CN1239595A - 多频带非均匀螺旋天线 - Google Patents

多频带非均匀螺旋天线 Download PDF

Info

Publication number
CN1239595A
CN1239595A CN97180281A CN97180281A CN1239595A CN 1239595 A CN1239595 A CN 1239595A CN 97180281 A CN97180281 A CN 97180281A CN 97180281 A CN97180281 A CN 97180281A CN 1239595 A CN1239595 A CN 1239595A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resonance frequency
antenna
helical antenna
helical
frequency
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.)
Granted
Application number
CN97180281A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1166030C (zh
Inventor
应誌农
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Original Assignee
Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB filed Critical Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Publication of CN1239595A publication Critical patent/CN1239595A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1166030C publication Critical patent/CN1166030C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01Q5/10—Resonant antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q11/00—Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • H01Q11/08—Helical antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • 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
    • H01Q1/362—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith for broadside radiating helical antennas
    • 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
    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
    • 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
    • H01Q9/26—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
    • H01Q9/27—Spiral antennas

Landscapes

  • Support Of Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

按本发明的示范性实施例，描述了用在两个或多个频率超频带的非均匀的螺旋天线。例如按本发明的天线能设计用在工作在800MHz和1900MHz两个频率上的便携式终端中。通过改变螺旋线天线的参数能完成对两个谐振频率的调谐，这些参数例如包括线圈匝的倾角、线圈直径、长度、数量和间隔。

Description

多频带非均匀螺旋天线
本发明一般涉及无线通信***，具体涉及能组装到便携终端上并允许便携终端在不同频带内通信的天线。
蜂窝电话行业在商业运做中在美国也在世界其余地区已取得显著进步。在主要城市地区的增长远远超出预料并很快超过了***容量。如果此趋势继续下去，此行业增长的后果将马上波及甚至最小的市场。需要新的解决方法以满足容量增长的需要并保持高质量服务和避免价格上涨。
在全世界，无线通信***的一个重要进步是由模拟向数字传输的转变。同样显著的是选择一种有效的数字传输方案以实施下一代技术，即时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)。此外，普遍相信例如使用下一代数字蜂窝***基础设施的蜂窝行业将提供第一代个人通信网络(PCNs)，该网络使用能在家里、办公室、街道、汽车中发出或接收呼叫的低成本、袖珍尺寸、能舒适携带的无绳电话。
为提供一个可接受的设备兼容性水平，在世界不同地区已建立了多个标准。例如，如AMPS(先进移动电话***)NMT(北欧移动电话)和ETACS的模拟标准和如D-AMPS(即指定为EIA/TIA-IS-54-B和IS-136)和GSM(ETSI采用的全球移动通信***)的数字标准已被公布以统一无线通信***的设计标准。一旦建立，这些标准往往是以相同或相似的形式重复使用，以指定另外的***。例如，在原有的GSM***之外，也还存在DCS1800(由ETSI指定)和PCS1900(由J-STD-007中JTC指定)，两者均基于GSM。
可是，蜂窝通信服务中的最新革新涉及为手持移动通信应用而采用的额外频带，即用于个人通信服务(PCS)业务。以美国为例，蜂窝超频带为在800MHz范围执行和控制通信分配了两个频带(通常称为A频带和B频带)。另一方面，PCS超频带在美国被指定包括在1900MHz范围的六个不同的频带(A，B，C，D，E和F)。这样，在美国的任何给定服务区域内现有八个频带可用于通信服务。已批准了用于PCS超频带的某些标准(即PCS1900(J-STD-007)，CDMA(IS-95)和D-AMPS(IS-136))，同时其它的标准已被批准用于蜂窝超频带(即AMPS(IS-54))。
指定为蜂窝和PCS超频带的每个频带被分配成多个业务信道和至少一个访问或控制信道。控制信道用于依靠由移动站发射和接收的信息来控制或监督移动站的工作。这些信息可包括来话呼叫信号、去话呼叫信号、寻呼信号、寻呼响应信号、位置登记信号、话音信道分配，维护指令、切换和当移动站从一个网孔的无线覆盖区移出并进入另一个网孔的无线覆盖区时的网孔选择或重选指令。控制或话音信道可工作在模拟方式、数字方式或组合方式。
这些由基站在业务和控制信道上的下行链路上发射的信号由移动或便携终端接收，每个移动或便携终端至少具有一个天线。过去，便携终端曾使用多个不同类型天线在无线接口上接收和发射信号。例如，已发现垂直安装在导电表面的单极天线可提供良好的辐射特性、理想的激励点阻抗和相对简单的结构。可用不同物理形式制造单极天线。例如，经常连同便携终端一起使用的杆状或鞭状天线。对于天线长度最小化的高频应用，另一个选择是螺旋天线。如图1所见，通过沿长度卷绕天线螺旋天线使设计变得更短。
为避免反射引起的损耗，天线通常被调谐到它们所需的工作频率。天线的调谐涉及到匹配由天线输入端看过去的阻抗以便输入阻抗看上去是纯电阻性的，即它将不具有明显的电抗成分。例如，调谐可通过测量和估计连接天线的输入阻抗和提供适合的阻抗匹配电路来实现。
如上所述，提供能工作在宽的不同频带即位于900MHz范围和1800MHz范围的便携终端将马上成为商业上所需要的。因此，不久将来的便携终端将需要使用在两频带内提供足够增益和带宽的天线。已作了一些尝试来制造这样的双频带天线。
例如，Phillips等人的美国专利第4571595号描述了具有锯齿形导体元件的一个双频带天线。该双频带天线能调谐到两个具有小间距分开的频带(即以915MHz和960MHz中心)中的任意一个。可是，由于它实际上太靠近移动电话的机壳该天线的设计相对的低效率。
Kaloi等人的美国专利第4356492号描述了一个多频带微带天线，该天线包括由均匀的公共输入点工作在较宽分离频率上的多个分离的辐射单元。可是，这些辐射单元相互直接连接并需要一个接地板，按照这样的辐射单元该接地板完全覆盖电介质基片的相反面。这样，Kaloi的设计不适用于单极天线的应用和，实际上，以完全不同的方式起作用。
Shoemaker等人的美国专利第5363114号描述了一个二维螺旋天线，该天线包括通常一个平面，非导电载体层和一个有预选长度固定在载体层表面以普通螺旋形排列的平面辐射器。此天线的一种形式具有带并列分布关系的辐射器部分的弯曲样式以提供双频带工作。可是，看得出发生谐振的两频率涉及每个辐射器部分的长度和第一与第二端之间的总长度。尽管此设计可适合于它希望的目的，它不能以单极天线方式工作。
因此，需要具有单极天线的理想特性和为用于便携终端相对压缩尺寸的天线设计。此外，更需要为不同的、重叠无线通信***间的兼容性将这样一个天线调谐到两个(或更多)频带。
根据本发明的示范性实施例，便携终端装备了用非均匀螺旋结构制造的双频带天线。以此方式，制造出了高效率和小尺寸的双频带天线，即大约常规鞭状天线三分之一高度而增益相同。
本发明的示范性实施例提供了能用来与便携终端组合的各种非均匀螺旋天线。例如，根据第一示范性实施例，描述了具有恒定的直径但有着不同倾角线圈的一个非均匀螺旋天线。
根据第二示范性实施例，双频带天线包括具有不同直径的螺旋段。根据第三示范性实施例，天线包括圆锥螺旋形的螺旋。
本发明的另一个目的是提供通过改变螺旋参数将双频带天线调谐到两个(或多个)所需谐振频率上的技术。这些参数包括例如螺旋的长度、匝数、倾角和直径。
本发明的又一个目的是提供一种制造起来比常规双频带天线简单的双频带天线。
结合附图阅读以下详细说明，本发明的以上和其它目的、特征和优点将更容易理解。
图1说明常规螺旋天线。
图2描述了工作在不同频带的重叠无线通信***。
图3是一个可按照本发明的用超频带和频带选择标准编程的复用超频带/模式移动站的简化方框图。
图4A说明根据本发明的示范性非均匀螺旋天线结构。
图4B描述包括图4A的示范性非均匀螺旋天线结构的遥控单元。
图5A说明一个天线的线长度。
图5B-D表示非均匀螺旋的各种参数。
图6描述了根据本发明的示范性双频带非均匀螺旋天线。
图7是说明作为频率函数的图6中天线的回波损耗的一个图。
图8和9分别描述了图6天线在900和1810MHz的辐射方向图。
图10和11说明一个流程图，描述根据本发明调谐非均匀螺旋天线的示范性方法。
图12A-12E表示根据本发明非均匀螺旋天线的各种改型配置。
在描述根据本发明的天线和包括天线的便携终端之前，为提供本发明来龙去脉下面提供一个双频带***的简介。在本申请中作为术语使用的“超频带”指一组频率或频带，该频率或频带与相关另一个超频带的一组频率或频带较宽地隔开的。这样，每个超频带自身可包括稍微近些隔开的频带。例如，在美国推广的AMPS标准中，蜂窝超频带包括下行链路信道频带和上行链路信道频带。尽管本发明是以双超频带天线和便携终端为背景描述的，本领域技术人员将意识到下列技术可延伸以允许工作在三个或更多不同超频带，即增加螺旋结构的额外匝数并将此结构调谐到三个或更多不同的谐振频率。
现参照图2中示出的网孔图说明一个示范性网孔配置，该配置具有不同网络和网络经营者，其中使用两个频率超频带提供无线通信服务。在此，一个任意的地理区域由第一经营者或服务公司控制分割为多个网孔10-18和由第二经营者或服务公司控制分割为网孔20-26。第一和第二经营者分别使用第一和第二频率超频带提供无线通信服务。例如，网孔10-18用六边形表示并包括使用DCS频率超频带即1800MHz范围通过复用信道提供通信的通信网孔。另一方面，网孔20-26用圆环表示并包括按照GSM频率超频带即900MHz范围通过复用信道向移动站提供蜂窝通信的通信网孔。
每个DCS网孔10-18包括至少一个配置的基站28便于在DCS频率超频带的某个信道上通信。同样地，每个网孔20-26包括至少一个配置的基站30便于在GMS频率超频带的某个信道上通信。当然，应理解每个网孔10-18和每个网孔20-26可分别包括多于一个的基站28和30，例如，在同一网孔的每个超频带上不同的服务公司提供不同频带上的GSM通信服务。
图示的基站28和30分别安放在每个网孔10-18和20-26的中心或附近。可是，根据地形或其它已知的因素，基站28和30之一或两者可改为安放在每个网孔10-18和20-26的周边或靠近周边，或反之远离中心。在此例中，基站28和30可使用定向天线而非全向天线进行广播和与位于网孔10-18和20-26中的移动站32通信。每个基站28和30包括以本领域公知的方式和配置连接多个收发信机到一个或多个天线。
图2示出了服务区中工作的大量移动站32。这些移动站32每个具有至少工作在GSM频率超频带和DCS频率超频带两者的必需的功能(即它们是能复用超频带通信的)和能够在不同模式即模拟和数字调制工作。在此针对图3将更详细地描述移动站32的配置和工作。
现参看图3，其中示出了根据本发明示范性实施例的复用超频带、复用模式移动站32的一个简化方框图。移动站32包括连接多个收发信机36的一个处理器(CPU)34。每个收发信机36被配置得工作在一个不同超频带的频带和信道上。例如，收发信机36(1)运行在900MHz频率范围的至少一个频带中的复用信道上，并被移动站32用来在GSM超频带上通信。另一方面，收发信机36(2)运行在1800MHz频率范围的至少一个频带中的复用信道上，并被移动站32用来在DCS超频带上通信。如包含有剩余的收发信机36(3)和36(4)运行在其它频率范围；例如，包括那些被确定用于别的方面的另外的频率范围，它们不久将形成可利用的超频带。本领域技术人员将意识到本发明示范性实施例能仅包括收发信机36(1)和36(2)以减少单元成本。二者择一地，可能使用一个能工作在任意一个频带上即900MHz或1800MHz的收发信机。依靠处理器34的输出信号，可选择收发信机36通信工作所用的频带和精确信道。作为选择地，每个收发信机能被适配成一个双模式的模拟/数字收发信机。例如，在题为“多模式信号处理”的Paul W.Dent等人于1992年10月27日申请的美国专利申请第07/967027号中所描述的这种设备，结合该申请的公开内容在此作为参考。以此方式，每个移动站32能与它在漫游中所遇到的不同形式的网络即PCS1900和AMPS通信。
一个天线38被连接到收发信机36上用于在使用例如图3的基站28和39的蜂窝通信网络中发射和接收无线通信(语音和数据两者)。根据本发明的示范性实施例，天线38可作成如同下面更详细描述的一个非均匀、螺旋天线。数据存储装置39(最好为只读存储器ROM和随机存储器RAM形式)也连接到处理器34。数据存储装置39用于存储在移动站32的控制操作中由处理器34执行的程序和数据。包括在移动站32中的其它部件41(如手机、键盘等)未在图3作特别表示，这些部件的性质、操作和与表示出的部件的内接是本领域技术人员所公知的。
根据本发明天线38的示范性实施例可设计成为调谐到两个或更多谐振频率的非均匀螺旋结构。例如，天线38可设计成如图4A所示。其中，天线38包括非均匀螺旋40、同轴馈线电缆42、塑料密封44和布置在螺旋40的线圈之间的塑料填充材料46。此天线38可安装在如图4B所示的远端单元48上(即移动电话机)。
根据本发明的将非均匀螺旋天线调谐到两个(或更多)谐振频率上的技术是根据改变天线的分布电容和电感以获得所需的两个(或更多)谐振频率的原理。更明确地，调节非均匀螺旋结构的物理参数以便改变分布电容和电感。将在图5A-5D的帮助下讨论这些参数。图5A描述了根据本发明制造一个螺旋结构所用的线，但是在它的未卷绕状态。此线具有长度L1，该长度意义重大因为根据本发明的双频带非均匀螺旋结构的较低谐振频率取决于L1，因为在较低谐振频率螺旋结构作为四分之一波长单极天线工作。这样，产生一个根据本发明调谐到例如900MHz作为较低谐振频率的双频带非均匀螺旋天线，L1可选择为大约83mm。
为压缩天线38，例如天线被如图5B所示卷绕成螺旋40。这产生了螺旋长度L2，此长度可为例如大约20mm而使用大约83mm线长度L1。可是，如图5B可见，螺旋40是非均匀的，即L3部分和L4部分不同。在此具体例子中，L3部分的倾角小于L4部分。
在根据本发明的天线中使用非均匀螺旋结构的原因是能够选择性地将天线调谐成另一个。如果螺旋结构是均匀的，即沿长度有恒定的倾角和螺旋直径，则第二谐振频率通常将发生在大约四分之三波长。在所述例子中，选择长度L1产生900MHz的低谐振频率，这将产生2700MHz的高谐振频率。可是，通常希望将天线调谐到其它某个高谐振频率。例如，如上所述，如果远端单元设计者想调谐天线用于DCS***，可能会希望具有大约1800MHz的高谐振频率而非2700MHz。
在调谐根据本发明示范性实施例的非均匀螺旋天线中，第一步是考虑在高谐振频率上远端单元机壳的影响。通常，往往将降低高谐振频率的机壳将象天线一样起作用，例如在上面讨论的例子中从2700MHz到2400MHz。为把高谐振频率移得更低，需要增加螺旋天线结构线圈间的耦合(即电容性和电感性耦合)。按照本发明，这将通过使螺旋结构非均匀化来完成，即通过改变倾角和/或螺旋直径。现在将更详细地描述这些螺旋参数。
图5C中所示的螺旋如同具有由虚线50描述的轴。螺旋的这部分具有每个长度为L的四个线圈或匝。每个线圈或匝以间距S相互隔开。螺旋具有直径D与具有外侧两条虚线52和54所给出直径的想象圆柱体等同。
通常用于定义螺旋的另一个参数是倾斜参数。如果螺旋在平面上被展开，线圈间S、线圈长度L和螺旋直径D之间的关系为如图5D所示的三角形。所示的倾角可作为S/Dπ的反正切计算。
调节螺旋天线一段或多段的这些参数产生了非均匀螺旋天线，它被选择性地调谐到所需的高谐振频率。例如，使倾角沿螺旋结构的一段减少，就增加了电容性耦合接着降低了高谐振频率。调节直径影响了谐振频率的带宽。为帮助理解此技术，下面针对图6提供一个特别的例子，可是，本领域技术人员将意识到提供数值仅为了说明更简单。
在图6的例子中，调谐非均匀螺旋天线到合适的谐振频率(即大约900MHz和大约1800MHz)以便使用此天线的便携终端能用于900MHz范围和1800MHz范围两者，即GSM和DCS***两者。天线60具有馈源或源点62并由保护性、塑料外套64环绕。如上所述，在此例子中线长L1选择为大约83mm，以便低谐振频率大约为900MHz。接着，根据所需的天线结构高度选择长度L2。多种因素可影响到L2的选择，例如，天线是否为可伸缩的、远端单元机壳的尺寸、远端单元打算的用途等。根据本发明的非均匀螺旋天线的优点之一是能够选择任意的长度L2和然后按照此选择调节螺旋参数以将天线调谐到所需频率。
在此例子中，L2选择为20mm。下一步是将高谐振频率由大约2400MHz降低到大约1800MHz。这通过在螺旋匝之间提供一定数量的电容性耦合来完成，此数量如下所述能通过反复实验确定。在此例子中，天线60包括两个螺旋部分66和68。为提供足够的电容性耦合，试探性确定部分66应具有两个匝和大约4.5度的倾角，产生一个L4长度为4mm。部分68具有大约9度的较大倾角和L3长度为16mm。合成的非均匀螺旋结构直径为9mm。
图7-9说明了图6的示范性非均匀螺旋天线的性能。在图7中，回波损耗对频率的曲线图表示天线在大约900MHz的第一谐振频率表现出大约-14.48dB的响应和在大约1800MHz的第二谐振频率大约-23.62dB的响应。此外，每个波段的-10dB带宽在900MHz范围大约为136MHz(BW1)和在1800MHz范围大约为110MHz(BW2)。这在足够宽带宽内提供了充足的增益以使天线性能按照GSM和DCS两个的标准工作是可接受的。
图8和9描述了图6中示范性非均匀双频带螺旋天线的天线辐射方向图。特别地，图8表示了在900MHz发射信号强度10dBm时在平面X-Z中的辐射方向图，同时图9表示了在1810MHz发射信号强度10dBm时在平面X-Z中的辐射方向图。从这些图中可看出，尽管尺寸只是常规这种天线的大约1/3，根据本发明的范性非均匀螺旋天线的天线增益与由常规鞭状天线产生的增益大致相同。
如上面提到的，根据本发明用于将非均匀螺旋结构调谐到第二(和任何另外)谐振频率上的技术实质上是略带实验性和反复性的。这些技术可概括如下。图10是描述用于调谐根据本发明非均匀螺旋结构的一般步骤的流程图。其中，在步骤100，确定所需的谐振频率，例如900MHz和1800MHz。接着，在步骤110，根据最低所需谐振频率选择非均匀螺旋天线的线长度。例如，根据关系式f(为MHz)＝300/λ(为米)和给定的所需四分之一波长能初步确定线长度。可是，如果螺旋天线结构包括用于保护和封闭天线的电介质填充物(即塑料或橡胶)，则如下面所描述也考虑此填充物对电长度的影响。在步骤120，根据例如上述设计标准选择螺旋高度(即图6中的L2)。
天线结构的这些参数建立后，开始实验性步骤。在方框130，测量螺旋结构的一个或更多谐振频率。如本领域技术人员将意识到的，这可用一个网络分析仪完成。在上述的示范性双模式实施例中，通常只测量均匀的高谐振频率。然后，在步骤140，测量出的谐振频率与在步骤100中确定的所需谐振频率比较。如果已获得了所需谐振频率，则过程结束。反之，过程流动到步骤150，其中调节上述一个或多个螺旋参数。例如，在此过程的第一次反复期间应用上面提供的例子，螺旋结构(任何修改之前)的高谐振频率将测出为大约2400MHz。由于在此例中所需的高谐振频率为1800MHz，将作一个调节，即通过减少螺旋的一匝或多匝的倾角来增加电容性耦合，和然后重复方框130和140流程。
另外，根据测量出的谐振频率是否高于或低于所需的谐振频率在步骤140进行调节。图11更详细地说明了步骤140。如果测量出的谐振频率高于所需的谐振频率(如在步骤160所确定的)，则在步骤170将减少非均匀螺旋结构中总的电容性耦合。反之，在步骤180将增加非均匀螺旋结构中总的电容性耦合。如同对本领域技术人员是明显的，改变螺旋匝之间的电容性耦合能通过改变螺旋的倾角或直径来完成，因为电容性耦合是导体间距离和导体表面积的函数。尽管图6提供的例子表示只改变螺旋的倾角，由于选择具体的螺旋长度L2施加的设计限制、也由于提供所需谐振频率周围一定带宽的要求，可能也必须改变直径。
如图6和7的例子所示，每个调谐的谐振频率的带宽可以不同。通过将具有较大倾角的较长部分68靠近馈送点62安置和将具有较小倾角的较短部分66更远些安置，900MHz的低谐振频率附近的带宽大于1800MHz的高谐振频率附近的带宽。
由于在步骤140所进行的不同螺旋参数调节(即改变倾角和/或改变螺旋直径)的次数和影响具体调节选择的不同设计限制数量(即所需的螺旋长度(L2)，选择出的谐振频率所需带宽，等)，本领域技术人员将认为根据本发明的非均匀螺旋天线的许多不同物理配置都是可能的。一些例子在图12A-12E中示出和在下面描述。
在图12A-12E中示出的例子未明确表示出天线的馈送点而倾向假设馈送点(源端)在每个所示天线的最低点。这样，图12A描述了一个非均匀螺旋天线其中部分200和202的位置相对图6中的配置被颠倒过来。这样，具有较小倾角的部分200现在靠近源端，而具有较大倾角的部分202更远离源端。与例如图7中所示的带宽相比，此配置将提供低谐振频率附近的较小带宽和高谐振频率附近的较大带宽。
除了改变螺旋的倾角参数，也能改变螺旋线圈的直径以将根据本发明的天线调谐到两个或更多谐振频率上。例如，在图12B中，具有第一直径d的第一部分204靠近天线源端和具有第二直径D的第二部分206更远离源端。如图中所见，第一直径d小于第二直径D。一般来说，此配置往往在高谐振频率提供比低谐振频率大的带宽。此部分也能按颠倒顺序制作(如图12C所示)使具有较大线圈直径的部分206靠近天线源端安放，而具有较小线圈直径的部分204更远安放。这样，一般来说，图12C的配置往往在低谐振频率提供比高谐振频率大的带宽。
图12D表示出了另一个示范性、非均匀配置。其中，第一和第三螺旋天线部分208具有第一直径D′和***其之间的第二螺旋天线部分210具有小于D′的第二直径。仍根据图12E所示的另一个示范性实施例，非均匀螺旋天线能采用在它们最窄点相互邻接的两个圆锥螺旋的形式。
如上面提到的，根据本发明的非均匀螺旋天线能被一种材料，例如塑料，包裹以防止天线弯折或其它损害。另外，如图4A所示，此天线能嵌入一种填充材料，如塑料或橡胶，以进一步保护天线。本领域技术人员将意识到填充材料将是影响天线电长度的一种电介质。特别地，与没有填充材料的类似天线相比此电介质将降低天线的谐振频率。填充材料的影响针对高谐振频率将更引人注目，因为电介质加载将增加螺旋匝之间的耦合。
上述示范性实施例是对本发明各方面的说明而非限制。这样，本领域技术人员在详细实施本发明中能根据在此获得的说明书内容派生出许多改型。例如尽管本发明是针对GSM和DCS超频带上的工作描述的，应懂得已公开的发明可应用于任何大量可用的超频带中，以及跨接任何大量可用的超频带，例如美国的AMPS(800MHz范围)和PCS(1900MHz范围)。所有这些改型和修改均被认为是下列权利要求定义的本发明精神和范围之内的。

Claims (20)

1.调谐到一个第一和一个第二谐振频率的螺旋天线包括：
形成一个螺旋线具有一个第一和一个第二部分的一个延长的导体；
所述第一部分具有一个第一倾角和所述第二部分具有一个第二倾角，所述第一倾角不同于所述第二倾角；
其中选择所述第一和第二倾角将所述螺旋天线调谐到所述第二谐振频率。
2.权利要求1的螺旋天线，其中所述延长的导体具有一个源端和另一端。
3.权利要求2的螺旋天线，其中所述第一倾角大于所述第二倾角。
4.权利要求3的螺旋天线，其中所述第一部分靠近所述源端以便与所述第一谐振频率相关的一个带宽大于与所述第二谐振频率相关的一个带宽。
5.权利要求3的螺旋天线，其中所述第二部分靠近所述源端以便与所述第二谐振频率相关的一个带宽大于与所述第一谐振频率相关的一个带宽。
6.权利要求1的螺旋天线，其中所述延长的导体具有近似于所述第一谐振频率的四分之一波长的长度。
7.调谐到一个第一谐振频率和一个第二谐振频率的一个螺旋天线包括：
形成一个螺旋线具有一个第一部分和一个第二部分的一个延长的导体；
所述第一部分具有一个第一线圈直径和所述第二部分具有一个第二线圈直径，所述第一线圈直径不同于所述第二线圈直径；
其中选择所述第一和第二线圈直径将所述螺旋天线调谐到所述第二谐振频率。
8.权利要求7的螺旋天线，其中所述延长的导体还包括一个第三部分，所述第三部分具有所述第一线圈直径。
9.权利要求7的螺旋天线，其中所述延长的导体具有一个源端和另一端。
10.权利要求9的螺旋天线，其中所述第一线圈直径大于所述第二线圈直径。
11.权利要求10的螺旋天线，其中所述第一部分靠近所述源端。
12.权利要求10的螺旋天线，其中所述第二部分靠近所述第二端。
13.权利要求10的螺旋天线，其中所述延长的导体形成两个圆锥形螺旋线。
14.权利要求7的螺旋天线，其中所述延长的导体具有近似于所述第一谐振频率的四分之一波长的长度。
15.一个移动站，该站能至少与使用第一频率超频带的一个第一类型无线通信网络通信和能至少与使用第二频率超频带的一个第二类型无线通信网络通信，所述移动站包括：
一个双超频带、非均匀螺旋天线；
一个收发信机，用于使用所述双超频带、非均匀螺旋天线发射和接收信号；和
一个处理器，用于控制所述收发信机和处理所述信号。
16.权利要求15的移动站，其中将所述双超频带、非均匀螺旋天线根据所述非均匀螺旋天线的物理参数调谐到一个第一谐振频率和一个第二谐振频率。
17.权利要求16的移动站，其中所述物理参数包括至少倾角和螺旋直径之一。
18.将非均匀螺旋天线调谐到一个第一所需谐振频率和一个第二所需谐振频率两者的一种方法包括步骤：
确定与所述第一所需谐振频率相关的所述非均匀螺旋天线的一个线长度；
选择所述非均匀螺旋天线的一个螺旋高度；
测量与所述非均匀螺旋天线相关的一个第二谐振频率；
将所述测量出的第二谐振频率与所述所需第二谐振频率比较；
根据所述比较步骤的一个结果调节至少所述非均匀螺旋天线的所述物理参数之一。
19.权利要求18的方法，其中所述调节步骤还包括步骤：
调节所述非均匀螺旋天线的一个部分的一个倾角和一个直径之一。
20.权利要求18的方法，其中所述确定一个线长度的步骤还包括步骤：
计算所述第一所需谐振频率的四分之一波长。
CNB971802815A 1996-10-04 1997-09-26 多频带非均匀螺旋天线 Expired - Fee Related CN1166030C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/725,507 1996-10-04
US08/725,507 US6112102A (en) 1996-10-04 1996-10-04 Multi-band non-uniform helical antennas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1239595A true CN1239595A (zh) 1999-12-22
CN1166030C CN1166030C (zh) 2004-09-08

Family

ID=24914842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB971802815A Expired - Fee Related CN1166030C (zh) 1996-10-04 1997-09-26 多频带非均匀螺旋天线

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6112102A (zh)
EP (1) EP0929912B1 (zh)
JP (1) JP3792730B2 (zh)
KR (1) KR100326215B1 (zh)
CN (1) CN1166030C (zh)
AR (1) AR010496A1 (zh)
AU (1) AU723866B2 (zh)
CO (1) CO4770913A1 (zh)
DE (1) DE69720484T2 (zh)
IL (1) IL129170A (zh)
WO (1) WO1998015028A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1327682C (zh) * 2001-05-31 2007-07-18 日本电气株式会社 螺旋线天线
CN106910987A (zh) * 2015-12-23 2017-06-30 北京机电工程研究所 一种螺旋天线
CN109255165A (zh) * 2018-08-24 2019-01-22 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种提高螺旋天线带宽的方法
CN111931299A (zh) * 2020-06-02 2020-11-13 西安理工大学 磁耦合谐振无线输电应用中平面螺旋线圈的优化设计方法
CN114514533A (zh) * 2019-09-25 2022-05-17 米其林集团总公司 包括射频转发器的轮胎

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI113814B (fi) * 1997-11-27 2004-06-15 Nokia Corp Monilankaiset helix-antennit
FI111884B (fi) 1997-12-16 2003-09-30 Filtronic Lk Oy Kahden taajuuden heliksiantenni
US5977928A (en) * 1998-05-29 1999-11-02 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson High efficiency, multi-band antenna for a radio communication device
JPH11355029A (ja) * 1998-06-12 1999-12-24 Smk Corp アンテナ装置
US6336036B1 (en) 1998-07-08 2002-01-01 Ericsson Inc. Retractable dual-band tapped helical radiotelephone antennas
US6285341B1 (en) 1998-08-04 2001-09-04 Vistar Telecommunications Inc. Low profile mobile satellite antenna
CA2244407C (en) * 1998-08-04 2006-02-14 Vistar Telecommunications Inc. Low profile mobile satellite antenna
FI981835A (fi) * 1998-08-27 2000-02-28 Lk Products Oy Radiolaitteen antenni ja menetelmä sen valmistamiseksi sekä radiolaite
US6525692B2 (en) * 1998-09-25 2003-02-25 Korea Electronics Technology Institute Dual-band antenna for mobile telecommunication units
US6343208B1 (en) * 1998-12-16 2002-01-29 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Printed multi-band patch antenna
KR20000053667A (ko) * 1999-02-01 2000-09-05 남상임 신축 가능형 무선기기 안테나
JP2000341024A (ja) 1999-05-13 2000-12-08 K Cera Inc ヘリカルアンテナ、その製造装置及び製造方法
JP3788115B2 (ja) * 1999-07-23 2006-06-21 松下電器産業株式会社 アンテナ装置の製造方法
EP1223637B1 (en) 1999-09-20 2005-03-30 Fractus, S.A. Multilevel antennae
KR100372869B1 (ko) * 2000-07-27 2003-02-26 주식회사 마이크로알에프 판형 헬리컬 안테나
JP3627632B2 (ja) * 2000-07-31 2005-03-09 株式会社村田製作所 チップアンテナ
AU2001271193A1 (en) 2000-08-07 2002-02-18 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Antenna
MXPA03001676A (es) * 2000-09-25 2003-10-15 Eung-Soon Chang Antena de banda dual.
GB0027128D0 (en) * 2000-11-04 2000-12-20 Univ Bradford Multi-band antenna
JP2002176310A (ja) * 2000-12-06 2002-06-21 Nippon Antenna Co Ltd ２共振アンテナ
KR100406251B1 (ko) * 2001-02-05 2003-11-15 주식회사 케이세라 다중 대역 헬리컬 안테나, 그의 제조 장치 및 제조 방법
TW513827B (en) 2001-02-07 2002-12-11 Furukawa Electric Co Ltd Antenna apparatus
AUPR452601A0 (en) 2001-04-23 2001-05-24 M & S Smith Pty Ltd Helical antenna
KR20030002452A (ko) * 2001-06-29 2003-01-09 엘지전자 주식회사 이동통신 단말기의 3 밴드 수신주파수 회로
US6608605B2 (en) 2001-12-10 2003-08-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Multi-band uniform helical antenna and communication device having the same
KR20030077770A (ko) * 2002-03-27 2003-10-04 삼성전기주식회사 트리플 밴드 스터비 안테나
GB2389232B (en) * 2002-06-01 2004-10-27 Motorola Inc Multi-frequency band antenna and methods of tuning and manufacture
NZ537323A (en) * 2002-06-12 2006-11-30 Thiss Technologies Pte Ltd Helix antenna including a ground plane, cylindrical helix and a lateral spiral
US6897830B2 (en) * 2002-07-04 2005-05-24 Antenna Tech, Inc. Multi-band helical antenna
KR100589696B1 (ko) * 2002-07-04 2006-06-15 (주)안테나 텍 다중 대역 적층형 헬리컬 안테나
KR100589699B1 (ko) * 2002-07-04 2006-06-15 (주)안테나 텍 다중 대역 적층형 헬리컬 안테나
ES2380576T3 (es) 2002-12-22 2012-05-16 Fractus, S.A. Antena unipolar multibanda para un dispositivo de comunicaciones móvil
WO2005076407A2 (en) * 2004-01-30 2005-08-18 Fractus S.A. Multi-band monopole antennas for mobile communications devices
US7145518B2 (en) * 2003-09-30 2006-12-05 Denso Corporation Multiple-frequency common antenna
US7800554B2 (en) * 2008-06-26 2010-09-21 Erchonia Corporation Varying angle antenna for electromagnetic radiation dissipation device
TWI283086B (en) * 2004-09-08 2007-06-21 Inventec Appliances Corp Multi-mode and multi-band combing antenna
KR100638621B1 (ko) 2004-10-13 2006-10-26 삼성전기주식회사 광대역 내장형 안테나
DE102006055022A1 (de) * 2006-11-22 2008-05-29 Hirschmann Car Communication Gmbh Stabantenne mit abschnittsweise unterschiedlichen Antennenwicklungen
TWI337426B (en) * 2007-03-20 2011-02-11 Wistron Neweb Corp Portable electronic device with function of receiving and radiating rf signal and multi-frenquency antenna thereof
JP4688221B2 (ja) * 2007-05-21 2011-05-25 株式会社ヨコオ 複数周波数帯用アンテナ
US7714795B2 (en) * 2007-08-23 2010-05-11 Research In Motion Limited Multi-band antenna apparatus disposed on a three-dimensional substrate, and associated methodology, for a radio device
US8717252B2 (en) * 2009-07-31 2014-05-06 Hytera Communications Corp., Ltd. Dual frequency antenna
JP2011228767A (ja) * 2010-04-15 2011-11-10 Harada Ind Co Ltd 車両用のａｍ／ｆｍ受信用ヘリカルアンテナ
JP2012074790A (ja) 2010-09-28 2012-04-12 Casio Comput Co Ltd フィルタ内蔵アンテナ及び電子機器
JP2012080388A (ja) * 2010-10-04 2012-04-19 Mitsumi Electric Co Ltd アンテナ装置
GB201122324D0 (en) 2011-12-23 2012-02-01 Univ Edinburgh Antenna element & antenna device comprising such elements
WO2014193922A1 (en) 2013-05-28 2014-12-04 University Of Florida Research Foundation, Inc. Dual function helix antenna
US9503548B2 (en) 2013-10-28 2016-11-22 International Business Machines Corporation Subscriber based priority of messages in a publisher-subscriber domain
CN104124518B (zh) * 2014-07-18 2016-12-07 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 Gnss接收机的天线装置
US10033092B2 (en) * 2015-07-22 2018-07-24 Futurewei Technologies, Inc. Apparatus and method for utilizing a component with a helical antenna for communicating RF signals
US10615489B2 (en) 2016-06-08 2020-04-07 Futurewei Technologies, Inc. Wearable article apparatus and method with multiple antennas
US10819035B2 (en) * 2016-12-06 2020-10-27 At&T Intellectual Property I, L.P. Launcher with helical antenna and methods for use therewith
WO2019186068A1 (fr) * 2018-03-30 2019-10-03 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Transpondeur radiofrequence pour pneumatique
US10903558B1 (en) 2019-04-25 2021-01-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Top fed wideband dual pitch quadrifilar antenna
FR3101170B1 (fr) * 2019-09-25 2022-08-05 Michelin & Cie pneumatique EQUIPE d’un Transpondeur radiofréquence
FR3101171B1 (fr) 2019-09-25 2022-08-05 Michelin & Cie pneumatique EQUIPE d’un Transpondeur radiofréquence
US20230327342A1 (en) * 2020-09-02 2023-10-12 Sony Group Corporation Antenna and electronic device

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2993204A (en) * 1958-02-28 1961-07-18 Itt Two-band helical antenna
CH499888A (fr) * 1967-12-15 1970-11-30 Onera (Off Nat Aerospatiale) Antenne à un seul conducteur enroulé hélicoïdalement de dimensions réduites, et procédé pour sa fabrication
US4012744A (en) * 1975-10-20 1977-03-15 Itek Corporation Helix-loaded spiral antenna
US4137534A (en) * 1977-05-26 1979-01-30 Goodnight Roy G Vertical antenna with low angle of radiation
US4161737A (en) * 1977-10-03 1979-07-17 Albright Eugene A Helical antenna
US4169267A (en) * 1978-06-19 1979-09-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Broadband helical antennas
US4356492A (en) * 1981-01-26 1982-10-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Multi-band single-feed microstrip antenna system
US4571595A (en) * 1983-12-05 1986-02-18 Motorola, Inc. Dual band transceiver antenna
US4697192A (en) * 1985-04-16 1987-09-29 Texas Instruments Incorporated Two arm planar/conical/helix antenna
CA1257694A (en) * 1985-08-05 1989-07-18 Hisamatsu Nakano Antenna system
US4723305A (en) * 1986-01-03 1988-02-02 Motorola, Inc. Dual band notch antenna for portable radiotelephones
US4772895A (en) * 1987-06-15 1988-09-20 Motorola, Inc. Wide-band helical antenna
US5363114A (en) * 1990-01-29 1994-11-08 Shoemaker Kevin O Planar serpentine antennas
US5216436A (en) * 1991-05-31 1993-06-01 Harris Corporation Collapsible, low visibility, broadband tapered helix monopole antenna
EP0522806B1 (en) * 1991-07-08 1996-11-20 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Retractable antenna system
GB2257835B (en) * 1991-07-13 1995-10-11 Technophone Ltd Retractable antenna
US5311201A (en) * 1991-09-27 1994-05-10 Tri-Band Technologies, Inc. Multi-band antenna
JPH0637531A (ja) * 1992-07-17 1994-02-10 Sansei Denki Kk 広帯域ヘリカルアンテナ、および同製造方法
GB2271670B (en) * 1992-10-14 1996-10-16 Nokia Mobile Phones Uk Wideband antenna arrangement
JPH06188622A (ja) * 1992-12-16 1994-07-08 Murata Mfg Co Ltd アンテナ共用器
US5532703A (en) * 1993-04-22 1996-07-02 Valor Enterprises, Inc. Antenna coupler for portable cellular telephones
KR960010858B1 (ko) * 1993-05-21 1996-08-10 삼성전자 주식회사 휴대용 무선기기 안테나
US5451974A (en) * 1993-06-21 1995-09-19 Marino; Frank Retractable helical antenna
SE512062C2 (sv) * 1993-07-14 2000-01-17 Ericsson Ge Mobile Communicat Förfarande och anordning för att förbättra effektivitet och bandbredd för en antenn på en bärbar utrustning
JP2974895B2 (ja) * 1993-09-16 1999-11-10 富士通株式会社 携帯用無線装置
US5436633A (en) * 1993-10-25 1995-07-25 Liu; An-Shuenn Adjustable antenna assembly for a portable telephone
FI102434B1 (fi) * 1996-08-22 1998-11-30 Lk Products Oy Kahden taajuuden antenni
US5892480A (en) * 1997-04-09 1999-04-06 Harris Corporation Variable pitch angle, axial mode helical antenna

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1327682C (zh) * 2001-05-31 2007-07-18 日本电气株式会社 螺旋线天线
CN106910987A (zh) * 2015-12-23 2017-06-30 北京机电工程研究所 一种螺旋天线
CN109255165A (zh) * 2018-08-24 2019-01-22 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种提高螺旋天线带宽的方法
CN114514533A (zh) * 2019-09-25 2022-05-17 米其林集团总公司 包括射频转发器的轮胎
CN114514533B (zh) * 2019-09-25 2023-11-03 米其林集团总公司 包括射频转发器的轮胎
CN111931299A (zh) * 2020-06-02 2020-11-13 西安理工大学 磁耦合谐振无线输电应用中平面螺旋线圈的优化设计方法
CN111931299B (zh) * 2020-06-02 2024-04-16 西安理工大学 磁耦合谐振无线输电应用中平面螺旋线圈的优化设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6112102A (en) 2000-08-29
IL129170A0 (en) 2000-02-17
DE69720484D1 (de) 2003-05-08
IL129170A (en) 2002-12-01
CO4770913A1 (es) 1999-04-30
WO1998015028A1 (en) 1998-04-09
CN1166030C (zh) 2004-09-08
AR010496A1 (es) 2000-06-28
KR20000048916A (ko) 2000-07-25
KR100326215B1 (ko) 2002-02-27
AU4578897A (en) 1998-04-24
JP3792730B2 (ja) 2006-07-05
DE69720484T2 (de) 2004-02-26
AU723866B2 (en) 2000-09-07
EP0929912A1 (en) 1999-07-21
JP2001501412A (ja) 2001-01-30
EP0929912B1 (en) 2003-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1166030C (zh) 多频带非均匀螺旋天线
CN1239596A (zh) 可伸缩多频带天线
US6343208B1 (en) Printed multi-band patch antenna
US6408190B1 (en) Semi built-in multi-band printed antenna
US6614400B2 (en) Antenna
US6326921B1 (en) Low profile built-in multi-band antenna
CN1134856C (zh) 辐射部分、含有该辐射部分的天线和无线电通信设备
US20200350664A1 (en) Antenna Assembly For A Vehicle
EP1973192B1 (en) Antenne apparatus and associated methodology for a multi-band radio device
KR20010053424A (ko) 인쇄 트윈 스파이럴 이중 대역 안테나
KR20140077973A (ko) 다중대역 안테나 및 휴대 단말기
CN1343380A (zh) 一种在通信器件中的微波传输带天线装置
CN1275824A (zh) 螺旋天线
US20050088363A1 (en) Multi-frequency band antenna and methods of tuning and manufacture
EP2028718B1 (en) Multi-band antenna, and associated methodology, for a radio communication device
SE520070C2 (sv) Indragningsbar flerbandsantenn samt mobiltelefon innefattande nämnda indragningsbara flerbandsantenn
Ooi et al. The multi-band, multi-pitch antenna

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20040908

Termination date: 20140926

EXPY Termination of patent right or utility model