專利名稱：輻射狹縫天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線系統(tǒng)，尤其是具有縱向輻射的天線。
背景技術(shù)：
在IEEE802.11a或在5GHz下工作的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的Hiperlan 2標(biāo)準(zhǔn)的框架中，設(shè)想為連接一膝上電腦。使用PCMCIA端口具有提供緊密接口的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)PCMCIA接口，明智的做法是將天線放在卡的末端以便沒(méi)有障礙而能夠正確地發(fā)射。
PCMCIA卡的格式引發(fā)將天線定外在卡的末端的限制。圖1示出一種寬LW等于54mm，進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器的長(zhǎng)度Li為83.3mm左右的PCMCIA卡。為了保持膝上型電腦的便攜特性，從驅(qū)動(dòng)器伸出的天線部分必須盡可能緊湊。因此，對(duì)這種接口的天線的一個(gè)限制是其寬度不能超過(guò)PCMCIA卡的寬度LW，而其長(zhǎng)度盡可能短。此外，最好卡單元的厚度E對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)厚度，對(duì)無(wú)線擴(kuò)展部分，等于5mm。
由于這樣的系統(tǒng)必須整合接收中的2階天線分集并且發(fā)送和接收具有分開(kāi)的通路，天線系統(tǒng)的緊湊性限制較高。天線必須在最寬的可能頻帶上工作。天線必須主要從卡發(fā)射，以減小與包括PCMCIA驅(qū)動(dòng)器的計(jì)算機(jī)的相互影響。
到現(xiàn)在為止，還沒(méi)有滿足上述限制的天線系統(tǒng)的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種發(fā)射和接收天線交替的縱向天線系統(tǒng)。
本發(fā)明為一種天線系統(tǒng)，包括一第一類型的天線和第二類型的第二及第三天線。該第一到第三天線為由縱向輻射激勵(lì)的設(shè)置在同一基板的同一邊緣的狹縫。該第一天線設(shè)置在第二和第三天線之間。
優(yōu)選的，第一天線為發(fā)射天線而第二和第三天線為接收天線。第一天線相對(duì)第二和第三天線偏置使得第一天線的輻射末端延伸過(guò)第二和第三天線的輻射末端，第一天線的輻射末端定位于第二和第三天線的輻射帶內(nèi)。
為了不引入任何損耗獲得對(duì)第二和第三天線的共同操作，第二和第三天線的饋線構(gòu)成單一的微帶線。構(gòu)成第二和第三天線的狹縫的饋線的微帶線越過(guò)第一天線的狹縫。穿越點(diǎn)位于微帶線上距所述微帶線的一端等于或近似等于微帶線的傳導(dǎo)波長(zhǎng)的一半的多倍的距離。穿越點(diǎn)位于狹縫上距所述狹縫的閉合端等于或近似等于狹縫中傳導(dǎo)的波長(zhǎng)的一半的多倍的距離。第二和第三天線的狹縫的與輻射末端相對(duì)設(shè)置的末端，在產(chǎn)生它們的接地面上開(kāi)路成為斷開(kāi)部，在此末端形成開(kāi)放電路。在接地面的斷路可以用二極管短路。
本發(fā)明也是包括該天線系統(tǒng)的PCMCIA標(biāo)準(zhǔn)卡。


參考附圖，閱讀下面的說(shuō)明，可更好地理解本發(fā)明，其他特定特征和優(yōu)點(diǎn)也會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)圖1示出PCMCIA標(biāo)準(zhǔn)卡。
圖2到圖6示出根據(jù)本發(fā)明的PCMCIA卡的天線系統(tǒng)的不同的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在下面的描述和附圖中，對(duì)相同元件使用相同的附圖標(biāo)記。
圖2示出設(shè)置在PCMCIA卡的末端的狹縫天線系統(tǒng)的第一實(shí)施例。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，僅描述PCMCIA卡的天線部分。連接到所述天線的發(fā)射接收電子器件為，例如按照IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)或按照Hiperlan 2標(biāo)準(zhǔn)操作的系統(tǒng)，其使用分開(kāi)的發(fā)射和接收通路，并在接收中具有2階天線分集。在下表中列出了所考慮的標(biāo)準(zhǔn)使用的頻率范圍表A

第一天線10用于發(fā)射而第二和第三天線11和12用于接收。第一到第三天線10到12為縱向輻射狹縫型天線，例如在接地面13上蝕刻出的維瓦爾第(Vivaldi)型天線。狹縫10到12垂直于對(duì)應(yīng)PCMCIA卡的外寬度的基板的外側(cè)邊緣。為了得到不同的天線分集，一種變型是狹縫10到12不需要垂直于基板的該外側(cè)邊緣，同時(shí)保持它們的開(kāi)口在該同一邊緣上。
根據(jù)已知技術(shù)狹縫的尺寸確定為對(duì)應(yīng)所需的頻帶。例如，在沒(méi)變細(xì)的部分上狹縫為400μm寬。每個(gè)狹縫10到12包括設(shè)置在接地面13的邊緣的變細(xì)開(kāi)口，以及在接地面13內(nèi)的短路端。如美國(guó)專利6246377所示確定變細(xì)開(kāi)口的尺寸。例如，變細(xì)開(kāi)口長(zhǎng)度Lo等于12mm而寬度Wo等于8mm。第二和第三狹縫11和12的輻射開(kāi)口的間隔使得可以獲得接收天線分集；它們分隔的間隔大于發(fā)射頻帶的平均波長(zhǎng)的一半。第一縱向輻射狹縫10相對(duì)第二和第三縱向輻射狹縫11和12偏置，使得第一狹縫10的輻射末端延伸超過(guò)第二和第三狹縫11和12的輻射末端。第一狹縫10的輻射末端定位于第二和第三狹縫11和12的發(fā)射帶內(nèi)。形成除去接地面13金屬的槽口40位于第一狹縫10和第二狹縫11以及第一狹縫10和第三狹縫12之間。這樣的狹縫和槽口的安排使得能得到良好的絕緣。第一縱向輻射狹縫10不是必須相對(duì)第二和第三縱向輻射狹縫11和12偏置。在天線系統(tǒng)的操作中，這并未改變什么。
第一微帶線14通過(guò)克諾爾型轉(zhuǎn)換15連接到第一狹縫10。轉(zhuǎn)換15設(shè)置在距微帶線末端等于或近似等于在微帶線中傳導(dǎo)的波長(zhǎng)λm的四分之一的奇數(shù)倍的距離，并在距狹縫末端等于或近似等于在狹縫中傳導(dǎo)的波長(zhǎng)λf的四分之一的奇數(shù)倍的距離。第二和第三微帶線16和17分別通過(guò)克諾爾型轉(zhuǎn)換18和19連接到第二和第三狹縫11和12。轉(zhuǎn)換18和19設(shè)置在距微帶線16和17末端等于或近似等于在微帶線中傳導(dǎo)的波長(zhǎng)λm的四分之一的奇數(shù)倍的距離，并在距狹縫11和12末端等于或近似等于在狹縫中傳導(dǎo)的波長(zhǎng)λf的四分之一的奇數(shù)倍的距離。為了使在表A中列出的頻帶中的信號(hào)能通過(guò)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)確定微帶線的尺寸。例如，微帶線14、16和17為520μm寬。微帶線構(gòu)成天線狹縫的通路，也稱為天線饋線。
為了使PCMCIA卡的尺寸最小化，只有輻射部分被設(shè)置在卡的位于卡驅(qū)動(dòng)器外的部分。然而，必須使變細(xì)開(kāi)口稍微離開(kāi)卡驅(qū)動(dòng)器以防止在天線發(fā)射中的任何干擾。在轉(zhuǎn)換和發(fā)射帶之間的槽長(zhǎng)必須根據(jù)所需來(lái)設(shè)定，因?yàn)橐阎撻L(zhǎng)度可以是無(wú)效的。
上述系統(tǒng)對(duì)整合適于所要求標(biāo)準(zhǔn)的天線是一個(gè)良好的解決方案。該系統(tǒng)具有兩個(gè)接收通路而獲得分集。盡管如此，最好具有一個(gè)單一的接收通路以防止接收組件(放大器，濾波器、轉(zhuǎn)換裝置)的重復(fù)。為了這個(gè)目的，圖3提出一種變化方式即用開(kāi)關(guān)20在公共微帶線21上切換第二和第三微帶線16和17。開(kāi)關(guān)20為一種已知類型的微波開(kāi)關(guān)，其包括未示出的控制裝置，并不再具體描述。
第一微帶線14分為兩個(gè)微帶線14和14b以橫越第二微帶線16。在兩個(gè)微帶線14和14b之間的連接由通過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)換23和24連接的共面線制成。
使用開(kāi)關(guān)20信號(hào)衰減，這必須得到補(bǔ)償。為了避免這種補(bǔ)償，圖4示出另一種變型，其中第二和第三微帶線直接連接到公共微帶線21。第二和第三天線11和12的開(kāi)關(guān)由，一方面，兩個(gè)分別連接到第二和第三微帶線16和17的一端，另一方面是接地面13的二極管來(lái)完成。二極管25和26連接使得當(dāng)?shù)诙偷谌Ь€16和17被或者正電壓或者負(fù)電壓極化時(shí)，一個(gè)導(dǎo)通而另一個(gè)不導(dǎo)通。當(dāng)二極管25或26不導(dǎo)通時(shí)，它使它所連接的微帶線16或17的一端開(kāi)路，因而確保所述線和相關(guān)狹縫的耦合。當(dāng)二極管25或26導(dǎo)通時(shí)，它使它連接的微帶線16或17和用于高頻的接地面短路，而在所述線和相關(guān)狹縫之間不再有耦合。僅通過(guò)公共微帶線21的簡(jiǎn)單極化來(lái)選擇接收天線。
然而，圖3和圖4的實(shí)施例都在微帶線14和14b和共面線22之間使用轉(zhuǎn)換23和24。這兩個(gè)轉(zhuǎn)換23和24也導(dǎo)致信號(hào)衰減。為了消除與轉(zhuǎn)換23和24相關(guān)的衰減同時(shí)也消除與開(kāi)關(guān)20相關(guān)的衰減及同時(shí)對(duì)兩個(gè)接收天線使用一個(gè)通路，提出圖5中的變型。
此處使用分別橫越各第一到第三狹縫10、11和12到達(dá)第一到第三交叉點(diǎn)31、32和33的公共微帶線30，來(lái)實(shí)現(xiàn)第二和第三狹縫11和12的通路。兩個(gè)相鄰的交叉點(diǎn)相互分開(kāi)一在所述線中傳導(dǎo)的波長(zhǎng)λm的四分之一的奇數(shù)倍的距離。最靠近公共線30的末端的交叉點(diǎn)32也定位于距所述末端等于或近似等于在所述線中傳導(dǎo)的波長(zhǎng)λm的四分之一的奇數(shù)倍距離。在第一狹縫10的末端和第一交叉點(diǎn)31之間的距離等于或近似等于在所述狹縫傳導(dǎo)的波長(zhǎng)λf的二分之一的倍數(shù)的距離。
由于這些距離，一方面在第一交叉點(diǎn)31和第一狹縫10的末端之間的，另一個(gè)方面在第一交叉點(diǎn)31和公共微帶線30的末端之間的，仍是所述線中傳導(dǎo)的波長(zhǎng)λm或在所述狹縫傳導(dǎo)的波長(zhǎng)λf的二分之一的倍數(shù)，在第一狹縫10和公共微帶線30之間不會(huì)有耦合。
每個(gè)第二和第三狹縫11和12的位于相對(duì)輻射帶的末端分別給出在接地面13中實(shí)現(xiàn)的空腔34和35。每個(gè)空腔對(duì)應(yīng)相對(duì)于在此末端的狹縫的開(kāi)放電路。該空腔可特別是正方形形狀，例如尺寸(10mm×10mm)，矩形、多邊形、圓形或甚至近似放射狀樁。在位于空腔35和36邊緣的第二和第三狹縫11和12的末端與各第二和第三交叉點(diǎn)32和33之間的距離等于或近似等于在所述狹縫傳導(dǎo)的波長(zhǎng)λf的四分之一的奇數(shù)倍。
通過(guò)隔斷分別在空腔36和37開(kāi)口的斷線36和37，接地面13被分隔為三個(gè)部分13a、13b和13c。斷線是非常細(xì)的槽口，例如，接地面13中約150μm的寬度作用為對(duì)直流為開(kāi)路而對(duì)發(fā)射所用的頻帶為短路。兩個(gè)二極管38和39設(shè)置在第二和第三狹縫11和12與各空腔34和35之間的邊界。
接地面13的外部部分13b和13c電連接到電學(xué)地上，對(duì)直流電壓其可以是正或負(fù)。在第一種情況種，中間部分13a連接到或者正或者負(fù)的直流電壓。在第二種情況種，它連接到電學(xué)地。二極管38和39在中間部分13a和接地面13的每個(gè)外部部分13b和13c之間連接，其指向使得當(dāng)一個(gè)二極管導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)不導(dǎo)通。因此，不管接地面13的中間部分13a的電壓，總有一個(gè)導(dǎo)通的二極管和一個(gè)不導(dǎo)通的二極管。
當(dāng)二極管38或39不導(dǎo)通時(shí)，其在與其連接的狹縫11或12的末端產(chǎn)生短路，這樣在狹縫11或12與公共線30之間有耦合。當(dāng)二極管38或39不導(dǎo)通時(shí)，短路面被帶到交叉點(diǎn)32或33的水平，在狹縫11或12與公共線30之間不產(chǎn)生耦合。通過(guò)或者接地面13的中間部分13a或者接地面13的外部部分13b和13c的簡(jiǎn)單極化，可以完成選擇。
也可能有其他的變化。維瓦爾第天線可以被由線/槽轉(zhuǎn)換饋電的其他任何類型的天線(印刷偶極型、錐形槽天線等)，或者如圖6所示的使用簡(jiǎn)單槽的天線系統(tǒng)所代替。
而且，上述實(shí)施例示出了接收天線的分集。完全可以想到獲得發(fā)射天線的分集。在這種情況種，接受天線會(huì)設(shè)置在發(fā)射天線之間。
權(quán)利要求
1.一種天線系統(tǒng)，包括第一類型的第一天線(10)，及第二類型的第二和第三天線(11，12)，其特征在于，第一到第三天線(10到12)為由縱向輻射激勵(lì)的設(shè)置在同一基板的同一邊緣的狹縫，以及第一天線(10)設(shè)置在第二和第三天線(11，12)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一天線(10)為發(fā)射天線而第二和第三天線(11，12)為接收天線，以及第一天線(10)相對(duì)第二和第三天線(11，12)偏置使得第一天線(10)的輻射末端延伸過(guò)第二和第三天線(11，12)的輻射末端，第一天線(10)的輻射末端定位于第二和第三天線(11，12)的輻射帶內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，基板的接地面(13)中的槽口(40)設(shè)置在第一天線(10)和第二天線(11)及第一天線(10)和第三天線(12)之間。
4.如權(quán)利要求1到3中一個(gè)所述的系統(tǒng)，其特征在于，由微帶線(14、16、17、30)構(gòu)成的饋線激發(fā)狹縫(10到12)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二和第三天線(11，12)的饋線構(gòu)成一個(gè)單獨(dú)的微帶線(30)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，構(gòu)成第二和第三天線(11，12)的狹縫的饋線的微帶線(30)橫越第一天線(10)的狹縫，以及穿越點(diǎn)(31)位于微帶線(30)上距所述線的末端近似等于微帶線的傳導(dǎo)波長(zhǎng)(λm)的一半的奇數(shù)倍的距離，以及穿越點(diǎn)(31)位于狹縫(10)上距所述狹縫的閉合末端近似等于在該狹縫中傳導(dǎo)的波長(zhǎng)(λf)的一半的奇數(shù)倍的距離。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二和第三天線(11，12)的狹縫的與輻射末端相對(duì)設(shè)置的末端，在它們引向的接地面上開(kāi)路成為斷開(kāi)部(34，35)，接地面的斷開(kāi)部能通過(guò)二極管(38，39)被短路。
8.一種PCMCIA標(biāo)準(zhǔn)接口卡，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1到7中之一所述的天線系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求8所述的卡，其特征在于，該天線系統(tǒng)設(shè)置在卡的一端，在設(shè)置于卡驅(qū)動(dòng)器外的區(qū)域中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天線系統(tǒng)，包括一第一類型的天線(10)和第二類型的第二及第三天線(11，12)。該第一，第二和第三天線(10到12)為由縱向發(fā)射激勵(lì)的設(shè)置在同一基板的同一邊緣的狹縫。該第一天線(10)設(shè)置在第二和第三天線(11，12)之間。該系統(tǒng)特別適于集成在PCMCIA卡中。
文檔編號(hào)H01Q21/00GK1788388SQ200480010216
公開(kāi)日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月15日
發(fā)明者菲利普·米納德, 阿利·洛齊爾, 伯納德·丹尼斯 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司