一半部以第一方向向外延伸,以及第二偶极半部,例如388b,其从馈送点的第二半部以和第一方向相反的第二方向向外延伸,其中馈送间隙395被限定在馈送点的第一半部和第二半部之间,并且其中第一偶极半部388a和第二偶极半部388b限定了中心馈送偶极天线388,该结构还包括导电金属第一平衡-不平衡变换器通道386,其从靠近馈送点的第一半部的第一半部偶极半部388a延伸至同轴焊接点392,导电金属第二平衡-不平衡变换器通道386,其从靠近馈送点的第二半部的第二半部偶极半部388b延伸到同轴焊接点392,同轴屏蔽连接点396,其位于靠近馈送点的第一半部的第一平衡-不平衡变换器通道396上,以及同轴导体连接点394,其位于靠近馈送点的第二半部的第二平衡-不平衡变换器通道386上。
图29是用于双频带操作的说明性中心馈送偶极天线结构400的示意图,其中平衡-不平衡变换器结构386以及双频带天线406可被建立为在印刷电路板PCB382上的仅含金属结构,或金属层384。例如,图29中所示的说明性金属层384可容易地通过光刻在PCB基板382的轮廓内形成。
图29中所示的说明性金属层384包括平衡-不平衡变换器通道386,其从相对方向上的同轴连接焊接点392延伸,然后过渡到相对的天线频带元件404a,404b,而不是形成在相同的金属层384上。在图29中所示的双频带天线结构406包括相对的低频带顶部元件对402a和402b,以及相对的高频带底部元件对404a,404b。间隙408被限定在相对的天线元件之间。
在同轴馈送322的引线端398处,例如靠***衡-不平衡变换器通道386和下部天线元件404a,404b合并在一起的区域,焊接点394可用于将中心导体324电连接至天线元件404b,同时可采用焊接点396将同轴屏蔽326电连接至相对的天线元件404a。虽然馈送同轴322可通过多种机构固定到PCB 392,但是同轴馈送322和平衡-不平衡变换器382之间的焊接点392的使用可同时实施,并使用与焊接点394和396所使用的相同的焊接工艺。
在操作中,中心馈送偶极天线结构400在操作上受限于偶数倍的频率,例如2.45GHz和4.9Ghz。在典型实施方案中,低频带顶部元件402a和402b为顶部加载结构,其中可容易地执行低频带顶部元件402a和402b的移除,以将天线400转换为单频带操作。
图30是用于双频带操作的说明性中心馈送偶极天线结构420的示意图,其中平衡-不平衡变换器结构386以及双频带天线426可被建立为在印刷电路板PCB 382上的仅含金属结构,或金属层384。图31是说明性中心馈送偶极天线结构420的扩展装配图430。图30和图31中所示的说明性金属层384可容易地进行光刻以形成在PCB基板382的轮廓内。
图30和图31中所示的说明性金属层384包括平衡-不平衡变换器通道386,其从同轴连接焊接点392延伸到位于底部高频带天线元件424a处的同轴中心导体连接点394,并延伸到顶部低频带天线元件422a。可容易地同时形成的说明性金属层384还包括底部高频带天线元件424b以及顶部低频带天线元件422b。一个或多个同轴屏蔽连接焊接点396位于靠近底部高频带天线元件424b处。相组合地,图30和图31中所示的双频带天线结构426包括相对的上部低频带顶部元件422a和422b,以及相对的底部高频带底部元件424a,424b。间隙428被限定在相对的天线元件之间。
如图30和图31中进一步所示,平衡-不平衡变换器386围绕天线结构的一侧延伸,而具有外屏蔽390的馈送同轴322则围绕天线结构的相对侧延伸,使得当馈送同轴322的外导电屏蔽390连接在焊接点392和一个或多个焊接点396之间时,并且当内导体324在焊接点394处电连接时,馈送同轴322起作用以完成用于天线结构的平衡-不平衡变换器,即同轴屏蔽390完成平衡-不平衡变换器384结构。
中心馈送偶极天线结构420的说明性实施方案包括导电金属偶极天线426,其包括第一偶极半部,例如422a和424a,其从馈送点的第一半部沿第一方向向外延伸,以及第二偶极半部,例如422b和424b,其从馈送点的第二半部沿与第一方向相反的第二方向向外延伸,其中馈送间隙428被限定在馈送点的第一半部和第二半部之间,并且其中第一偶极半部和第二偶极半部限定了中心馈送偶极天线426,该结构还包括导电金属平衡-不平衡变换器通道386,其从靠近馈送点的第一半部的第一半部偶极半部延伸到同轴焊接点392,同轴屏蔽连接点396,其位于靠近馈送点的第二半部的第二平衡-不平衡变换器通道上,同轴导体连接点394,其位于靠近馈送点的第一半部的第一平衡-不平衡变换器通道上,以及同轴电缆390,其包括中心导体44,围绕中心导体44的同轴屏蔽40,和在中心导体44与同轴屏蔽40之间的同轴绝缘体42,其中同轴电缆390从引线端延伸到与引线端相对的远端,其中在引线端,中心导体44连接到同轴导体连接点394,并且同轴屏蔽40连接到同轴屏蔽连接点396,其中同轴屏蔽40也连接到同轴焊接点392,其中同轴电缆的远端延伸超过同轴焊接点392以连接到天线电子器件,并且其中同轴屏蔽40和平衡-不平衡变换器通道386形成用于天线结构420的平衡-不平衡变换器结构。
在操作中,中心馈送偶极天线结构420在操作上受限于偶数倍的频率,例如2.45GHz和4.9Ghz。在典型的实施方案中,低频带顶部元件422a和422b为顶部加载结构,其中可容易地执行低频带顶部元件422a和422b的移除,以将天线420转换为单频带操作。在制造期间,可以选择被焊接在焊接点392和396之间的馈送同轴322的长度,以精确地匹配由平衡-不平衡变换器386所提供的导电通道。
图32是说明性端馈送偶极天线结构440的示意图,其包括第一天线结构442和第二天线结构444,其中间隙446被限定在结构442和444之间。图32中所示的第一天线结构442包括内部低频带陷波器448和外部高频带陷波器450,而第二天线结构444包括内部低频带陷波器456和外部高频带陷波器458,使得第一天线结构442和第二天线结构444限定了高频带天线结构441和低频带天线结构443。
图32中所示的说明性端馈送偶极天线结构440包括端馈送同轴452,其具有内部导体324和与内部导体324电绝缘的外部导电屏蔽325。如图32所示,同轴452的引线端(例如通过相对的远端连接到有源天线电子设备)进入并延伸通过第一天线结构442的内部低频带陷波器区域448。内部导体324延伸超过第一天线结构442,越过间隙446,并且在靠近馈送间隙446的同轴中心导体接触点454处电连接到第二天线结构444,而外部导电屏蔽325则电连接到靠近馈送间隙446的第一天线结构442。在操作中,在陷波器448的开口端,有效阻抗非常高,因此使得偶极结构440看起来与馈送同轴电缆452断开,即与如图所示的左端断开。
图33示出了压接组件462的详细装配视图460,以便在导电天线引线470和本文所公开的一个或多个天线实施方案之间提供稳健且低成本的连接,例如远侧连接468。
图33中所示的说明性压接组件462包括压接组件主体464,连接器部分466从压接组件主体464延伸,其中压接组件主体464和连接器部分466可由金属片(例如,冲压的铜或黄铜,或镀层片材)制成。压接组件还包括压接472和锁476,其被配置为将导电引线470固定在导体压接位置474处。如细节480所示,导电引线470可相对于导体压接位置474精确定位,并且压接472和锁476可进行定位以固定导电引线470。如细节482所示,然后将压接472折叠在导电引线470上。如细节484所示,然后将锁476折叠在压接472上,以将导电引线470固定到压接组件462。
压接组件462的说明性实施方案可实现为用于同轴天线馈送的电连接器,包括由金属片制成的导电压接组件主体464,其中压接组件主体464从第一端延伸到与第一端相对的第二端,并且其中压接位置474被限定在第一端处,金属压接元件472,其被配置为放置在压接位置474处,并在将金属压接元件472折叠在中心导体470上时,用以将同轴天线馈送的中心导体470固定在压接位置474处,以及锁元件476,其用于将压接元件472固定到中心导体470和压接组件主体464中的任一个上。
在一些实施方案中,导电引线470包括如本文所公开的同轴电缆的中心导体40,314可用于将中心导体连接到天线的基部的压接组件462。在一些实施方案中,压接组件462还提供弹簧作用,以确保中心导体40,314上的受控压力。在一些实施方案中,锁476在压接472上闭合时,防止随着老化而蠕变。在一些实施方案中,通过周围金属护套的底部进行切割,成型或以其他方式来限定进入孔(access hole),以便提供高频带偶极子,例如404(图29)或424(图30-31)。
非-DC通道天线。
图34是例如用于2G/5G操作的说明性非-DC通道天线502(例如502a)的示意图500。如图34所示,天线502从有源天线部分506延伸504以限定纵向通路508,例如沿Y轴32y对齐,以建立2G天线524以及5G天线526。
图34中所示的说明性2G天线524包括双2G和5G陷波器结构510,其从纵向通道508例如沿着X轴32x向外延伸512,第一对导电通道514a,514b从512纵向延伸。进一步向外,第二对导电通道516a,516b纵向延伸。
图34中所示的说明性2G和5G陷波器结构510提供两个2G陷波器518a,518b,其中第一2G陷波器518a被限定在纵向通道508和通道514a之间,并且其中第二2G陷波器518b被限定在纵向通道508和通道514b之间。如图31中进一步所示,2G陷波器518a,518b中的每一个包括相应的电容器520。另外如图34中所示,说明性2G和5G陷波器结构510包括两个5G陷波器522,其中第一5G陷波器被限定在通道514a和516a之间,第二5G陷波器522被限定在通道514b和516b之间。包括5G陷波器522以校正用于5G操作的波束图案。
图34中所示的说明性非-DC通道天线502a还包括用于2G天线524和5G天线526的天线馈送530,其中天线馈送530被限定在第一纵向通道508和第二纵向通道528之间,其延伸到外部横向通道532。
图34中所示的说明性5G天线526包括被限定在第一纵向通道508上的第一5G天线结构534,以及被限定在第二纵向通道528上的第二5G天线结构536。
第一5G天线结构534包括横向通道538,以及一对远离天线馈送530纵向延伸的导电通道540a,540b,其中第一5G陷波器542a被限定在纵向通道508和通道540a之间,并且第二5G陷波器542b被限定在纵向通道508和通道540b之间。
第二5G天线结构536包括横向通道544,以及一对远离天线馈送530纵向延伸的导电通道546a,546b,其中第一5G陷波器548a被限定在第二纵向通道528与通道546a之间,并且第二5G陷波器548b被限定在第二纵向通道528和通道546b之间。
双频带天线结构500的说明性实施方案可被配置用于在第一频率频带和第二频率频带中进行操作,其中第二频率频带的频率高于第一频率频带,双频带天线结构形成在印刷电路板(PCB)554上,该印刷电路板(PCB)554具有第一端和与第一端相对的第二端,以及第一表面556a和与第一表面556a相对的第二表面556b,其中双频带天线结构包括第一通道结构508和第二通道结构528,其中天线馈送区域530被限定在第一通道结构508和第二通道结构528之间,其中第一天线通道结构508从天线馈送区域508朝向PCB 554的第一端纵向延伸,以连接到有源天线部分506,其中第二天线通道结构528从天线馈送区域朝向PCB 554的第二端纵向延伸,其中天线结构500包括用于在第一频率频带中操作的第一天线524,以及用于在第二频率频带中操作的第二天线526,其中第一天线524和第二天线526由第一通道结构508和第二通道结构528来限定,并包括第一高频带通道结构534,该第一高频带通道结构534包括从第一纵向通道508的两侧向外延伸的第一横向通道538,以及从第一横向通道538远离天线馈送530朝向PCB 554的第一端延伸的一对通道540a,540b,其中用于第二频率频带的一对陷波器542a,542b被限定在第一纵向通道508和从第一横向通道508延伸的一对通道542a,542b之间,第二高频带通道结构536包括从第二纵向通道528的两侧向外延伸的第二横向通道544,以及从第二横向通道544远离天线馈送530朝向PCB554的第二端延伸的一对通道548a,548b,其中用于第二频率频带的一对陷波器548a,548b被限定在第二纵向通道528和从第二横向通道528延伸的一对通道546a,546b之间,以及位于PCB的第一端和第一高频带通道结构之间的第三通道结构,该第三通道结构510包括从第一纵向通道508的两侧向外延伸的第三横向通道512,从第三横向通道512纵向延伸的一对外部通道516a,516b,以及从第三横向通道512纵向延伸的一对内部通道514a,514b,其中每个内部通道514a,514b位于相应的一个外部通道516和第一纵向通道508之间,其中用于第二频率频带的一对陷波器522被定义在相应的外部通道516和内部通道514之间,并且其中用于第一频率频带的一对陷波器518a,518b被限定在相应的内部通道514和第一纵向通道508之间。
图35示出了用于2G/5G操作(例如用于不包括连接的LED 628的天线502实施方案(图45))的说明性非-DC通道2G/5G天线502(例如502)的详细视图550。图35中所示的说明性非-DC通道2G/5G天线502b可形成为独立的结构,或者可形成在印刷电路板(PCB)554的一个或两个表面556a,556b上。
图35中所示的说明性非-DC通道2G/5G天线502b可提供2G天线结构524以及5G天线结构526,其通常与Z轴32z对准。
图35中所示的说明性2G天线结构524包括双2G-5G陷波器结构510,例如参考图34所描述的,其中双2G-5G陷波器结构510从第一纵向通道508延伸,其可以连接到有源天线部分506(图34)。图35中所示的双2G-5G陷波器结构510还包括用于2G陷波器518a,518b的电容器520。
图36是用于说明性非-DC通道2G/5G天线502b(例如图35中所示)的分布匹配结构562的近视图560。图36中所示的说明性分布匹配结构562过天线馈送通道530建立在PCB基板554的表面556a上,并且可以例如通过导电通孔(via)572进行连接,导电通孔572延伸穿过PCB基板554。
在一些实施方案中,导电通孔572连接到其他导电通道(例如DC馈送通道656(图47))或结构(例如位于PCB 554的相对表面556b上的串联电感器664(图47)和/或串联电感器668(图47))。
图36中所示的说明性分布匹配结构562包括馈送通道530内的中心导电区域564。图36中所示的说明性分布匹配结构562还包括在第一纵向通道508和中心区域564之间的第一串联电容器566a,以及在中心区域614和第二纵向通道528之间的第二串联电容器566b。附加电容器568可在第一纵向通道508和中心区域564之间延伸。进一步的电容器570可直接在第一纵向通道508和第二纵向通道528之间延伸。分布匹配结构562的特定路由和电容器可被配置成为2G/5G天线502b提供所期望的匹配特性。同样地,可容易地在制造分布匹配结构562的同时,进行用于形成其他天线结构的光刻蚀刻工艺。
图37是用于非-DC通道2G/5G天线502(例如502,502b)的说明性双2G/5G陷波器结构的局部近视图576。如图37所示,第一2G陷波器518a被限定在纵向通道508和通道514a之间,第二2G陷波器518b被限定在纵向通道508和通道514b之间。如图37中进一步所示,2G陷波器518a,518b中的每一个包括在纵向通道508和相应的通道514a,514b之间的相应电容器520。横向通道578可从纵向通道508和/或各自的通道514(例如514a)延伸以为2G间隙电容器520提供所需的间隙。
另外如图37中所示的是一对5G陷波器522中的一个,其被限定在通道514b和516b之间。在一些实施方案中,包括5G陷波器522以校正用于5G操作的波束图案。
图38是示出了用于2G/5G天线结构502的说明性离散电感和电容(L&C)匹配的史密斯图表580。图39是示出针对用于2G/5G天线结构502的离散电感和电容(L&C)匹配的回波损耗的图表584,以频率104的函数的形式呈现,其包括与10dB的目标回波损耗588相比较的基于所测性能的曲线586。
图40是示出了使用本文所公开的2G/5G天线502的离散电感和电容(L&C)匹配的辐射效率(以dB为单位)的曲线592的第一示例性曲线图590,以频率104的函数的形式呈现。图41是包括线598的第二示例性曲线图596,其示出了使用本文所公开的2G/5G天线502的离散电感和电容(L&C)匹配的辐射效率(以dB为单位),以频率104的函数的形式呈现。
图42是示出使用如本文所公开的2G/5G天线502的说明性实施方案的X-Y平面(即,与由X轴32x和Y轴32y所限定的平面共面)中的方位角辐射图案600的图表。
图43是示出使用如本文所公开的2G/5G天线502的说明性实施方案的X-Z平面(即,与由X轴32x和Z轴32z所限定的平面共面)中的仰角辐射图案604的图表。
图44是示出使用如本文所公开的2G/5G天线502的说明性实施方案的Y-Z平面(即,与由Y轴32y和Z轴32z所限定的平面共面)中的仰角辐射图案610的图表。
2G/5G直流通道天线。
虽然如本文所公开的2G/5G天线502(例如,502a,502b)的一些实施方案不包括DC-通道,但2G/5G天线502的其他实施方案可提供此类功能。
例如,图45是说明性DC通道天线502c的示意图620。类似于图34中所示,天线502c从有源天线部分506延伸504以限定第一纵向通道508,例如沿Y轴32y对齐,以建立2G天线524以及5G天线526,与第二纵向通道528以及相关的结构相结合。
如图45所示,在馈送通道530上提供2G/5G陷波器结构622,其被配置成为2G天线524和5G天线526提供陷波器。例如,在一个实施方案中,2G/5G陷波器结构622被设置为3.5GHz以为两个天线524,526提供。
图45中所示的说明性2G天线524还包括第一2G陷波器结构624,其从纵向通道508(例如沿着X轴32x)向外延伸,一对导电通道630a,630b从该纵向通道508纵向延伸。
图45中所示的第一2G陷波器结构624提供了两个2G陷波器632a和632b,其中第一2G陷波器632a被限定在纵向通道508和通道630a之间,并且其中第二2G陷波器632b被限定在纵向通道508和通道630b之间。图45中所示的说明性2G陷波器632a,632b中的每一个包括相应的电容器634。
图45中所示的说明性2G天线524还包括第二2G陷波器结构626,其从第二纵向通道528(例如沿着X轴32x)向外延伸,一对导电通道640a,640b从该第二纵向通道528纵向延伸。
图45中所示的第二2G陷波器结构626提供了两个2G陷波器642a和642b,其中第一2G陷波器642a被限定在第二纵向通道528和通道640a之间,并且其中第二2G陷波器642b被限定在第二纵向通道528和通道640b之间。图45中所示的说明性2G陷波器642a,642b中的每一个包括相应的电容器644。
图45中所示的说明性DC通道天线502还包括用于2G天线524和5G天线526的天线馈送530,其中天线馈送530被限定在第一纵向通道508和第二纵向通道528之间,其可以延伸627以附接到LED 628。
图45中所示的说明性5G天线526包括被限定在第一纵向通道508上的第一5G天线结构534,以及被限定在第一纵向通道508上的第二5G天线结构536。
图45中所示的说明性第一5G天线结构534包括横向通道538以及远离横向通道538纵向延伸的一对导电通道540a,540b,其中第一5G陷波器542a被限定在纵向通道508和通道540a之间,并且第二5G陷波器542b被限定在纵向通道508和通道540b之间。
图45中所示的说明性第二5G天线结构536包括横向通道544,以及远离横向通道544纵向延伸的一对导电通道546a,546b,其中第一5G陷波器548a被限定在第二纵向通道528和通道546a之间,并且第二5G陷波器548b被限定在第二纵向通道528和通道546b之间。
虽然图45中所示的说明性通道结构被描述为横向和纵向通道,但是可以使用其他特定配置。
因此,双频带天线结构620的说明性实施方案可被配置用于在第一频率频带和第二频率频带中操作,其中第二频率频带的频率高于第一频率频带,其中双频带天线结构620形成在印刷电路板(PCB)554上,该印刷电路板(PCB)554具有第一端和与第一端相对的第二端,以及第一表面556a和与第一表面556a相对的第二表面556b,其中双频带天线结构620包括在PCB 554的第一表面556a上的第一通道结构508,在PCB 554的第一表面556a上的第二通道结构528,其中天线馈送通道530被限定在第一通道结构508和第二通道结构528之间,在PCB 554的第一表面556a上的中心陷波器结构622,其过馈送通道530连接第一通道结构508和第二通道结构528,该中心陷波器结构为第一频带和第二频带提供陷波器,以及在PCB554的第二表面556b上的DC馈送通道结构656,其中第一天线通道结构508从天线馈送通道530朝向PCB 554的第一端纵向延伸,用于连接到有源天线部分506,其中第二天线通道结构528从天线馈送通道530朝向PCB 554的第二端纵向延伸,其中天线结构620包括用于在第一频率频带中操作的第一天线524,以及用于在第二频率频带中操作的第二天线526,其中第一天线524和第二天线526由第一通道结构508和第二通道结构528来限定,并且包括第一高频带通道结构534,其包括从第一纵向通道508的两侧向外延伸的第一横向通道538,以及从第一横向通道508远离天线馈送530朝向PCB 554的第一端延伸的一对通道540a,540b,其中用于第二频率频带的一对陷波器542a,542b被限定在第一纵向通道508和从第一横向通道508延伸的一对通道540a,540b之间,第二高频带通道结构536,其包括从第二纵向通道528的两侧向外延伸的第二横向通道544,以及从第二横向通道528远离天线馈送530朝向PCB554的第二端延伸的一对通道546a,546b,其中用于第二频率频带的一对陷波器548a,548b被限定在第二纵向通道528和从第二横向通道528延伸的一对通道546a,546b之间,第一低频带通道结构624,其包括从第一纵向通道508的两侧向外延伸的第三横向通道623,从第三横向通道623朝向PCB 554的第一端延伸的一对通道630a,630b,以及一对电容器634,其中该一对电容器634中的每一个连接在一对通道639中的相应一个与第一纵向通道508之间,其中一对陷波器632a,632b被限定在第一纵向通道508与从第三横向通道623延伸的一对通道630中的相应一个之间,以及第二低频带通道结构626,其包括从第二纵向通道528的两侧向外延伸的第四横向通道625,从该第四横向通道625朝向PCB 554的第二端延伸的一对通道640a,640b,以及一对电容器644,其中该一对电容器644中的每一个连接在一对通道640中的相应一个和第二纵向通道528之间,其中一对陷波器642a,642b被限定在第二纵向通道528与从第四横向通道625延伸的一对通道640中的相应一个之间,其中DC馈送通道656结构在PCB 554的第二表面上纵向延伸。
图46是可被配置成为双频带馈送-贯通(feed-through)提供分布匹配的非-DC通道2G/5G天线552的说明性实施方案的示意图650。图46中所示的说明性非-DC通道2G/5G天线502d可形成在印刷电路板(PCB)基板554的相对表面556a,556b上,以便提供2G天线结构524以及5G天线结构526,其通常与X轴32x对齐。
图46中所示的说明性2G天线结构524包括在一个或两个表面556a,556b上的2G陷波器结构558,653,例如从中心纵向通道508(图34)延伸,其中该中心纵向通道508还可以连接到有源天线部分506(图31)。图46中所示的说明性陷波器结构653包括在表面556a和556b之间延伸的通孔572(图36),并且还包括在表面556b上的形成通道,其可用于和在表面556a上的陷波器结构558相结合以提供陷波器电容器结构。
图46中所示的说明性2G天线结构524附接到同轴电缆26(例如1.37mm迷你同轴电缆36),其纵向延伸,例如靠近纵向通道508,并过天线馈送530(图34)连接至天线结构524。图46中所示的说明性2G天线结构524还包括在与2G天线结构524相对的PCB 554的表面556b上的DC馈送通道656以及5G天线结构526。图46中所示的从第二纵向通道528延伸的说明性外部横向通道652可包括用于一个或多个LED 628的安装位置654(图45)。在一些实施方案中,LED 628被保持在与外部横向通道652相关联的指示区域内。
图47示出了被配置成为双频带馈通提供分布匹配的DC通道2G/5G天线502d的详细部分视图660。同轴36通过同轴馈送点662连接至天线馈送530(图31)。除了直流电(DCpeed)通道656之外,图47中所示的DC通道2G/5G天线502包括可匹配的串联电感器664以及串联电容器668。
图48是用于包括DC旁路656(例如用于为车载LED 628供电)的2G/5G天线结构502(例如,502c,502d)的说明性匹配,馈送以及DC旁路结构的近视图680。如图48中所示,通常在第一纵向通道508接近天线馈送间隙530时对天线馈送区域682进行定位。
一个或多个导电区域685被定位在馈送间隙530内,其与一个或多个串联电容器686相结合,一个或多个并联电容器687以及一个或多个旁路电容器688可一起用于为2G/5G天线结构502(例如502c,502d)提供离散电感(L)和电容(C)匹配。
图49是用于说明性DC通道2G/5G天线502(例如502c,502d)的史密斯图表690。图50是示出采用具有说明性DC通道2G/5G天线502的离散电感和电容(L&C)匹配的回波损耗的曲线图694,以频率104的函数的形式呈现,其包括与10dB目标回波损耗696相比的基于所测性能的曲线698。
图51是示出针对采用如本文所公开的说明性DC通道2G/5G天线502(例如,502c,502d)的离散电感和电容(L&C)匹配的辐射效率(dB)702的第一曲线图700,以频率104的函数的形式呈现。图52是示出针对采用如本文所公开的说明性DC通道2G/5G天线502(例如,502c,502d)的离散电感和电容(L&C)匹配的辐射效率712的第二曲线图710,以频率104的函数的形式呈现。
平衡2G/5G内部扁平金属天线。
图53是例如安装在2G/5G设备内部的平衡双频带扁平金属天线722(例如,722a)的说明性实施方案的示意图720。可以平衡双频带天线结构722a以最小化泄漏电流。
图54是例如用于2G/5G服务的平衡双频带内部扁平金属天线722b的另一个说明性实施方案的示意图740。可类似地平衡该替代双频带天线结构722b以最小化泄漏电流。
所公开的扁平双频带(例如,2G/5G)金属偶极天线结构722(例如,722a,722b,例如图53和图54中所示)的说明性实施方案可由金属板(例如冲压的镀锡钢或黄铜)制造而成,并且能以非常低的成本来制造。
可以平衡金属偶极天线结构722以最小化泄漏电流。在一些实施方案中,天线722的总尺寸为30mm×15mm。在一些实施方案中,天线722被配置为仅通过压接连接件来固定同轴屏蔽以及中心导体。在一些实施方案中,使用中心电介质加固件727(例如包括聚碳酸酯)以支撑和调整该结构。在一些实施方案中,该加固件727可通过集成接头(tab)(例如748,(图54))固定到金属天线。
图53中所示的说明性天线结构722a包括扁平金属板724,例如黄铜或镀锡钢。图53中所示的金属板724的说明性实施方案具有30mm的长度,14.5mm的深度以及0.25mm的厚度。图53中所示的说明性金属板724从中心区域726延伸,例如相对于Y轴32y,以限定平衡2G/5G天线组728,该平衡2G/5G天线组728包括2G天线730和5G天线732,它们由馈送槽733分开。中心区域726从同轴馈送入口点734横向地延伸(例如相对于X轴32x)至同轴馈送点736,在其中可以连接同轴电缆36。还如图53中所示,可通过同轴中心导体738来提供匹配。在一些实施方案中,同轴屏蔽44和中心导体40仅通过压接来固定,例如不需要另外的紧固件或焊接连接。
图53中所示的说明性平衡双频带内部扁平金属天线722a还包括被固定到中心区域726的电介质加固件727,以便例如通过中心区域726来支撑和调整金属板724。在一些实施方案中,电介质加固件727通过金属接头(metal tab)748固定到金属板724(图54)。
图54中所示的说明性扁平金属板724可类似地由导电金属片724(例如黄铜或镀锡钢)例如通过冲压制成。板724的说明性实施方案具有30mm的长度,15mm的深度以及0.25mm的厚度。图54中所示的说明性金属板24从中心区域726延伸(例如相对于Y轴32y)以限定包括2G天线730以及5G天线732的平衡的2G/5G天线组。
说明性金属板724(例如图54中所示)可包括一个或多个通过其限定的安装孔742,例如用于相应设备(例如2G/5G设备)内的扁平金属天线722b的内部安装。
中心区域726从第一压接或其他紧固机构746横向延伸(例如相对于X轴32x)至靠近同轴馈送点736的第二压接或其他紧固机构746,其中同轴电缆36的中心导体电连接且机械连接在匹配短截线744上。在一些实施方案中,同轴屏蔽44和中心导体40仅通过压接固定。
说明性平衡双频带内部扁平金属天线722b还包括被固定到中心区域的电介质加固件727,以便例如通过中心区域726来支撑和调整金属板724。在一些实施方案中,电介质加固件727通过金属接头(metal tabs)748固定到金属板724。
在双频带内部扁平金属天线722的一些实施方案中,可以提供诸如使用0.25mm黄铜原料金属板724和/或1.13mm低损耗同轴36,U.FL微型连接器的特征。在双频带内部扁平金属天线722的一些实施方案中,用于天线722的机械支撑由板724本身来提供,例如取决于金属厚度和类型以及结构的几何形状。在使用加固件727的实施方案中,诸如具有1.0mm厚度的聚碳酸酯可有助于确保天线722的结构完整性。
天线结构720的说明性实施方案包括金属板724,其具有第一表面和与第一表面相对的第二表面,金属板724包括平面天线结构,该平面天线结构包括从馈送入口侧734延伸到馈送点侧736的中心区域726,其中槽733从馈送点侧736朝向馈送入口侧734延伸以限定馈送间隙,从中心区域726延伸以用于在第一频率频带上操作的第一偶极天线结构730,从中心区域726延伸以用于在第二频率频带上操作的第二偶极天线结构732,其中第二频率频带低于第一频率频带,第一偶极天线结构730包括从中心区域726以第一方向向外延伸的第一偶极半部,和从中心区域726以与第一方向相反的第二方向向外延伸的第二偶极半部,第二偶极天线结构732包括从中心区域726以第一方向向外延伸的第一偶极半部,和从中心区域726以与第一方向相反的第二方向向外延伸的第二偶极半部,用于中心导体44的附件738,该中心导体44从位于馈送点侧736的天线馈送点处的同轴馈送电缆36的引线端延伸,以及附件例如746(图54),以将同轴馈送电缆36的外部屏蔽40固定在中心区域726的馈送入口侧734处。
图55是示出针对平衡2G/5G内部扁平金属天线722的说明性实施方案的反射系数性能的曲线图750,以频率104的函数的形式呈现。图56是针对平衡2G/5G内部扁平金属天线722的说明性实施方案的史密斯图表756。
扁平双频带端馈送偶极天线。
图57是扁平双频带端馈送偶极天线760的说明性实施方案的示意图,其中天线结构762形成在PCB 764上,并被安装在塑料外壳768内的内部区域766中,其中PCB天线结构762和塑料外壳768相对于Y轴32y纵向对齐。在一些实施方案中,天线结构762在结构和功能上类似于图32中所示的端馈送偶极天线440。
双频带偶极天线760的说明性实施方案可被配置用于在第一频率频带和第二频率频带中操作,其中第二频率频带具有比较低频率频带更高的频率,其中双频带偶极天线760从第一端延伸到与第一端相对的第二端,其中双频带偶极天线760包括第一天线结构442和第二天线结构444,其中馈送间隙446被限定在第一天线结构442和第二天线结构444之间,其中第一天线结构442从双频带天线760的第一端延伸至馈送间隙446,其中第二天线结构444从馈送间隙446延伸至双频带天线760的第二端,其中第一天线结构442包括相应的内部低频带陷波器448和相应的外部高频带陷波器450,其中第二天线结构444包括相应的内部低频带陷波器456,以及相应的外部高频带陷波器458,以及从远端延伸到引线端的同轴电缆452,该同轴电缆452包括导电中心导体324以及围绕中心导体324并与中心导体324电绝缘的导电外部屏蔽325,其中同轴电缆452的引线端延伸穿过双频带天线760的第一端442,穿过对应于第一天线结构442的内部低频带陷波器448,其中位于同轴电缆452的引线端的外部屏蔽325电连接到靠近馈送间隙446的第一天线结构442,并且其中该中心导体324从同轴电缆452的引线端延伸穿过馈送间隙446,并电连接到靠近馈送间隙446的第二天线结构444,其中所得到的端馈送偶极天线760被配置为发送和接收第一频率频带和第二频率频带中的无线信号。
图58示出了用于图57中所示的说明性扁平双频带端馈送偶极天线760的三维波束图案780。图59是示出针对图57中所示的说明性扁平双频带端馈送偶极天线760的回波损耗(db)的图表784,以频率(GHz)的函数形式呈现,其中结果包含塑料外壳764的负载。图60是针对图57中所示的说明性扁平双频带端馈送偶极天线760的史密斯图表790。
在说明性扁平双频带端馈送偶极天线760的测试中,对于2GHz操作,塑料外壳764导致频率减少100MHz,而对于5GHz操作,频率减小约300Mhz。
极化的低轮廓天线结构。
图61是说明性低轮廓垂直极化的天线结构802(例如802a)的示意图800,该天线结构802具有被限定在所形成的金属天线结构的中心区域810上的馈送间隙818。图62是说明性低轮廓天线***802a的侧视图820。图63是被配置用于同轴馈送点832和匹配电容器834的说明性低轮廓天线***802a的详细局部视图830。在说明性实施方案中,结构802被配置为在915MHz的频率下发送和接收无线信号。
图61中所示的说明性天线结构802a包括相对的大致矩形的板804a和804b,每个板具有深度806和宽度808,它们形成为从垂直中心区域810正交延伸(例如沿着X轴32x),其中上部板804a和下部板804b隔开高度812。
在图61中所示的低轮廓垂直极化的天线结构802a的说明性实施方案中,相对的板804a和804b具有小于60mm的深度806,以及小于60mm的宽度808,并且隔开小于28mm的高度812。
图61中所示的说明性天线结构802a还包括馈送间隙结构814,该馈送间隙结构814包括从中心区域810延伸的相对的馈送元件816a和816b,并且一起限定具有在两者之间的馈送间隙818的开槽驱动腔817。
例如对于需要垂直极化50的实施方案而言,天线结构802a可被配置为平衡低轮廓全向结构。同样地,天线结构802(例如,802a)可以非常低的成本进行配置,在一些实施方案中,包括仅有压接的连接件852(图65)。
在天线结构802的说明性实施方案中,馈送间隙818被配置为无线信号波长的六分之一,使得天线结构802全方向地表现。
同样地,顶部板804a和底部板804b之间的短路(short)允许天线802像扁平顶部加载的偶极一样起作用,其中顶部板804a和底部板804b充当电容器,而在顶部板804a和底部板804b之间的短路则用作过板804a,804b的并联电感器。在谐振以及接近谐振时,电压最大值出现在板808a和804b的远端,远离短路。板808a和804b之间的短路变窄会集中RF电流,其在该区域中于短路周围产生高的同心磁场。
低轮廓垂直极化的天线结构802(例如,802a)的说明性实施方案包括从第一端垂直延伸到第二端的平面中心区域810,从中心区域810的第一端正交延伸的第一平面偶极板804b,以及从中心区域810的第二端正交延伸的第二平面偶极板804a,其中第一平面偶极板804b和第二平面偶极板804a彼此共面并隔开高度812,其中平面中心区域810包括位于第一平面偶极板804b和第二平面偶极板804a之间的馈送间隙结构817,其中馈送间隙结构包括一对相对的馈送元件816a,816b,它们与中心区域810共面,从中心区域810延伸并限定开口槽驱动腔,该开口槽驱动腔具有被限定在其间的馈送间隙818,其中当同轴馈送832连接过馈送间隙818时,天线结构802形成用于无线信号的垂直极化的天线,并且其中天线结构802由单个导电金属片制成。
如图63所示,例如同轴馈送832和匹配电容器834可在50-75欧姆下平衡。图64是具有同轴匹配的说明性低轮廓天线***802b(例如用于在915MHz下操作)的示意图840。图65是关于用于低轮廓天线***802b的馈送间隙818的同轴匹配结构的详细示意图850,其包括串联电容器842以及并联电容器844。
如图64和图65中所示,馈送同轴832可作为环854进行附接,其在一些实施方案中与压接的连接件852相附接。在该点附接环854允许“短路”中的磁场耦合至环854中,因此表达电场过间隙818,使得间隙818成为天线802b的馈送点。
在一些实施方案中,可以调整间隙818和同轴832,例如通过调节馈送元件816a,816b中的一个或两个和/或短路。这使得同轴832能够过间隙818与屏蔽40(图1)连接在一侧上,与中心导体44(图1)连接在另一侧上。为了保持对称性,屏蔽40跟随环854的金属通道44到达短路的中心,其中同轴832被整理成中心并垂直于短路。
如图64和图65所示,然后可以在环854周围压接同轴屏蔽40。在一些实施方案中,同轴中心导体44包括附接的套圈,其以和屏蔽40相同的方式被压接852到间隙818的另一侧。
图64和图65中所示的说明性天线结构802a还包括并联电容器844和串联电容器842,以将同轴832连接至馈送。在一些实施方案中,并联电容器844和/或串联电容器842能以分布的方式形成,例如通过使用短长度的同轴电缆36(例如,图1)。如图65中进一步所示,被压接到内部导体44的几种同轴屏蔽40和/或套圈可容易地附接到结构802,例如通过压接连接件852。
图66是示出针对在915MHz下操作的低轮廓天线***802(例如,802b)的天线匹配的史密斯图表860。图67是示出针对在915MHz下操作的低轮廓天线***802b的匹配回波损耗866的曲线图864。
图68是说明性低轮廓天线***802c(例如用于在915MHz下操作)的示意图870,其包括简化的同轴连接结构872。图69是与用于低轮廓天线***802c的馈送间隙相关的简化的同轴连接结构872的详细示意图876。虽然图68和图69中所示的简化的同轴连接结构872包括同轴环结构854(例如用于实现图64和图65中所示的说明性低轮廓天线***802b),但简化的同轴连接结构872不包含有并联电容器844。
图70是包括同轴电容器结构832,842和844的说明性扁平偶极天线***880(例如用于实现说明性低轮廓天线***802)的示意图。在说明性实施方案中,扁平偶极天线***880可在900MHz下操作。
图70中所示的说明性扁平偶极天线***880可由具有宽度883和深度887的金属板882制成,其包括在板882的相对端处的偶极结构884a和884b,以及在偶极884a和884b之间延伸的中心区域885。图70中所示的说明性天线结构880还包括馈送间隙结构814(图64),该馈送间隙结构814包括从中心区域885延伸的相对的馈送元件816a和816b,并且馈送元件816a和816b一起限定具有在它们之间的馈送间隙818的开槽驱动腔结构842。
扁平偶极天线结构880的说明性实施方案包括从第一端水平延伸到第二端的平面中心区域885,从中心区域885的第一端水平延伸的第一平面偶极区域884a,以及从中心区域885的第二端水平延伸的第二平面偶极区域884b,其中平面中心区域885包括位于第一平面偶极区域884a和第二平面偶极区域884b之间的馈送间隙结构842,其中馈送间隙结构842包括与中心区域885共面的一对相对的馈送元件816a,816b,馈送元件816a,816b从中心区域885延伸并限定具有在它们之间的馈送间隙818的开槽驱动腔817,其中当同轴馈送832连接在馈送间隙818上时,馈送间隙818变成用于扁平偶极天线结构880的馈送点,并且其中扁平偶极天线结构880由单个导电金属片制成。
如上所述,馈送同轴832可作为环854进行附接,其在一些实施方案中与卷圈的连接件852相附接。在该点附接环854允许“短路”中的磁场耦合至环854中,因此在间隙818上表达电场,使得间隙818变为用于天线880的馈送点。
扁平偶极天线***880可进一步包括有关馈送间隙818的同轴匹配结构,例如包括串联电容器和并联电容器844,其在一些实施方案中与压接的连接件852相附接。图71是示出针对图70中所示的说明性扁平偶极MHz天线结构880的回波损耗892的图表890,以频率104函数的形式呈现。
图72是说明性组合天线结构896的示意图,该天线结构896包括与扁平偶极天线880相组合的低轮廓缝隙天线802,例如802a,802b,802c。在图72所示的说明性组合天线结构896中,扁平偶极天线880被包含在位于上部板808a和下部板804b之间的区域897中。
虽然图72中所示的说明性低轮廓缝隙天线802和扁平偶极天线880被示意性地显示为简化的天线结构,但是天线结构802,880中的一个或两个可包括不同的电容器以及并联机构,如上所述,并且根据需要可包括压接的连接件852。
在一些实施方案896中,低轮廓缝隙天线802可相互电连接898到扁平偶极天线880(例如分别在中心区域810和885之间),而不会影响天线802,880。
在组合天线结构896的一些实施方案中,例如对于它们极化的匹配,隔离和/或正交性中的任何一个而言,一些微调可以是有益的。
图73是示出了针对缝隙偶极天线802的说明性回波损耗902以及针对扁平偶极天线880的回波损耗904的曲线图900。图74是示出了针对包括与扁平偶极天线880相组合的低轮廓缝隙天线802的天线结构896的隔离的曲线图906。如图所示,操作数据表明用于组合结构896的匹配和隔离,在该组合结构896中,扁平偶极880用作与缝隙偶极天线802相结合的套管偶极,而套管偶极/天线880并不受缝隙天线802的影响。
在图72中所示的组合天线结构896中,两个天线802,880都是正交的,并且两个天线802,880在所需的频带上进行匹配或优于10dB。扁平偶极天线880的带宽可通过增加其长度883进行增加(图70)。如上所述,两个天线802,880可分别互相电连接到它们的中心区域810,885,而不会影响任一天线。
堆叠天线***。
图75是说明性堆叠天线***910的侧面剖视图,例如提供垂直极化的宽频带结构以用于在多个频率(例如,2GHz频带以及一个或多个5GHz频带)上进行多输入多输出(MIMO)操作。图76是用于堆叠天线***910的说明性天线结构912的透视图930。图77是示出用于堆叠天线***910的说明性天线结构的单个象限942的层叠(stackup)的斜轴测视图940。图78是示出用于堆叠天线***910的说明性天线结构的单个象限942的层叠的侧视图950。图79是示出用于堆叠天线***910的说明性天线结构的单个象限942的层叠的正视图956。
图75-79中所示的说明性堆叠天线***910包括相对于Z轴32z轴向对称的多分层(tiered)结构或主体912,并包括围绕周边布置的四个象限942(图77),以提供无线传输和接收。
如图78所示,说明性多分层天线结构912包括用于5G天线918的上部天线层944a,用于2G天线916的下部天线层944c,位于上部天线层944a和下部天线层944c之间的上部RF陷波器944b(图78),以及在下部天线层944c下方的下部RF陷波器944d,其中下部RF陷波器的底部形成结构912的基部,例如用于堆叠天线***910的放置或安装。
图75中所示的说明性堆叠天线***910可包括外罩914,该外罩914限定内部区域922,天线结构912可安装在内部区域922中。在一些实施方案中,说明性外罩914可以是轴对称的。例如,图75中所示的说明性外罩包括从上部天线层944a上方延伸到下部天线层944c顶部的圆锥形轮廓,以及从顶部延伸到下部天线层944c底部的圆柱形轮廓。
如上所述,图75-79中所示的说明性堆叠天线***910可被配置为多输入多输出(MIMO)天线,并且可以实现用于多种多样的应用。例如,堆叠天线***910的一些实施方案可被配置用于任何独立应用,和/或可被安装在水平表面上,例如天花板,或被安装在垂直表面上,例如墙壁。在一些实施方案中,说明性堆叠天线***910被配置为作为路由器操作。
图78中所示的下部天线区域944c被配置为容纳2G天线组件918,而图78中所示的上部区域944a被配置为容纳5G天线组件918。图75中所示的最下层944d被配置为RF陷波器920。同样地,第三区域944b被配置为在2G天线组件916和5G天线组件918之间提供RF陷波器924。
图75-79所示的说明性2G天线组件916和说明性5G天线组件918中的每一个提供一组天线元件,以为每个象限942提供发送以及接收。如图76和图77所示,四个象限942在多个方向上(例如相对于X轴30x和y轴30y径向向外)提供信号接收以及发送。
例如,图78和图79中所示的说明性2G天线组件916可包括用于每个象限942的面向外的单极天线元件916,以便为结构910的每个角提供反射器。同样地,每个单极天线元件916可为相应的无线信号产生必要的垂直分量(vertical components)。
此外,图78和图79中所示的每个说明性5G天线组件918包括用于每个象限942的面向外的偶极天线子组件(sub-assembly)。图75中所示的说明性5G天线组件918通常包括馈送到每个天线反射器的平衡-不平衡变换器。
图75-79中所示的说明性堆叠天线***910可提供垂直极化的宽频带操作,例如通过采用四个正交信号通道以用于输出和/或输入无线信号,并且可被配置为提供波束成形。
图75-79中所示的堆叠天线***910的说明性实施方案可被配置为用于在多个频率上进行多输入多输出(MIMO)操作的垂直极化的宽频带天线结构,其中天线***910包括用于在具有相应频率(例如2GHz)的第一无线频带中进行操作的四个单极天线子组件916,用于在具有相应频率(例如5GHz)的第二无线频带中进行操作的四个偶极天线子组件918,其中第二无线频带的频率高于对应于第一无线频带的频率,天线主体912包括多个层944,其中层944相对于垂直轴(例如32z)呈轴对称,其中层944被分成四个正交象限942,并且其中层包括上部天线层944a,在上部天线层944a中用于操作的相应的偶极天线子组件918为安装在四个象限942中的每一个中的第二无线频带,位于上部天线层944a下方的第一RF陷波器层944b,位于第一RF陷波器944b下方的下部天线层944c,在下部天线层944c中用于操作的相应的单极天线子组件916为安装在四个象限942中的每一个中的第一无线频带,以及位于下部天线层944c下方的下部RF陷波器层944d。
图80是具有四个径向象限970和内部安装的印刷电路板(PCB)968的说明性垂直堆叠四象限三频带天线***960(例如包括用于天线***960的有源电子器件)的直径视图。图81是具有四个径向象限970和内部安装的PCB 968的说明性垂直堆叠四象限三频带天线***960的俯视图980。
在图80和图81中所示的说明性垂直堆叠四象限三频带天线***960包括围绕2G层972的***布置的四个2G组件976,以提供2G频带内的操作,以及围绕5G层974的***布置的四个双5G组件978,以提供两个5G频带,无60GHz。
在图80和图81中所示的说明性垂直堆叠四象限三频带天线***960还包括围绕天线910的***布置的四个象限970,以在四个正交方向(例如关于X轴32y和Y轴32y)上提供发送和接收。如图80中进一步所示,四象限三频带天线***960通常包括用于每个天线组件976,978的反射器表面977和979。
垂直堆叠四象限三频带天线***960的说明性实施方案包括第一天线组件976,其包括用于在具有相应的第一频率(例如,2GHz)的第一无线频带中进行操作的四个天线子组件,第二天线组件978,其包括用于在具有相应的第二频率(例如,5GHz)的两个第二无线频带中进行操作的四个偶极天线子组件,其中相应的第二频率高于第一频率,天线主体964,其从下端垂直延伸到与下端相对的上端,该天线主体964具有被限定在其内部的内部区域966,以及外部,该外部包括用于在四个正交方向上发送和接收无线信号的四个径向象限970,其中每个象限970包括从天线主体的下端垂直向上延伸的下部天线区域972,以及从下部天线区域976朝向天线主体964的上端垂直向上延伸的上部区域974,其中用于在第一无线频带中进行操作的四个天线子组件中的每一个被安装在下部天线区域972中的相应的一个象限970中,其中用于在第二无线频带中进行操作的四个偶极天线子组件中的每一个被安装在上部天线区域974中的相应的一个象限970中,以及包括用于天线***960的有源电子器件的印刷电路板(PCB)968,其中PCB 968被安装在天线主体964的内部966中,并连接到第一天线组件976以及第二天线组件978,其中垂直堆叠四象限三频带天线***960被配置为在具有第一频率的第一无线频带和具有第二频率的两个第二无线频带的四个正交方向上提供无线信号的发送和接收。
图80和图81中所示的垂直堆叠四象限三频带天线***960的说明性实施方案具有152mm的总高度和172mm的总直径。在一个实施方案中,说明性PCB 968的宽为156mm,并且高为161mm,而且可在下方进一步突出大约12mm,以便提供外部连接器,例如提供电源以及有线网络连接器。
注意,除非在上面可能另作说明或者达到任一这样的实施方案在功能和/或结构上可能互相排斥的程度,否则以上所述的任一以及所有的实施方案可彼此进行组合,。
例如,如图33所示,压接组件462可容易地用于为本文所公开的天线结构的实施方案提供稳健且低成本的连接。同样地,本文所公开的PCB天线结构中的一个或多个可容易地被封装在所公开的外壳内。此外,增强的平衡-不平衡变换器结构可容易地实现用于多种多样的所公开的PCB天线结构。
尽管已经参照特定的示例性实施方案描述了本发明,但应当认识到,本发明并不限于所描述的实施方案,而是可以在所附权利要求的精神和范围内通过修改和变更来进行实践。因此,说明书和附图应被视为说明性意义而非限制性意义。
Claims (22)
1.一种天线结构,包括:
用于在相应的频带中进行操作的导电金属偶极天线,所述偶极天线包括:
第一偶极半部,其从馈送点的第一半部沿第一方向向外延伸,和
第二偶极半部,其从所述馈送点的第二半部沿与所述第一方向相反的第二方向向外延伸;
其中馈送间隙被限定在所述馈送点的所述第一和第二半部之间;并且
其中所述第一偶极半部和所述第二偶极半部限定中心馈送偶极天线;
导电金属第一平衡-不平衡变换器通道,其从靠近所述馈送点的所述第一半部的所述第一半部偶极半部延伸到同轴焊接点;
导电金属第二平衡-不平衡变换器通道,其从靠近所述馈送点的所述第二半部的所述第二半部偶极半部延伸到所述同轴焊接点;
同轴屏蔽连接点,其位于靠近所述馈送点的所述第一半部的所述第一平衡-不平衡变换器通道上;以及
同轴导体连接点,其位于靠近所述馈送点的所述第二半部的所述第二平衡-不平衡变换器通道上。
2.如权利要求1所述的天线结构,其中所述天线结构为以下任何一种:
仅含金属的结构;或
印刷电路板(PCB)上的金属层。
3.如权利要求1所述的天线结构,进一步包括:
同轴电缆,其包括中心导体,围绕所述中心导体的同轴屏蔽,以及在所述中心导体和所述同轴屏蔽之间的同轴绝缘体;
其中所述同轴电缆从引线端延伸到与所述引线端相对的远端;
其中在所述引线端处,所述中心导体连接到所述同轴导体连接点,并且所述同轴屏蔽连接到所述同轴屏蔽连接点;
其中所述同轴屏蔽也连接到所述同轴焊接点;并且
其中所述同轴电缆的所述远端延伸超过所述同轴焊接点,以连接到天线电子设备。
4.如权利要求1所述的天线结构,进一步包括:
用于在第二频率频带中进行操作的第二导电金属偶极天线,所述频率频带低于和所述第一偶极天线对应的频率频带,所述第二偶极天线包括:
第一偶极半部,其从所述馈送点的所述第一半部沿所述第一方向向外延伸,和
第二偶极半部,其从所述馈送点的所述第二半部沿所述第二方向向外延伸;
其中所述第一偶极半部和所述第二偶极半部限定所述中心馈送偶极天线;并且其中和所述第一频带对应的频率是和所述第二频带对应的频率的偶数倍。
5.一种天线结构,包括:
导电金属偶极天线,包括:
第一偶极半部,其从馈送点的第一半部沿第一方向向外延伸,和
第二偶极半部,其从所述馈送点的第二半部沿与所述第一方向相反的第二方向向外延伸;
其中馈送间隙被限定在所述馈送点的所述第一和第二半部之间;并且
其中所述第一偶极半部和所述第二偶极半部限定中心馈送偶极天线;
导电金属平衡-不平衡变换器通道,其从靠近所述馈送点的所述第一半部的第一半部偶极半部延伸到同轴焊接点;
同轴屏蔽连接点,其位于靠近所述馈送点的所述第二半部的第二平衡-不平衡变换器通道上;
同轴导体连接点,其位于靠近所述馈送点的所述第一半部的第一平衡-不平衡变换器通道上;以及
同轴电缆,其包括中心导体,围绕所述中心导体的同轴屏蔽,以及在所述中心导体和所述同轴屏蔽之间的同轴绝缘体;
其中所述同轴电缆从引线端延伸到与所述引线端相对的远端;
其中在所述引线端,所述中心导体连接到所述同轴导体连接点,并且所述同轴屏蔽连接到所述同轴屏蔽连接点;
其中所述同轴屏蔽也连接到所述同轴焊接点;
其中所述同轴电缆的所述远端延伸超过所述同轴焊接点,以连接到天线电子设备;并且
其中所述同轴屏蔽和所述平衡-不平衡变换器通道形成用于所述天线结构的平衡-不平衡变换器结构。
6.如权利要求5所述的天线结构,进一步包括:
用于在第二频率频带中进行操作的第二导电金属偶极天线,其中所述第二频率频带低于对应于所述第一偶极天线的频率频带,所述第二偶极天线包括:
第一偶极半部,其从所述馈送点的所述第一半部沿所述第一方向向外延伸,和
第二偶极半部,其从所述馈送点的所述第二半部沿所述第二方向向外延伸;
其中所述第一偶极半部和所述第二偶极半部限定所述中心馈送偶极天线;其中和所述第一频带对应的频率是和所述第二频带对应的频率的偶数倍。
7.一种用于在第一频率频带和第二频率频带中进行操作的双频带天线结构,其中所述第二频率频带的频率高于所述第一频率频带,所述双频带天线结构形成在印刷电路板(PCB)上,所述印刷电路板具有第一端和与所述第一端相对的第二端,以及第一表面和与所述第一表面相对的第二表面,所述双频带天线结构包括:
第一通道结构;和
第二通道结构;
其中天线馈送区域被限定在所述第一通道结构和所述第二通道结构之间;
其中所述第一天线通道结构从所述天线馈送区域朝向所述PCB的所述第一端纵向延伸,以连接到有源天线部分;
其中所述第二天线通道结构从所述天线馈送区域朝向所述PCB的所述第二端纵向延伸;
其中所述天线结构包括用于在所述第一频率频带中进行操作的第一天线,以及用于在所述第二频率频带中进行操作的第二天线,其中所述第一天线和所述第二天线由所述第一通道结构和所述第二通道结构限定,并且包括:
第一高频带通道结构,其包括从第一纵向通道的两侧向外延伸的第一横向通道,以及从所述第一横向通道远离天线馈送朝向所述PCB的所述第一端延伸的一对通道,其中用于所述第二频率频带的一对陷波器被限定在所述第一纵向通道和从所述第一横向通道延伸的所述一对通道之间;
第二高频带通道结构,其包括从第二纵向通道的两侧向外延伸的第二横向通道,以及从所述第二横向通道远离天线馈送朝向所述PCB的所述第二端延伸的一对通道,其中用于所述第二频率频带的一对陷波器被限定在所述第二纵向通道和从所述第二横向通道延伸的所述一对通道之间;以及
位于所述PCB的所述第一端和所述第一高频带通道结构之间的第三通道结构,所述第三通道结构包括从所述第一纵向通道的两侧向外延伸的第三横向通道,从所述第三横向通道纵向延伸的一对外部通道,以及从所述第三横向通道纵向延伸的一对内部通道,其中每个所述内部通道位于相应的一个所述外部通道和所述第一纵向通道之间,其中用于所述第二频率频带的一对陷波器被限定在相应的所述外部通道和内部通道之间,并且其中用于所述第一频率频带的一对陷波器被限定在相应的所述内部通道和所述第一纵向通道之间。
8.如权利要求7所述的双频带天线结构,其中所述第三通道结构进一步包括:
连接在相应的所述内部通道和所述第一纵向通道之间的一对电容器。
9.如权利要求8所述的双频带天线结构,其中所述一对电容器被配置用于在所述第二频率频带中进行操作的波束校正。
10.如权利要求7所述的双频带天线结构,进一步包括:
分布匹配结构,其被建立在位于所述第一通道结构和所述第二通道结构之间的所述天线馈送区域上。
11.如权利要求10所述的双频带天线结构,其中所述分布匹配结构包括电容器,电感器,分流器或其任意组合中的任一种。
12.如权利要求10所述的双频带天线结构,其中所述分布匹配结构被配置为
在用于在所述第一频率频带中进行操作的所述第一天线和用于在所述第二频率频带中进行操作的所述第二天线之间提供所需的匹配特性。
13.一种用于在第一频率频带和第二频率频带中进行操作的双频带天线结构,其中所述第二频率频带的频率高于所述第一频率频带,所述双频带天线结构形成在印刷电路板(PCB)上,所述印刷电路板具有第一端和与所述第一端相对的第二端,以及第一表面和与所述第一表面相对的第二表面,所述双频带天线结构包括:
在所述PCB的所述第一表面上的第一通道结构;
在所述PCB的所述第一表面上的第二通道结构,其中天线馈送通道被限定在所述第一通道结构和所述第二通道结构之间;
在所述PCB的所述第一表面上的中心陷波器结构,其过所述馈送通道连接所述第一通道结构和所述第二通道结构,所述中心陷波器结构为所述第一频带和所述第二频带提供陷波器;和
在所述PCB的所述第二表面上的DC馈送通道结构;
其中所述第一天线通道结构从所述天线馈送通道朝向所述PCB的所述第一端纵向延伸,以连接到有源天线部分;
其中所述第二天线通道结构从所述天线馈送通道朝向所述PCB的所述第二端纵向延伸;
其中所述天线结构包括用于在所述第一频率频带中进行操作的第一天线,以及用于在所述第二频率频带中进行操作的第二天线,其中所述第一天线和所述第二天线由所述第一通道结构和所述第二通道结构限定,并且包括:
第一高频带通道结构,其包括从第一纵向通道的两侧向外延伸的第一横向通道,以及从所述第一横向通道远离天线馈送朝向所述PCB的所述第一端延伸的一对通道,其中用于所述第二频率频带的一对陷波器被限定在所述第一纵向通道和从所述第一横向通道延伸的所述一对通道之间;
第二高频带通道结构,其包括从第二纵向通道的两侧向外延伸的第二横向通道,以及从所述第二横向通道远离天线馈送朝向所述PCB的所述第二端延伸的一对通道,其中用于所述第二频率频带的一对陷波器被限定在所述第二纵向通道和从所述第二横向通道延伸的所述一对通道之间;
第一低频带通道结构,其包括从所述第一纵向通道的两侧向外延伸的第三横向通道,从所述第三横向通道向所述PCB的所述第一端延伸的一对通道,以及一对电容器,其中所述一对电容器中的每一个连接在所述一对通道中的相应的一个和所述第一纵向通道之间,其中一对陷波器被限定在所述第一纵向通道和从所述第三横向通道延伸的所述一对通道中的相应的一个之间;以及
第二低频带通道结构,其包括从所述第二纵向通道的两侧向外延伸的第四横向通道,从所述第四横向通道朝向所述PCB的所述第二端延伸的一对通道,以及一对电容器,其中所述一对电容器中的每一个连接在所述一对通道中的相应的一个和所述第二纵向通道之间,其中一对陷波器被限定在所述第二纵向通道和从所述第四横向通道延伸的所述一对通道中的相应的一个之间;
其中所述DC馈送通道结构在所述PCB的所述第二表面上纵向延伸。
14.如权利要求13所述的双频带天线结构,其中所述中心陷波器被设置为提供所述第一频率频带和所述第二频率频带。
15.如权利要求13所述的双频带天线结构,其中所述第二天线通道结构从所述天线馈送区域纵向延伸,用于连接到一个或多个发光二极管(LED)。
16.如权利要求13所述的双频带天线结构,进一步包括:
分布匹配结构,其被建立在所述天线馈送通道上,位于所述第一通道结构和所述第二通道结构之间。
17.如权利要求16所述的双频带天线结构,其中所述分布匹配结构包括电容器,电感器,分流器或其任意组合中的任一种。
18.如权利要求16所述的双频带天线结构,其中所述分布匹配结构被配置为在用于在所述第一频率频带中进行操作的所述第一天线和用于在所述第二频率频带中进行操作的所述第二天线之间提供所需的匹配特性。
19.如权利要求13所述的双频带天线结构,其中所述DC馈送通道结构在所述第一纵向通道,所述中心陷波器结构以及所述第二纵向通道的下方纵向延伸。
20.一种用于在第一频率频带和第二频率频带中进行操作的双频带偶极天线,其中所述第二频率频带的频率高于较低频率频带,所述双频带偶极天线具有第一端和与所述第一端相对的第二端,所述双频带偶极天线包括:
第一天线结构;和
第二天线结构;
馈送间隙,其被限定在所述第一天线结构和所述第二天线结构之间;
其中所述第一天线结构从所述双频带天线的所述第一端延伸到所述馈送间隙;
其中所述第二天线结构从所述馈送间隙延伸到所述双频带天线的所述第二端;
其中所述第一天线结构包括相应的内部低频带陷波器和相应的外部高频带陷波器;
其中所述第二天线结构包括相应的内部低频带陷波器和相应的外部高频带陷波器;以及
同轴电缆,其从远端延伸到引线端,所述同轴包括导电中心导体以及围绕所述中心导体并与所述中心导体电绝缘的导电外部屏蔽;
其中所述同轴电缆的所述引线端延伸穿过所述双频带天线的所述第一端,穿过对应于所述第一天线结构的所述内部低频带陷波器;
其中所述同轴电缆的引线端处的所述外部屏蔽电连接到靠近所述馈送间隙的所述第一天线结构;并且
其中所述中心导体从所述同轴电缆的所述引线端延伸过所述馈送间隙,并且电连接到靠近所述馈送间隙的所述第二天线结构;
其中所得到的端馈送偶极天线被配置为发送和接收所述第一频率频带和所述第二频率频带中的无线信号。
21.如权利要求20所述的双频带偶极天线,进一步包括:
塑料外壳,其中限定有纵向内部区域;
其中所述双频带偶极天线位于所述塑料外壳的所述纵向内部区域中。
22.如权利要求21所述的双频带偶极天线,其中所述塑料外壳中的所述双频带偶极天线的回波损耗被配置为对于所述低频率频带和所述第二频率频带都小于10dB。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/853,636 | 2017-12-22 | ||
US15/853,636 US10236578B2 (en) | 2016-02-12 | 2017-12-22 | Antenna structures and associated methods for construction and use |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109962341A true CN109962341A (zh) | 2019-07-02 |
Family
ID=67023355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811588021.4A Pending CN109962341A (zh) | 2017-12-22 | 2018-12-24 | 天线结构及相关的构建及使用方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109962341A (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4746925A (en) * | 1985-07-31 | 1988-05-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Shielded dipole glass antenna with coaxial feed |
CN1304564A (zh) * | 1999-05-06 | 2001-07-18 | 凯特莱恩工厂股份公司 | 多波段天线 |
EP1655801A1 (en) * | 2004-11-09 | 2006-05-10 | Research In Motion Limited | Balanced dipole antenna |
CN103187635A (zh) * | 2012-09-24 | 2013-07-03 | 张伟强 | 一种多频段偶极子天线 |
CN105762513A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-07-13 | 福建省汇创新高电子科技有限公司 | 一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频mimo天线 |
CN106207422A (zh) * | 2015-04-07 | 2016-12-07 | 启碁科技股份有限公司 | 天线装置 |
CN206364189U (zh) * | 2016-11-30 | 2017-07-28 | 北京偶极通信设备有限责任公司 | 双频单馈点高增益天线 |
US20170237172A1 (en) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | Netgear, Inc. | Isolated multiband tubular dipole |
-
2018
- 2018-12-24 CN CN201811588021.4A patent/CN109962341A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4746925A (en) * | 1985-07-31 | 1988-05-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Shielded dipole glass antenna with coaxial feed |
CN1304564A (zh) * | 1999-05-06 | 2001-07-18 | 凯特莱恩工厂股份公司 | 多波段天线 |
EP1655801A1 (en) * | 2004-11-09 | 2006-05-10 | Research In Motion Limited | Balanced dipole antenna |
CN103187635A (zh) * | 2012-09-24 | 2013-07-03 | 张伟强 | 一种多频段偶极子天线 |
CN106207422A (zh) * | 2015-04-07 | 2016-12-07 | 启碁科技股份有限公司 | 天线装置 |
US20170237172A1 (en) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | Netgear, Inc. | Isolated multiband tubular dipole |
CN105762513A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-07-13 | 福建省汇创新高电子科技有限公司 | 一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频mimo天线 |
CN206364189U (zh) * | 2016-11-30 | 2017-07-28 | 北京偶极通信设备有限责任公司 | 双频单馈点高增益天线 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10236578B2 (en) | Antenna structures and associated methods for construction and use | |
US11831083B2 (en) | Compact wideband dual-polarized radiating elements for base station antenna applications | |
CN107768814B (zh) | 天线组件、四端口天线组件和多端口天线组件 | |
US7053852B2 (en) | Crossed dipole antenna element | |
EP2378610B1 (en) | Dual polarization radiation unit and planar dipole thereof | |
US8847825B2 (en) | High-power-capable circularly polarized patch antenna apparatus and method | |
US9425515B2 (en) | Multi-slot common aperture dual polarized omni-directional antenna | |
US11264730B2 (en) | Quad-port radiating element | |
CN108604732A (zh) | 自接地可表面安装的蝴蝶结天线组件、天线瓣及制造方法 | |
WO2003010854A1 (en) | Dual band planar high-frequency antenna | |
JP2003258540A (ja) | 積層パッチアンテナ組立体 | |
US9793607B2 (en) | Antenna with quarter wave patch element, U-Slot, and slotted shorting wall | |
US8593364B2 (en) | 450 MHz donor antenna | |
EP0907984A1 (en) | Folded mono-bow antennas and antenna systems for use in cellular and other wireless communications systems | |
MXPA00010804A (es) | Antena dipolo doblada. | |
EP1817817A1 (en) | Dual band antenna feeding | |
EP3255726A2 (en) | Rail mount stadium antenna for wireless mobile communications | |
US4940991A (en) | Discontinuous mobile antenna | |
US4975713A (en) | Mobile mesh antenna | |
US20200388923A1 (en) | Multi-band antenna | |
CN109962341A (zh) | 天线结构及相关的构建及使用方法 | |
JPH05347511A (ja) | 平板型アンテナ | |
CN112448166A (zh) | 高增益蝶形微带枝节天线 | |
EP3852193A1 (en) | Compact wideband dual-polarized radiating elements for base station antenna applications | |
CN218867384U (zh) | 振子单元及基站天线 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190702 |