專利名稱：小型多頻帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的多頻帶天線。特別地，本發(fā)明涉及一種具有一個饋電網(wǎng)絡(luò)的多頻帶天線，要求一天線元件通過一容性元件連接到射頻源/接收器。
背景技術(shù)：
當兩個天線輻射器相互靠得很近時，通常的問題是它們之間強烈的互耦，并且當這兩個輻射器相互直接電連接時，這一問題將進一步加強。這種互耦減低了天線元件的效率和帶寬。如果只減小天線元件的尺寸，將導(dǎo)致相對的帶寬的降低，對由相互靠得很近的小天線元件構(gòu)成的多頻帶天線，這一問題很嚴重。為每一個天線元件提供用于連接射頻源/接收器的單獨的外部電路是一個可能的解決方案，但需要進一步為該系統(tǒng)增加元件并且需要單獨處理這些元件，這將增加多頻帶天線的成本。一直以來就缺少一種在制造過程中不需要任何附加元件或步驟而集成一饋電網(wǎng)絡(luò)的方法，該饋電網(wǎng)絡(luò)包括把可在較高頻帶內(nèi)工作的天線元件與射頻源/接收器以及與各天線元件相連接的一個電容性元件。
在一個多頻帶天線中的天線元件之間的容性或感性耦合已經(jīng)在許多專利文獻中描述過，最近的一個例子是WO99/26314(Moteco AB，P.O.Box 910，S-391 29 Kalmar，Sweden)。該文獻公開了一種雙頻帶天線，該雙頻帶天線具有用于待機位置的兩個固定天線元件，以及用于通話位置的兩個可延長的天線元件。每一個用于待機位置的天線元件以及每一個用于通話位置的天線元件各自相互容性地/感性地耦合。這種耦合通過使較大直徑的天線元件圍繞較小直徑的天線元件部分或全部地重疊來實現(xiàn)。這種耦合沿著天線元件或其一部分發(fā)生，并且電容性耦合不能被單獨地計算為一獨立參數(shù)，但通過改變天線元件之間的重疊程度來改變?nèi)菪择詈系某潭龋蛘吒淖兲炀€元件的設(shè)計也將影響天線元件的射頻特性。
WO 98/49747(Galtronics Ltd，P.O. Box 1589，14115 TiberiasIsrael)公開了一種由兩個天線元件構(gòu)成的雙頻帶天線，這兩個天線元件可在兩個不同頻率內(nèi)工作。在每一個實施例中，這兩個天線元件都被描述為直線式天線元件，或是桿形或是螺旋形，并且這兩個天線元件相互以直線式方式排列，一個位于另一個之上。這兩個天線元件相互容性地耦合，并且在每一個對此進行描述的實施例中，都是通過將下面元件的頂端靠近上面元件的下端設(shè)置，或者通過將下面元件的上部與上面元件的下部部分地重疊來實現(xiàn)容性耦合。當雙頻帶天線的高度不是很重要時，這種方法是適用的，因此對小型的天線裝置來說這種方法就不太適合了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于多頻帶天線的饋電網(wǎng)絡(luò)，能避免關(guān)于相互直接電連接的各個天線元件之間耦合的問題。本發(fā)明另外的目的是提供一種饋電網(wǎng)絡(luò)，其能提供與射頻源/接收器的耦合，并且這種饋電網(wǎng)絡(luò)可與天線結(jié)合在一起。因此除那些生產(chǎn)天線元件及其支持結(jié)構(gòu)的步驟以外，不需要任何其它制造步驟來制造，因而提供一種低成本和剛性好的饋電網(wǎng)絡(luò)。
這些和其它目的通過權(quán)利要求1的特征部分所述的具有一饋電網(wǎng)絡(luò)的天線裝置來獲得。該饋電網(wǎng)絡(luò)當天線元件直接相互電連接時，通過電容性地耦合到第二天線元件，以及通過選擇電容元件的電容以使在最低頻帶元件可工作的頻率內(nèi)電容的阻抗很高，從而避免發(fā)生問題。這就有效地從較低頻帶元件中退耦較高頻帶元件，從而減小由于元件之間的耦合將產(chǎn)生的問題。這簡化了具有相互靠近排列的兩個小天線元件的天線的結(jié)構(gòu)，其中由于電磁效應(yīng)引起的元件之間的耦合問題已經(jīng)存在。當然，當元件不是很小和緊密設(shè)置時，該饋電網(wǎng)絡(luò)同樣有利，盡管該饋電網(wǎng)絡(luò)對小型天線特別有利，以致在最低頻帶元件可工作的頻率內(nèi)電容性耦合的阻抗很高。因此，已經(jīng)證實，如本發(fā)明所述，將第二天線元件電容性地耦合到饋電網(wǎng)絡(luò)增加了較低頻帶的帶寬，且可增加多頻帶天線的總效率。
當計算電容元件的電容時，還可能會考慮到阻抗與射頻源/接收器匹配的方面，這為設(shè)計一個多頻帶天線元件提供了額外的自由度。如果包括電容性元件的饋電網(wǎng)絡(luò)是作為天線裝置的組成部分制造時，則可能減小射頻源/接收器為阻抗匹配所需的附加元件的數(shù)量，同時仍然保持制造饋電網(wǎng)絡(luò)的低成本。
將饋電網(wǎng)絡(luò)延及具有兩個以上天線元件的實施例時需要對饋電網(wǎng)絡(luò)的電容性元件進行仔細計算。當在一特定頻率操作天線時，在該頻率內(nèi)一特定的天線元件是可工作的，將所有較高頻率天線元件連接到該饋電網(wǎng)絡(luò)的電容器的阻抗應(yīng)當很高以便其有效地把所述較高頻率元件從該饋電網(wǎng)絡(luò)分離出來。連接在兩個相鄰頻率內(nèi)可工作的兩個天線元件的兩個電容性元件的電容之比最好應(yīng)為1到10左右。當然，為一特定天線所設(shè)計的最佳比率隨情況而改變。
饋電網(wǎng)絡(luò)也提供通過特定天線元件的一饋電端部分與射頻源/接收器的電連接。該饋電網(wǎng)絡(luò)為達到與射頻源/接收器的最佳電連接，以及為達到最佳射頻特性而設(shè)計，這可能包括考慮與射頻源/接收器匹配的阻抗，以及機械強度和剛性。如果饋電網(wǎng)絡(luò)的饋電部分以及饋電網(wǎng)絡(luò)的其余部分能作為天線裝置的一個組成部分制造時，這是另外的益處。
具體實施例方式如

圖1所示的第一實施例包括兩個內(nèi)部相互嵌套的螺旋形天線元件10、11，其中饋電網(wǎng)絡(luò)由這兩個元件的線圈凹槽12、13構(gòu)成。較小直徑線圈凹槽13位于較大直徑線圈凹槽12內(nèi)，且該兩個線圈凹槽12、13通過電介質(zhì)14相互機械性地固定在一起。該電介質(zhì)位于線圈凹槽12、13之間的容積里，并能提供線圈凹槽12、13之間電容性的耦合。外部線圈凹槽12直接電連接到射頻源/接收器。
第二實施例(圖2)包括兩個位于一基片上表面上的兩個彎曲天線元件20、21。由用于電連接到射頻源/接收器的具有舌片或彈簧形式的一部件23提供饋電網(wǎng)絡(luò)，用于電容性耦合到第二天線元件的電容性部件24位于與天線元件20、21相同的表面上。因此，饋電網(wǎng)絡(luò)的電容性耦合部件24由以一個近的共同距離平行延伸的饋電網(wǎng)絡(luò)的兩部分提供。
在第三實施例中，如圖3所示，第一彎曲天線元件20和第二彎曲天線元件21同樣地位于一基片的上表面，而饋電網(wǎng)絡(luò)具有位于上表面和下表面的部分，以及具有用于通過該基片電容性地耦合到第二天線元件的饋電端部分的部件24，用于直接電連接到第一天線元件的饋電端部分的部件，以及用于電連接到射頻源/接收器的部件。饋電網(wǎng)絡(luò)的上部和下部與延伸通過該基片的一導(dǎo)電部分41電連接。
圖4是圖3中所示的第三實施例的側(cè)視圖，其中連接到用于通過基片40電容性耦合到饋電網(wǎng)絡(luò)的部件24的第二天線元件21如圖所示位于基片40的上部。在本圖中僅示出了第一天線元件20的饋電端，也示出了延伸通過基片的饋電網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電部分41。
圖5示出了具有位于一基片的上表面上的第一彎曲天線元件20和位于該基本下部的第二天線元件21的第四實施例。饋電網(wǎng)絡(luò)在基片的兩面延伸，且饋電網(wǎng)絡(luò)的上部導(dǎo)電層部分以及該饋電網(wǎng)絡(luò)的下部導(dǎo)電層部分通過一容性部件24相互電連接。該饋電網(wǎng)絡(luò)的上部導(dǎo)電層部分還包括一饋電端部分50。
圖6示出了具有一多層基片的第五實施例。該基片具有分別位于一上部基片的上表面、上部和下部基片之間以及下部基片的下表面上的三個彎曲天線元件20、60、21。如圖所示，電容性元件61、62的尺寸以及相應(yīng)的電容值在電容性地耦合到饋電網(wǎng)絡(luò)的兩個天線元件60、21之間是不同的。因此，可通過選擇每一個電容性元件61、62的尺寸來設(shè)置電容的比率，且這些電容最好設(shè)置成在一時間只有一個元件強耦合到射頻源。按粗略的估算，1∶10的比率就足夠了，但該比率以及電容的絕對值將依多頻帶天線元件的實際設(shè)計而改變。它應(yīng)當被設(shè)置為，在最低頻帶元件20可工作的頻率內(nèi)兩個電容的阻抗都很高。并且在中頻帶元件60可工作的頻率內(nèi)，耦合在最高頻率內(nèi)可工作的元件21的電容元件的阻抗很高。
圖7示出了具有位于一可彎曲的基片一面上的兩個天線元件20、21的第六實施例，目的是通過折疊該基片，以使該基片沿圓周方向延長一整圈以上，兩個延長的導(dǎo)電區(qū)域24位于彼此之上且它們之間具有一基片層，從而獲得從饋電網(wǎng)絡(luò)通過該基片耦合到第二天線元件的電容性耦合。在最初制造過程中最好是平直的天線元件在第二處理過程中可能環(huán)繞一適當框架80(如圖8所示)折疊，或者可能用能保證彼此相對的兩個導(dǎo)電區(qū)域24的位置的高精確度的其他方法來折疊。本實施例一個特別的優(yōu)點是對彎曲天線元件來說只需一個導(dǎo)電層，且在制造過程中不需要附加元件或步驟。而且在制造完成以后天線尺寸還很小。圖8示出了圖7的實施例在折疊條件下的俯視圖。
如圖9所示的第七實施例包括兩個位于一基片上表面的彎曲天線元件20、21，就如第二實施例中一樣。在上面實施例中作為饋電網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分實現(xiàn)的電容性元件在本實施例中由一單獨的離散電容器90提供。本實施例的優(yōu)點是電容能被設(shè)置為任何所需值，而無需占用該基片表面上一個不相稱的大部分。然而，與上述的實施例相比，本實施例的缺點是在制造過程中需要附加步驟。
盡管結(jié)合許多優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當理解在不背離由附后的權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)，還可以做出多種改變。一種這樣的可能改變是將本發(fā)明所描述的饋電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于由既不是螺旋形也不是彎曲形，而是其他形狀，如鞭狀的天線元件組成的多頻帶天線，或者將其應(yīng)用到由不同類型天線元件的組合構(gòu)成的多頻帶天線，或者將其應(yīng)用到具有固定和可伸縮部分的多頻帶天線組合中。
權(quán)利要求
1.一種多頻帶天線，包括經(jīng)由一天線饋電網(wǎng)絡(luò)連接到一射頻源/接收器的至少兩個天線元件，所述天線元件在至少兩個不重疊的頻帶可工作，其特征在于所述的天線饋電網(wǎng)絡(luò)包括用于連接到射頻源/接收器的部件；用于直接電連接到一個在最低頻帶內(nèi)可工作的第一天線元件的饋電端部分的部件；以及用于電容性耦合到至少一個在比所述最低頻帶高的頻帶內(nèi)可工作的第二天線元件的饋電端部分的部件(24)，所計算的所述電容性耦合為所述最低頻帶內(nèi)的頻率提供相對高的阻抗，并且為所述較高頻帶內(nèi)的頻率提供相對低的阻抗。
2.如權(quán)利要求1所述的多頻帶天線，其特征在于所述至少兩個天線元件相互靠近地并排設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1所述的多頻帶天線，其特征在于所述至少兩個天線元件內(nèi)部相互嵌套。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一個所述的多頻帶天線，其特征在于所述至少兩個天線元件是螺旋形天線元件。
5.如權(quán)利要求4所述的多頻帶天線，其特征在于所述天線饋電網(wǎng)絡(luò)包括至少兩個內(nèi)部相互嵌套，形成所述螺旋形天線元件的饋電端部分的同心線圈凹槽(12、13)；所述線圈凹槽通過一電介質(zhì)(14)電容性地相互耦合；以及，所述線圈凹槽(12、13)中的一個直接電連接到所述射頻源/接收器。
6.如權(quán)利要求1-3中任何一個所述的多頻帶天線，其特征在于所述至少兩個天線元件是彎曲天線元件，每一個采取位于一基片上的一個導(dǎo)電層的形式。
7.如權(quán)利要求6所述的多頻帶天線，其特征在于所述至少兩個彎曲天線元件位于所述基片的相同面上。
8.如權(quán)利要求7所述的多頻帶天線，其特征在于所述用于連接到射頻源/接收器的部件位于所述基片的相對面上。
9.如權(quán)利要求6所述的多頻帶天線，其特征在于所述至少兩個天線元件位于所述基片的相對面上，所述第二天線元件通過該基片電容性地耦合到所述饋電網(wǎng)絡(luò)。
10.如權(quán)利要求7所述的多頻帶天線，其特征在于所述基片沿圓周延伸一整圈以上，以使得所述第二天線元件通過所述基片電容性地耦合到所述饋電網(wǎng)絡(luò)。
11.如權(quán)利要求6-9中任何一個所述的多頻帶天線，其特征在于提供天線元件之間電容性耦合的所述饋電網(wǎng)絡(luò)的部分是由一離散電容器(90)提供的。
12.如權(quán)利要求6-9中任何一個所述的多頻帶天線，其特征在于所述用于連接到射頻源/接收器的部件包括一個通過所述基片延伸到所述第一元件的導(dǎo)電部分。
13.一種移動電話，具有如上述任何一個權(quán)利要求所述的天線。
全文摘要
一種多頻帶天線,包括至少兩個經(jīng)由一天線饋電網(wǎng)絡(luò)連接到一射頻源/接收器的天線元件(10、11、20、21、60),所述的天線元件在至少兩個無重疊的頻帶內(nèi)可工作。天線饋電網(wǎng)絡(luò)包括用于連接到射頻源/接收器的部件、用于直接電連接到一個在最低頻帶內(nèi)可工作的第一天線元件(10、20)的饋電端部分的部件、以及用于電容性耦合(24、90)到在比所述最低頻帶高的頻帶內(nèi)可工作的至少一個第二天線元件的饋電端部分的部件。另外,所計算的所述電容性耦合為所述最低頻帶內(nèi)的頻率提供一相對高的阻抗以及為所述較高頻帶內(nèi)的頻率提供一相對低的阻抗。
文檔編號H01Q1/36GK1369121SQ00811380
公開日2002年9月11日 申請日期2000年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月11日
發(fā)明者托馬斯·魯特福斯 申請人:奧根公司