專利名稱：具有可選擇元件的多頻帶全方向平面天線設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，并且更加具體地涉及具有可選擇元件的多頻帶全方向平面天線設(shè)備。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，對(duì)于更高的數(shù)據(jù)吞吐量存在日益增加的需求，并且存在相應(yīng)的動(dòng)力以減少可以擾亂數(shù)據(jù)通信的干擾。例如，在IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)中，接入點(diǎn)(亦即基站)經(jīng)由無(wú)線鏈路與一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)(亦即網(wǎng)絡(luò)接口卡)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。無(wú)線鏈路可能 容易受到干擾的影響，所述干擾來(lái)自其他接入點(diǎn)、其他無(wú)線電發(fā)射裝置、接入點(diǎn)和遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線鏈路環(huán)境中的變化或擾動(dòng)等等。例如通過(guò)迫使通信以較低的數(shù)據(jù)率進(jìn)行，干擾可能使無(wú)線鏈路降級(jí)，或者可能足夠強(qiáng)以致完全擾亂無(wú)線鏈路。用于減少接入點(diǎn)和遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線鏈路中的干擾的一種解決方案是在“分集”方案中為接入點(diǎn)提供幾個(gè)全方向天線。例如，用于接入點(diǎn)的普通配置包括數(shù)據(jù)源，該數(shù)據(jù)源經(jīng)由切換網(wǎng)絡(luò)耦合到兩個(gè)或更多個(gè)物理上分離的全方向天線。接入點(diǎn)可以選擇全方向天線中的一個(gè)，由此來(lái)維持無(wú)線鏈路。因?yàn)槿较蛱炀€之間分離，所以每個(gè)天線遭受不同的信號(hào)環(huán)境，并且每個(gè)天線向無(wú)線鏈路提供不同的干擾水平。切換網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)源耦合到全方向天線當(dāng)中的在無(wú)線鏈路中遭受最少干擾的任何全方向天線。然而，使用兩個(gè)或更多個(gè)全方向天線用于接入點(diǎn)的一個(gè)問(wèn)題是通常的全方向天線被垂直極化。垂直極化的射頻(RF)能量不如水平極化的RF能量那樣有效地在通常的辦公室或居住空間內(nèi)傳播，另外，大多數(shù)的膝上型計(jì)算機(jī)無(wú)線卡具有水平極化的天線。迄今為止，用于制造水平極化的RF天線的常用解決方案在制造方面昂貴，或者不能提供足夠的RF性能以在商業(yè)上成功。進(jìn)一步的問(wèn)題是全方向天線一般包括附著到接入點(diǎn)殼體的直立桿。該桿通常包括暴露在殼體外部的空心金屬棒，并且常會(huì)遭受折斷或破壞。另一個(gè)問(wèn)題是每個(gè)全方向天線包括相對(duì)于接入點(diǎn)的分離的制造單元，這樣一來(lái)就需要額外的制造步驟以在接入點(diǎn)中包括全方向天線。使用兩個(gè)或更多個(gè)全方向天線的更進(jìn)一步的問(wèn)題是，因?yàn)槲锢矸蛛x的天線可能仍然相對(duì)彼此接近，所以幾個(gè)天線中的每一個(gè)可能遭受類似的干擾水平，并且通過(guò)從一個(gè)全方向天線切換到另一個(gè)全方向天線，可能僅獲得相對(duì)小的干擾減少。減少干擾的另一個(gè)解決方案涉及使用電子控制的相控陣天線的射束轉(zhuǎn)向。然而，相控陣天線制造起來(lái)極其昂貴。進(jìn)一步，相控陣天線需要許多相位調(diào)諧元件，其可能會(huì)漂移或變得失調(diào)。進(jìn)一步，將多頻帶覆蓋結(jié)合到具有一個(gè)或多個(gè)全方向天線的接入點(diǎn)中并不是普通的任務(wù)。典型地，天線在一個(gè)頻帶運(yùn)行良好，但是在另一個(gè)頻帶不能工作或給出次優(yōu)性能。將多頻帶覆蓋提供到接入點(diǎn)中可能需要大量天線，每個(gè)天線被調(diào)諧以便以不同的頻率操作。大量天線會(huì)使接入點(diǎn)表現(xiàn)為難看的“天線場(chǎng)”。天線場(chǎng)特別不適于家庭消費(fèi)者應(yīng)用，因?yàn)楸仨毞蛛x的大量天線可能要求接入點(diǎn)的總體尺寸增加，而大多數(shù)消費(fèi)者則希望其盡可能小和不顯眼。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，一種天線設(shè)備包括該天線設(shè)備包括基片，其具有第一層和第二層；多個(gè)天線元件，其在第一層上，每個(gè)有源天線元件選擇性地耦合到通信裝置，至少一個(gè)有源天線元件被配置成形成偶極的第一部分，偶極具有極化基本上在基片的平面中的定向輻射圖，第一有源天線元件被配置成以第一頻率工作；以及接地部件，其在基片的第二側(cè)上，接地部件形成第一偶極的第二部分，偶極的第二部分相對(duì)于偶極的第一部分與第 二部分之間的對(duì)稱平面不對(duì)稱。在一個(gè)方面中，一種系統(tǒng)包括通信裝置，用于產(chǎn)生低頻帶RF或高頻帶RF ;第一裝置，用于產(chǎn)生第一定向輻射圖；第二裝置，用于產(chǎn)生第二定向輻射圖；以及選擇裝置，用于從通信裝置接收低頻帶RF或高頻帶RF，并且將第一裝置或第二裝置選擇性地耦合到通信
>J-U ρ α裝直。在一個(gè)方面中，一種方法包括在通信裝置中產(chǎn)生第一射頻信號(hào)；以及將多個(gè)共面天線元件中的至少一個(gè)耦合到通信裝置，以產(chǎn)生基本上在天線元件的平面中的第一定向輻射圖，多個(gè)共面天線元件被配置成耦合到通信裝置以提供多個(gè)定向輻射圖。在一個(gè)方面中，一種天線設(shè)備包括具有第一層和第二層的基片。第一層上的天線元件包括第一偶極部件，其配置成以第一射頻(例如大約2. 4至2. 4835GHz的低頻帶)輻射；以及第二偶極部件，其配置成以第二射頻(例如大約4. 9至5. 825GHz的高頻帶)輻射。第二層上的接地部件包括第一偶極部件的相應(yīng)部分和第二偶極部件的相應(yīng)部分。天線設(shè)備可以包括多個(gè)天線元件和耦合到多個(gè)天線元件的天線元件選擇器。天線元件選擇器配置成將天線元件選擇性地耦合到用于產(chǎn)生第一射頻和第二射頻的通信裝置。天線元件選擇器可以包括PIN 二極管網(wǎng)絡(luò)。天線元件選擇器可以配置成同時(shí)將第一組多個(gè)天線元件耦合到第一射頻并且將第二組多個(gè)天線元件耦合到第二射頻。在一個(gè)方面中，一種方法包括產(chǎn)生低頻帶RF ;產(chǎn)生高頻帶RF ;將低頻帶RF耦合到第一組多個(gè)平面天線元件；以及將高頻帶RF耦合到第二組多個(gè)平面天線元件。第一組可以不包括第二組天線元件中包括的天線元件，也可以包括其中的一個(gè)或多個(gè)天線元件。第一組天線元件可以配置成以相對(duì)于第二組天線元件不同的取向來(lái)輻射，或者可以配置成以相對(duì)于第二組天線元件大致相同的取向來(lái)輻射。在一個(gè)方面中，一種多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)包括饋送端口，其配置成接收低頻帶RF或高頻帶RF ;第一濾波器，其配置成以預(yù)定延遲使低頻帶RF通過(guò)并使低頻帶RF移位；以及第二濾波器，其與第一濾波器并聯(lián)。第二濾波器配置成以預(yù)定延遲使高頻帶RF通過(guò)并使高頻帶RF移位。預(yù)定延遲可以包括1/4波長(zhǎng)或其奇數(shù)倍。多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)可以包括RF開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其配置成將饋送端口選擇性地耦合到第一濾波器或第二濾波器。多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)可以包括第一 PIN 二極管網(wǎng)絡(luò)，其配置成將饋送端口選擇性地耦合到第一濾波器；以及第二 PIN二極管網(wǎng)絡(luò)，其配置成將饋送端口選擇性地耦合到第二濾波器。在一個(gè)方面中，一種多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)包括饋送端口，其配置成接收低頻帶RF或高頻帶RF;第一開關(guān)，其耦合到饋送端口 ；第二開關(guān)，其耦合到饋送端口 ；第一組耦合線(例如彎曲的跡線)，其耦合到第一開關(guān)并且配置成使低頻帶RF通過(guò)；以及第二組耦合線，其耦合到第二開關(guān)并且配置成使高頻帶RF通過(guò)。第一開關(guān)和第一組耦合線可以包括用于低頻帶RF的1/4波長(zhǎng)的延遲，并且第二開關(guān)和第二組耦合線可以包括用于高頻帶RF的1/4波長(zhǎng)的延遲。


現(xiàn)在參考表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖來(lái)描述本發(fā)明。在附圖中，相同的部件具有相同的參考標(biāo)號(hào)。圖示的實(shí)施例旨在舉例說(shuō)明而不是限制本發(fā)明。所述附圖包括以下各圖
圖I圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括具有可選擇元件的全方向平面天線設(shè)備的系統(tǒng)；圖2A和圖2B圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖I的平面天線設(shè)備；圖2C和2D (與圖2A和2B總稱為圖2)圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖I的平面天線設(shè)備的幾個(gè)部件的尺寸；圖3A圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的由選擇圖2的平面天線設(shè)備的不同天線元件產(chǎn)生的各種輻射圖；圖3B (與圖3A總稱為圖3)圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于圖2的平面天線設(shè)備的仰角輻射圖；圖4A和圖4B (總稱為圖4)圖示了根據(jù)本發(fā)明的圖I的平面天線設(shè)備110的可替選實(shí)施例；圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于在圖I的平面天線設(shè)備中使用的多頻帶天線元件的一個(gè)元件；圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于將圖5的多頻帶天線元件耦合到圖I的多頻帶通信裝置的多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)；圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于圖I的多頻帶通信裝置和圖5的多頻帶天線元件之間的多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)的局部PCB布局的放大圖；以及圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于圖I的多頻帶通信裝置和圖5的多頻帶天線元件之間的多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)的局部PCB布局的放大圖。
具體實(shí)施例方式用于無(wú)線(亦即射頻或RF)鏈接到遠(yuǎn)程接收裝置的系統(tǒng)包括通信裝置，用于產(chǎn)生RF信號(hào)；以及平面天線設(shè)備，用于發(fā)送和/或接收RF信號(hào)。平面天線設(shè)備包括可選擇的天線元件。每個(gè)天線元件都提供基本上在天線元件的平面內(nèi)的(相對(duì)于各向同性的)增益和定向輻射圖。每個(gè)天線元件都可以被電力選擇(例如接通或斷開)，以便平面天線設(shè)備可以形成可配置的輻射圖。如果所有元件全都接通，則平面天線設(shè)備形成全方向輻射圖。在一些實(shí)施例中，如果兩個(gè)或更多個(gè)元件接通，則平面天線設(shè)備可以形成基本上全方向的輻射圖。有利地，該系統(tǒng)可以選擇所選天線元件的特殊配置，該特殊配置使經(jīng)由無(wú)線鏈路到達(dá)遠(yuǎn)程接收裝置的干擾最小化。如果無(wú)線鏈路例如由于其它無(wú)線電發(fā)射裝置或者由于系統(tǒng)和遠(yuǎn)程接收裝置之間的無(wú)線鏈路中的變化或擾動(dòng)而遭受干擾，則系統(tǒng)可以選擇所選天線元件的不同配置以改變所得到的輻射圖并使干擾最小化。系統(tǒng)可以選擇與系統(tǒng)和遠(yuǎn)程接收裝置之間的最大增益相對(duì)應(yīng)的所選天線元件的配置?？商孢x地，系統(tǒng)可以選擇與小于最大增益的增益相對(duì)應(yīng)但是與無(wú)線鏈路中減少的干擾相對(duì)應(yīng)的所選天線元件的配置。如在此進(jìn)一步描述的那樣，平面天線設(shè)備基本上在天線元件的平面內(nèi)輻射定向輻射圖。當(dāng)水平安裝時(shí)，RF信號(hào)傳送被水平極化，所以與垂直極化的天線相比，室內(nèi)RF信號(hào)傳送被增強(qiáng)。平面天線設(shè)備易于從諸如FR4印刷電路板(PCB)之類的普通平面基片來(lái)制
造。進(jìn)一步，平面天線設(shè)備可以集成到系統(tǒng)的殼體中或者可以保形地安裝到系統(tǒng)的殼體，以使成本最小化并提供對(duì)平面天線設(shè)備的支持。圖I圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括具有可選擇元件的全方向平面天線設(shè)備的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100例如而不是限制地可以包括發(fā)射器和/或接收器如802. 11標(biāo)準(zhǔn)的接入點(diǎn)、802. 11標(biāo)準(zhǔn)的接收器、機(jī)頂盒、膝上型計(jì)算機(jī)、電視、PCMCIA卡、遙控器以及遠(yuǎn)程終端如手持游戲裝置。在一些示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括接入點(diǎn)，該接入點(diǎn)用于經(jīng)由無(wú)線鏈路例如在802. 11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中與一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)(未示出)通信。典型地，系統(tǒng)100可以從連接到因特網(wǎng)(未示出)的路由器接收數(shù)據(jù)，并且系統(tǒng)100可以將數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)100還可以通過(guò)使得能夠在幾個(gè)遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信而形成無(wú)線局域網(wǎng)的一部分。盡管本公開將會(huì)集中在系統(tǒng)100的特定實(shí)施例上，但是本發(fā)明的情況適用于各種各樣的設(shè)施，其用意并不是限制到所公開的實(shí)施例。例如，盡管系統(tǒng)100可以被描述為經(jīng)由平面天線設(shè)備傳送到遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)，但是系統(tǒng)100也可以經(jīng)由平面天線設(shè)備從遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)。系統(tǒng)100包括通信裝置120 (例如收發(fā)器)和平面天線設(shè)備110。通信裝置120包括幾乎用于產(chǎn)生和/或接收RF信號(hào)的任何裝置。通信裝置120例如可以包括無(wú)線電調(diào)制器/解調(diào)器，該無(wú)線電調(diào)制器/解調(diào)器用于將(例如從路由器)被接收到系統(tǒng)100中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用于傳送到一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)的RF信號(hào)。例如在一些實(shí)施例中，通信裝置120包括用于從路由器接收視頻數(shù)據(jù)包的眾所周知的電路和用于將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成符合802. 11標(biāo)準(zhǔn)的RF信號(hào)的電路。如在此進(jìn)一步描述的那樣，平面天線設(shè)備110包括多個(gè)單獨(dú)可選擇的平面天線元件。每個(gè)天線元件都具有定向輻射圖，該定向輻射圖具有增益(與全方向天線相比)。每個(gè)天線元件還具有基本上在平面天線設(shè)備110的平面內(nèi)的極化。平面天線設(shè)備110可以包括天線元件選擇裝置，該天線元件選擇裝置配置成將一個(gè)或多個(gè)天線元件選擇性地耦合到通信裝置120。圖2A和圖2B圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖I的平面天線設(shè)備110。這個(gè)實(shí)施例的平面天線設(shè)備Iio包括基片(被認(rèn)為是圖2A和2B的平面)，該基片具有第一側(cè)面(例如圖2A)和基本上平行于第一側(cè)面的第二側(cè)面(例如圖2B)。在一些實(shí)施例中，基片包括PCB如FR4、Rogers4003或其它電介質(zhì)材料。
在基片的第一側(cè)面上，圖2A的平面天線設(shè)備110包括射頻饋送端口 220和四個(gè)天線元件205a-205d。如關(guān)于圖4描述的那樣，盡管描繪了四個(gè)天線元件，但是可以考慮使用更多或更少的天線元件。盡管圖2A的天線元件205a-205d基本上在正方形平面天線的對(duì)角線上取向以便使平面天線設(shè)備110的尺寸最小化，但是可以考慮使用其它的形狀。進(jìn)一步，盡管天線元件205a-205d關(guān)于射頻饋送端口 220形成放射狀對(duì)稱布局，但是可以考慮使用許多非對(duì)稱布局、矩形布局以及僅關(guān)于一個(gè)軸對(duì)稱的布局。進(jìn)而，天線元件205a-205d不需要具有相同的尺寸，盡管在圖2A中如此描繪。在基片的第二側(cè)面上，如圖2B所示，平面天線設(shè)備110包括接地部件225。將會(huì)意識(shí)到的是，接地部件225的一部分(例如部分230a)配置成與天線元件205a聯(lián)合形成箭形彎曲偶極。所得到的彎曲偶極提供基本上在平面天線設(shè)備110的平面內(nèi)的定向輻射圖，如關(guān)于圖3進(jìn)一步描述的那樣。圖2C和2D圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的平面天線設(shè)備110的幾個(gè)部件的尺寸。將會(huì)意識(shí)到的是，平面天線設(shè)備110的各個(gè)部件(例如天線元件205a、接地部件205的 部分230a)的尺寸取決于平面天線設(shè)備110的期望操作頻率?？梢岳肦F仿真軟件如來(lái)自Zeland Software of Fremont, CA的IE3D來(lái)建立各個(gè)部件的尺寸。例如,包括根據(jù)圖2C和2D的尺寸的部件的平面天線設(shè)備110被設(shè)計(jì)成基于Rogers 4003材料的基片PCB而在
2.4GHz附近操作，但是普通技術(shù)水平的天線設(shè)計(jì)者將會(huì)意識(shí)到的是，具有不同介電性質(zhì)的不同基片如FR4可能需要與在圖2C和2D中示出的那些尺寸相比不同的尺寸。如圖2所示，平面天線設(shè)備110可以可選地包括一個(gè)或多個(gè)引向器210、一個(gè)或多個(gè)增益引向器215和/或一個(gè)或多個(gè)Y形反射器235 (例如在圖2B和2D中描繪的Y形反射器235b)。引向器210、增益引向器215和Y形反射器235包括無(wú)源元件，該無(wú)源元件集中由天線元件205a-205d聯(lián)合部分230a_230d形成的偶極的定向輻射圖。在一個(gè)實(shí)施例中，為每個(gè)天線元件205a-205d提供引向器210對(duì)于每個(gè)偶極得到了另外l_2dB的增益。將要意識(shí)到的是，引向器210和/或增益引向器215可以布置在基片的任一側(cè)面上。在一些實(shí)施例中，基片的用于引向器210和/或增益引向器215的部分被標(biāo)記，以便引向器210和/或增益引向器215可以被去除。還將要意識(shí)到的是，另外的引向器(在用于天線元件205b的通過(guò)虛線211示出的位置中描繪)和/或另外的增益引向器(在通過(guò)虛線216示出的位置中描繪)可以被包括以進(jìn)一步集中一個(gè)或多個(gè)偶極的定向輻射圖。這里將會(huì)進(jìn)一步描述Y形反射器235。射頻饋送端口 220配置成從圖I的通信裝置120接收RF信號(hào)和/或?qū)F信號(hào)傳送到圖I的通信裝置120。天線元件選擇器(未示出)可以用于將射頻饋送端口 220耦合到天線元件205a-205d中的一個(gè)或多個(gè)。天線元件選擇器可以包括RF開關(guān)(未示出)如PIN二極管、GaAs FET或幾乎任何的RF切換裝置，如本領(lǐng)域中眾所周知的那樣。在圖2A的實(shí)施例中，天線元件選擇器包括四個(gè)PIN 二極管，每個(gè)PIN 二極管將天線元件205a-205d中的一個(gè)連接到射頻饋送端口 220。在這個(gè)實(shí)施例中，PIN 二極管包括單極單擲開關(guān)以接通或斷開每個(gè)天線元件(亦即將天線元件205a-205d中的每一個(gè)耦合到射頻饋送端口 220或者從射頻饋送端口 220去耦)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用一系列的控制信號(hào)(未示出)來(lái)偏置每個(gè)PIN 二極管。隨著PIN 二極管被正向偏置并且傳導(dǎo)DC電流，PIN 二極管開關(guān)接通，并且相應(yīng)的天線元件被選擇。隨著PIN 二極管被反向偏置，PIN 二極管開關(guān)斷開。在這個(gè)實(shí)施例中，射頻饋送端口 220和天線元件選擇器的PIN 二極管位于基片的具有天線元件205a-205d的側(cè)面上，然而，其它實(shí)施例將射頻饋送端口 220、天線元件選擇器和天線元件205a-205d分開。在一些實(shí)施例中，天線元件選擇器包括一個(gè)或多個(gè)單極多擲開關(guān)。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(未示出)耦合到天線元件選擇器，作為天線元件205a-205d中的哪一個(gè)接通或斷開的視覺指示器。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光二極管與PIN二極管接成電路，以便當(dāng)選擇相應(yīng)的天線元件205時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管。在一些實(shí)施例中，天線部件(例如天線元件205a_205d、接地部件225、引向器210和增益引向器215)由RF傳導(dǎo)材料形成。例如，天線元件205a-205d和接地部件225可以由金屬或其它RF傳導(dǎo)箔形成。不同于如圖2A和2B所示提供在基片的相反側(cè)面上，每個(gè)天線元件205a-205d與接地部件225共面。在一些實(shí)施例中，天線部件可以保形地安裝到系統(tǒng)100的殼體。在這樣的實(shí)施例中，天線元件選擇器包括與天線元件205a-205d分開的結(jié) 構(gòu)(未示出)。天線元件選擇器可以安裝在相對(duì)小的PCB上，并且該P(yáng)CB可以電耦合到天線元件205a-205d。在一些實(shí)施例中，開關(guān)PCB直接焊接到天線元件205a_205d。在圖2B的實(shí)施例中，Y形反射器235 (例如反射器235a)可以被包括作為接地部件225的一部分，以加寬彎曲偶極(例如天線元件205a聯(lián)合接地部件225的部分230a)的頻率響應(yīng)(亦即帶寬)。例如，在一些實(shí)施例中，平面天線設(shè)備110被設(shè)計(jì)成對(duì)于根據(jù)IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線LAN在大約2. 4GHz至2. 4835GHz的頻率范圍上操作。反射器235a_235d將每個(gè)偶極的頻率響應(yīng)加寬到大約300MHz (中心頻率的12. 5%)至500MHz (中心頻率的 20%)。將多于一個(gè)的天線元件205a-205d耦合到射頻饋送端口 220所導(dǎo)致的平面天線設(shè)備110的組合工作帶寬小于僅將天線元件205a-205d中的一個(gè)耦合到射頻饋送端口 220所導(dǎo)致的帶寬。例如，在全部四個(gè)天線元件205a-205d都被選擇以產(chǎn)生全方向輻射圖的情況下，平面天線設(shè)備110的組合頻率響應(yīng)為大約90MHz。在一些實(shí)施例中，多于一個(gè)的天線元件205a-205d與射頻饋送端口 220的耦合能維持在802. 11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線LAN頻率之上的具有小于IOdB回波損耗的匹配，而不管被接通的天線元件205a-205d的數(shù)目。圖3A圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的由選擇圖2的平面天線設(shè)備110的不同天線元件產(chǎn)生的各種輻射圖。圖3A描繪了以方位角為單位的輻射圖(例如基本上在圖2的基片的平面內(nèi))。線300顯示了由選擇單個(gè)天線元件(例如天線元件205a)產(chǎn)生的普通心形的定向輻射圖。如示出的那樣，天線元件205a單獨(dú)得到了近似5dBi的增益。虛線305顯示了由選擇相鄰天線元件(例如天線元件205b)產(chǎn)生的偏移近似90度的類似定向輻射圖。線310顯示了由選擇這兩個(gè)相鄰天線元件205a和205b產(chǎn)生的組合輻射圖。在這個(gè)實(shí)施例中，與單獨(dú)選擇天線元件205a或205b中的任一個(gè)相比，選擇兩個(gè)相鄰天線元件205a和205b導(dǎo)致了以方位角為單位的更高定向性，具有近似5. 6dBi的增益。圖3A的輻射圖以方位角為單位圖示了可選擇的天線元件205a_205d可以怎樣組合以產(chǎn)生用于平面天線設(shè)備110的各種輻射圖。如示出的那樣，將兩個(gè)或更多個(gè)相鄰天線元件(例如天線元件205a和天線元件205b)耦合到射頻饋送端口所導(dǎo)致的組合輻射圖比單個(gè)天線元件的輻射圖更加定向。為了提高可讀性而未在圖3A中示出的是，可選擇的天線元件205a_205d可以組合以產(chǎn)生組合福射圖，該組合福射圖比單個(gè)天線元件的福射圖更少定向。例如，選擇全部的天線元件205a-205d會(huì)產(chǎn)生基本上全方向的輻射圖，其比單個(gè)天線元件的輻射圖具有更少的定向性。類似地，選擇兩個(gè)或更多個(gè)天線元件(例如基片的相對(duì)對(duì)角線上的天線元件205a和天線元件205c)可以產(chǎn)生基本上全方向的輻射圖。以這種方式，選擇天線元件205a-205d的子集或者基本上全部的天線元件205a-205d可以產(chǎn)生用于平面天線設(shè)備110的基本上全方向的輻射圖。盡管未在圖3A中示出，但是將會(huì)意識(shí)到的是，另外的引向器(例如引向器211)和/或增益引向器(例如增益引向器216)可以進(jìn)一步集中以方位角為單位的天線元件205a-205d中的一個(gè)或多個(gè)的定向輻射圖。相反地，去除或消除引向器211、增益引向器216或Y形反射器235中的一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展了以方位角為單位的天線元件205a-205d中的一個(gè)或多個(gè)的定向輻射圖。圖3A還示出了平面天線設(shè)備110可以怎樣有利地配置，例如配置成減少圖I的系統(tǒng)100和遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線鏈路中的干擾。例如，如果遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)相對(duì)于系統(tǒng)100 (在圖3A的中心)位于以方位角為單位的零度處，則對(duì)應(yīng)于線300的天線元件205a在遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)的方向上得到了與對(duì)應(yīng)于線305的天線元件205b近似相同的增益。然而，如通過(guò)將線300與線305相比較可以看到的那樣，如果干擾信號(hào)相對(duì)于系統(tǒng)100位于方位角 的二十度處，則與選擇天線元件205b形成對(duì)照，選擇天線元件205a得到了針對(duì)干擾信號(hào)的近似4dB的信號(hào)強(qiáng)度減少。有利地，取決于系統(tǒng)100周圍的信號(hào)環(huán)境，平面天線設(shè)備110可以配置成(例如通過(guò)接通或斷開天線元件205a-205d中的一個(gè)或多個(gè))減少系統(tǒng)100和一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線鏈路中的干擾。圖3B圖示了用于圖2的平面天線設(shè)備110的仰角輻射圖。在附圖中，平面天線設(shè)備110的平面對(duì)應(yīng)于附圖中從O至180度的線。盡管未示出，但是將會(huì)意識(shí)到的是，另外的引向器(例如引向器211)和/或增益引向器(例如增益引向器216)可以有利地進(jìn)一步集中以方位角為單位的天線元件205a-205d中的一個(gè)或多個(gè)的輻射圖。例如，在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)110可以位于建筑物的樓層上，以與相同樓層上的一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)建立無(wú)線局域網(wǎng)。在平面天線設(shè)備110中包括另外的引向器211和/或增益引向器216將無(wú)線鏈路進(jìn)一步集中到基本上相同的樓層，并且使來(lái)自建筑物的其它樓層上的RF源的干擾最小化。圖4A和圖4B圖示了根據(jù)本發(fā)明的圖I的平面天線設(shè)備110的可替選實(shí)施例。在如圖4A所示的基片的第一側(cè)面上，平面天線設(shè)備110包括射頻饋送端口 420和六個(gè)天線元件(例如天線元件405)。在基片的第二側(cè)面上，如圖4B所示，平面天線設(shè)備110包括接地部件425，該接地部件425包括若干Y形反射器435。將會(huì)意識(shí)到的是，接地部件425的一部分(例如部分430)配置成與天線元件405聯(lián)合形成箭形彎曲偶極。類似于圖2的實(shí)施例，所得到的彎曲偶極具有定向輻射圖。然而，與圖2的實(shí)施例形成對(duì)照，六個(gè)天線元件的實(shí)施例提供了更大數(shù)目的可能的組合輻射圖。類似于圖2，圖4的平面天線設(shè)備110可以可選地包括一個(gè)或多個(gè)引向器(未示出)和/或一個(gè)或多個(gè)增益引向器415。引向器和增益引向器415包括無(wú)源元件，該無(wú)源元件集中天線元件405的定向輻射圖。在一個(gè)實(shí)施例中，為每個(gè)天線元件提供引向器對(duì)于每個(gè)元件得到了另外l_2dB的增益。將會(huì)意識(shí)到的是，引向器和/或增益引向器415可以放置在基片的任一側(cè)面上。還將會(huì)意識(shí)到的是，可以包括另外的引向器和/或增益引向器以進(jìn)一步集中天線元件405中的一個(gè)或多個(gè)的定向福射圖。圖2-4的平面天線設(shè)備110的優(yōu)點(diǎn)在于，天線元件(例如天線元件205a_205d)每個(gè)都是可選擇的，并且可以接通或斷開以形成用于平面天線設(shè)備110的各種組合輻射圖。例如，經(jīng)由無(wú)線鏈路與遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的系統(tǒng)100可以選擇使無(wú)線鏈路之上的干擾最小化的所選天線元件的特殊配置。如果無(wú)線鏈路例如由于其它無(wú)線電發(fā)射裝置或者由于系統(tǒng)100和遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線鏈路中的變化或擾動(dòng)而遭受干擾，則系統(tǒng)100可以選擇所選天線元件的不同配置以改變平面天線設(shè)備110的輻射圖并使無(wú)線鏈路中的干擾最小化。系統(tǒng)100可以選擇與系統(tǒng)和遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)之間的最大增益相對(duì)應(yīng)的所選天線元件的配置?？商孢x地，系統(tǒng)可以選擇與小于最大增益的增益相對(duì)應(yīng)但是與減少的干擾相對(duì)應(yīng)的所選天線元件的配置。可替選地，全部或基本上全部的天線元件可以被選擇以形成組合的全方向的輻射圖。平面天線設(shè)備110的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，使用水平極化的信號(hào)，RF信號(hào)可以在室內(nèi)更好地傳播。典型地，網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)被水平極化。為平面天線設(shè)備110提供水平極化的信號(hào)提高了對(duì)使用普通可用垂直極化天線的RF源的干擾抑制(潛在地高達(dá)20dB)。系統(tǒng)100的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，與以基帶方式切換形成對(duì)照，平面天線設(shè)備110包括 以RF方式切換。以RF方式切換意味著通信裝置120僅需要一個(gè)RF上/下變頻器。以RF方式切換還需要通信裝置120和平面天線設(shè)備110之間的顯著簡(jiǎn)化的接口。例如，平面天線設(shè)備在所選天線元件的全部配置之下都提供阻抗匹配，而不管哪些天線元件被選擇。在一個(gè)實(shí)施例中，在802. 11標(biāo)準(zhǔn)的頻率的范圍上,在所選天線元件的全部配置之下維持具有小于IOdB回波損耗的匹配，而不管哪些天線元件被選擇。系統(tǒng)100的更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，與例如具有相對(duì)復(fù)雜的相位切換元件的相控陣天線相比，僅僅通過(guò)接通或斷開天線元件來(lái)執(zhí)行針對(duì)平面天線設(shè)備110的切換就可以形成組合輻射圖。在平面天線設(shè)備110中不需要具有附帶相位匹配復(fù)雜性的相位變化。PCB上的平面天線設(shè)備110的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，平面天線設(shè)備110不需要三維的制造結(jié)構(gòu)，如形成全方向天線所需的多個(gè)“貼片”天線將會(huì)需要的那樣。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，平面天線設(shè)備110可以構(gòu)造在PCB上，所以能夠以低成本容易地制造整個(gè)平面天線設(shè)備110。平面天線設(shè)備110的一個(gè)實(shí)施例或布局包括正方形或矩形形狀，所以平面天線設(shè)備110易于平板化。多頻帶天線設(shè)備圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于在圖I的平面天線設(shè)備110中使用的多頻帶天線元件510的一個(gè)元件。在用于多頻帶操作(例如具有低頻帶和高頻帶的雙頻帶；具有低頻帶、中頻帶和高頻帶的三頻帶；等等)的實(shí)施例中，通信裝置120包括“多頻帶”裝置，該“多頻帶”裝置有能力以多于一個(gè)頻帶的頻率產(chǎn)生和/或接收RF信號(hào)。如在此進(jìn)一步描述的那樣，在一些實(shí)施例中(例如對(duì)于網(wǎng)絡(luò)接口卡或NIC)，通信裝置120交替工作(例如對(duì)于802. 11標(biāo)準(zhǔn))在大約2. 4至2. 4835GHz的低頻帶或者大約4. 9至5. 35GHz和/或5. 725至5. 825GHz的高頻帶，并且以分鐘或天的數(shù)量級(jí)的相對(duì)低的速率在頻帶之間切換。多頻帶天線元件510和圖6-8的多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)允許NIC對(duì)所選天線元件510的配置進(jìn)行操作。例如，通過(guò)選擇一組一個(gè)或多個(gè)多頻帶天線元件510，NIC可以以定向或全方向模式傳送低頻帶RF。在一些實(shí)施例中，諸如在用于802. 11標(biāo)準(zhǔn)的接入點(diǎn)中，通信裝置120以相對(duì)高的速率在頻帶之間切換(例如對(duì)于要被傳送的每個(gè)包從低頻帶改變到高頻帶，使得切換需要毫秒級(jí)的時(shí)間)。例如，接入點(diǎn)可以在第一配置的所選多頻帶天線元件510上(定向或全方向模式)以低頻帶RF向接收節(jié)點(diǎn)傳送第一包。接入點(diǎn)然后可以切換到第二配置的所選多頻帶天線元件510以傳送第二包。在其它實(shí)施例中，多頻帶通信裝置120包括多重MAC，以允許通過(guò)獨(dú)立可選擇的多頻帶天線元件510對(duì)多個(gè)頻帶同時(shí)進(jìn)行獨(dú)立操作。在對(duì)多個(gè)頻帶的同時(shí)操作中，多頻帶通信裝置120例如可以產(chǎn)生低和高頻帶RF以提高到達(dá)遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)率。利用同時(shí)多頻帶能力，系統(tǒng)100 (圖I)可以經(jīng)由第一配置(組)的所選多頻帶天線元件510向第一遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送低頻帶，同時(shí)經(jīng)由第二配置(組)的所選多頻帶天線元件510向第二遠(yuǎn)程接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送高頻帶。第一和第二配置或組的所選多頻帶天線元件510可以相同或不同。為了易于說(shuō)明多頻帶天線元件510，在圖5中僅示出了單個(gè)多頻帶天線元件510?？梢允褂枚囝l帶天線元件510代替圖2的天線元件205a-d、相應(yīng)的接地部件225的部分 230a-d和反射器235a-d中的一個(gè)或多個(gè)。可替選地，可以使用多頻帶天線元件510代替圖4的天線元件405和接地部件425的部分430中的一個(gè)或多個(gè)。如關(guān)于圖2至4描述的那樣，可以考慮使用除了 4元件配置和6元件配置之外的配置。在一些實(shí)施例中，多頻帶天線元件510包括具有兩個(gè)層的基片(被認(rèn)為是圖5的平面)。在優(yōu)選實(shí)施例中，基片可以具有四個(gè)層，盡管基片可以具有任何數(shù)目的層。圖5圖示了多頻帶天線元件510，如它會(huì)在基片的X光片中顯現(xiàn)的那樣。在一些實(shí)施例中，基片包括PCB如FR4、Rogers 4003或其它電介質(zhì)材料，其中多頻帶天線元件510由PCB上的跡線形成。盡管本說(shuō)明書的剩余部分將會(huì)集中于形成在PCB的分開的層上的多頻帶天線元件510，但是在一些實(shí)施例中，多頻帶天線元件510由RF傳導(dǎo)材料形成，使得多頻帶天線元件510的部件可以共面或者在單個(gè)層上，以便天線設(shè)備110例如可以保形地安裝。在用實(shí)線(例如PCB上的跡線)描繪的基片的第一層上，多頻帶天線元件510包括第一偶極部件515和第二偶極部件525。第二偶極部件525配置成與第一偶極部件515形成雙共振結(jié)構(gòu)。雙共振結(jié)構(gòu)加寬了多頻帶天線元件510的頻率響應(yīng)。進(jìn)一步，第二偶極部件525可以可選地包括缺口或“階梯”結(jié)構(gòu)530。階梯結(jié)構(gòu)530進(jìn)一步加寬了第二偶極部件525的頻率響應(yīng)。在一些實(shí)施例中，階梯結(jié)構(gòu)530加寬了第二偶極部件525的頻率響應(yīng)，使得它可以在從大約4. 9至5. 825GHz的大范圍的頻率內(nèi)輻射。在基片的第二、第三和/或第四層上，多頻帶天線元件510具有用圖5中的虛線描繪的接地部件。接地部件包括用于第一偶極部件515的相應(yīng)部分535和用于第二偶極部件525的相應(yīng)部分545。如圖5中描繪的那樣，偶極部件和接地部件的相應(yīng)部分不需要180度彼此相對(duì)以使得偶極部件形成“T”，而是偶極部件可以成角度，使得產(chǎn)生箭頭形狀。例如，第一偶極部件515相對(duì)于相應(yīng)部分535呈大約120度角，以便包括在具有六個(gè)多頻帶天線元件510的六角形基片內(nèi)。接地部件可選地包括第一反射器部件555，該第一反射器部件555配置成集中輻射圖并加寬第一偶極部件515和相應(yīng)部分535的頻率響應(yīng)(帶寬)。接地部件進(jìn)一步包括第二反射器部件565，該第二反射器部件565配置成集中輻射圖并加寬第二偶極部件525和相應(yīng)部分545的頻率響應(yīng)(帶寬)。在圖5中沒有示出相對(duì)于多頻帶天線元件510取向的可選的引向器和/或增益引向器。如關(guān)于圖2至4描述的那樣的無(wú)源元件可以包括在基片上，以集中通過(guò)第一偶極部件515聯(lián)合相應(yīng)部分535形成的第一偶極的定向輻射圖，和/或集中通過(guò)第二偶極部件525聯(lián)合相應(yīng)部分545形成的第二偶極的定向輻射圖。在操作中，去往/來(lái)自多頻帶通信裝置120的低頻帶和/或高頻帶RF能量經(jīng)由關(guān)于圖6-8進(jìn)一步描述的多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)被耦合到在圖5中被標(biāo)記為“A”的點(diǎn)中。第一偶極部件515和相應(yīng)部分535配置成以大約2. 4至2. 4835GHz的較低頻帶的第一頻率來(lái)輻射。第二偶極部件525和相應(yīng)部分545配置成以第二頻率輻射。在一些實(shí)施例中，第二頻率在大約4. 9至5. 35GHz的范圍內(nèi)。在其它實(shí)施例中，第二頻率在大約5. 725至5. 825GHz的范圍內(nèi)。在進(jìn)一步的其它實(shí)施例中，第二頻率在大約4. 9至5. 825GHz的大范圍內(nèi)。如在此描述的那樣，可以使用RF仿真軟件如IE3D來(lái)確定多頻帶天線元件510的單獨(dú)部件的尺寸。如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的那樣，在其他因素中，單獨(dú)部件的尺寸尤其取決于期望的工作頻率。
圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于將圖5的多頻帶天線元件510耦合到圖I的多頻帶通信裝置120的多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)600。為了清楚起見，僅示出了單個(gè)多頻帶天線元件510和多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)600，盡管一般地對(duì)于圖I的平面天線設(shè)備110中的每個(gè)多頻帶天線元件510都包括多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)600。盡管被描述為雙頻帶實(shí)施例，但是多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)600可以被修改以實(shí)現(xiàn)幾乎任何的數(shù)目的頻帶。如關(guān)于圖2-4描述的那樣，射頻饋送端口 220例如作為來(lái)自通信裝置120的同軸線纜的附件而提供到達(dá)多頻帶通信裝置120的接口。在低頻帶RF路徑中，第一 RF開關(guān)610如PIN 二極管、GaAs FET或本領(lǐng)域中已知的幾乎任何的RF切換裝置(示意性地示出為PIN二極管)通過(guò)低頻帶濾波器(也被稱為帶通濾波器或BPF) 620將射頻饋送端口 220選擇性地耦合到多頻帶天線元件510的點(diǎn)A。低頻帶濾波器620包括眾所周知的電路，其包括電阻器、電容器和/或電感器，配置成使低頻帶頻率通過(guò)并且不使高頻帶頻率通過(guò)。低頻帶控制信號(hào)(LB CTRL)可以被拉低或偏置為低以接通RF開關(guān)610。在高頻帶RF路徑中，第二 RF開關(guān)630 (示意性地示出為PIN 二極管)通過(guò)高頻帶濾波器640將射頻饋送端口 220選擇性地稱合到多頻帶天線元件510的點(diǎn)A。高頻帶濾波器640包括眾所周知的電路，其包括電阻器、電容器和/或電感器，配置設(shè)計(jì)成使高頻帶頻率通過(guò)并且不使低頻帶頻率通過(guò)。高頻帶控制信號(hào)(HB CTRL)可以被“拉低”以接通RF開關(guān)630。DC阻塞電容器(未標(biāo)記)防止控制信號(hào)干擾RF路徑。如關(guān)于圖7和8進(jìn)一步描述的那樣，低頻帶RF路徑和高頻帶RF路徑可以具有相同預(yù)定路徑延遲。具有相同的路徑延遲，例如對(duì)于低頻帶和高頻帶都具有1/4波長(zhǎng)的路徑延遲，簡(jiǎn)化了多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)600中的匹配。多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)600允許對(duì)于低頻帶和高頻帶進(jìn)行多頻帶天線元件510的全雙工、同時(shí)和獨(dú)立的選擇。例如，在類似于圖2的4元件配置中，其中每個(gè)天線元件都包括多頻帶I禹合網(wǎng)絡(luò)600和多頻帶天線元件510,第一組兩個(gè)多頻帶天線元件510可以被選擇用于低頻帶，而與此同時(shí)不同組的三個(gè)多頻帶天線元件510可以被選擇用于高頻帶。用這種方式，對(duì)于第一包能夠以一個(gè)輻射圖或定向取向傳送低頻帶RF，并且對(duì)于第二包能夠以另一個(gè)輻射圖或定向取向同時(shí)傳送高頻帶RF (假定多頻帶通信裝置120包括兩個(gè)獨(dú)立的MAC)。圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于圖I的多頻帶通信裝置120和圖5的多頻帶天線元件510之間的多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)700的局部PCB布局的放大圖。為了清楚起見，僅示出了一個(gè)多頻帶天線元件510，盡管多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)700可以用于平面天線設(shè)備110中包括的每個(gè)多頻帶天線元件510。圖7的實(shí)施例可以用于多頻帶通信裝置120，該多頻帶通信裝置120對(duì)于低頻帶和高頻帶使用全雙工、同時(shí)操作，如關(guān)于圖6描述的那樣。盡管被描述為雙頻帶實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明顯的是，多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)700可以被修改以實(shí)現(xiàn)幾乎任何數(shù)目的頻帶。一般而言，多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)700原則上類似于圖6的多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)，然而，帶通濾波器包括基片(PCB)上的耦合線(跡線)720和740。耦合線720包括彎曲線，該彎曲線配置成使從大約2. 4至2. 4835GHz的低頻帶頻率通過(guò)。耦合線720的物理長(zhǎng)度被確定，以使得耦合線720在點(diǎn)A的輸出處的低頻帶頻率相對(duì)于射頻饋送端口 220被延遲1/4波長(zhǎng)(或其奇數(shù)倍)。 耦合線740同樣由PCB上的跡線形成，并且配置成BPF以使從大約4. 9至5. 825GHz的高頻帶頻率通過(guò)。耦合線740的物理長(zhǎng)度被確定，以使得耦合線740在點(diǎn)A的輸出處的 低頻帶頻率相對(duì)于射頻饋送端口 220被延遲1/4波長(zhǎng)(或其奇數(shù)倍)。第一 RF開關(guān)710如PIN 二極管、GaAs FET或本領(lǐng)域中已知的幾乎任何的RF切換裝置(示意性地示出為PIN 二極管)通過(guò)低頻帶耦合線720將射頻饋送端口 220選擇性地耦合到多頻帶天線元件510的點(diǎn)A。低頻帶控制信號(hào)(LB CTRL)和DC阻塞電容器(未標(biāo)記)配置成接通/斷開RF開關(guān)710。第二 RF開關(guān)730如PIN 二極管、GaAs FET或本領(lǐng)域中已知的幾乎任何的RF切換裝置通過(guò)高頻帶耦合線740將射頻饋送端口 220選擇性地耦合到多頻帶天線元件510的點(diǎn)A。高頻帶控制信號(hào)(HB CTRL)和DC阻塞電容器(未標(biāo)記)配置成接通/斷開RF開關(guān)740。多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)700的優(yōu)點(diǎn)在于，耦合線720和740包括基片上的跡線，這樣耦合線就可以在基片上的非常小的區(qū)域之內(nèi)制造。進(jìn)一步，耦合線720和740不需要諸如電阻器、電容器和/或電感器或雙工器之類的部件，并且基本上自由地包括在基片上。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，耦合線720的1/4波長(zhǎng)位于與耦合線740的1/4波長(zhǎng)相同的點(diǎn)處。例如，如果RF開關(guān)710或730斷開而表示高阻抗，則在點(diǎn)A處沒有影響或者有最小的影響。多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)700因此允許將低頻帶和/或高頻帶獨(dú)立耦合到多頻帶天線元件510。進(jìn)一步，在一個(gè)實(shí)施例中，因?yàn)轳詈暇€720和740在阻塞DC方面是有效的，所以只有一個(gè)DC阻塞電容器包括在RF開關(guān)710和730之后。這樣的配置進(jìn)一步減少了多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)700的尺寸和成本。圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于圖I的多頻帶通信裝置120和圖5的多頻帶天線元件510之間的多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)800的局部PCB布局的放大圖。為了清楚起見，僅示出了一個(gè)多頻帶天線元件510，盡管多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)800可以用于平面天線設(shè)備110中包括的每個(gè)多頻帶天線元件510。圖8的實(shí)施例可以用于多頻帶通信裝置120，該多頻帶通信裝置120不是對(duì)多個(gè)頻帶使用全雙工、同時(shí)操作，而是可以可替選地使用一個(gè)頻帶。盡管被描述為雙頻帶實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明顯的是，多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)800可以被修改以實(shí)現(xiàn)幾乎任何數(shù)目的頻帶。與圖7的多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)700中的串聯(lián)RF開關(guān)相比，RF開關(guān)810配置成旁路操作，以便選擇的信號(hào)在被拉低或偏置為低時(shí)接通RF開關(guān)810。耦合線820和840配置成使得點(diǎn)A對(duì)于低頻帶和高頻帶都是距離射頻饋送端口 220有1/4波長(zhǎng)。因此，如果RF開關(guān)810打開或斷開(高阻抗至接地)，則射頻饋送端口 220 “看到”通過(guò)耦合線820或840到達(dá)多頻帶天線元件510的低阻抗，并且多頻帶天線元件510接通。如果RF開關(guān)810閉合或接通(低阻抗至接地)，則射頻饋送端口 220看到高阻抗，并且多頻帶天線元件510斷開。換言之，如果多頻帶天線元件510被DC偏置為低，則在距離耦合線820和840的輸入處有1/4波長(zhǎng)處，射頻饋送端口 220看到打開，所以多頻帶天線元件510斷開。多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)800的優(yōu)點(diǎn)是較少的插入損耗，因?yàn)镽F開關(guān)810沒有在從射頻饋送端口 220到多頻帶天線元件510的能量路徑中。進(jìn)一步，因?yàn)镽F開關(guān)810沒有在從射頻饋送端口 220到多頻帶天線元件510的能量路徑中，所以與串聯(lián)RF切換相比可以改進(jìn)隔離。隔離改進(jìn)可能在下述實(shí)施例中特別重要，其中，多頻帶通信裝置120和平面天線設(shè)備110能夠進(jìn)行多輸入多輸出(MMO)操作，如2005年7月26日申請(qǐng)的名稱為“Wireless System Having Multiple Antennas and Multiple Radios”的共同待決美國(guó)申請(qǐng)第 11/190，288 號(hào)中描述的那樣，該申請(qǐng)通過(guò)引用結(jié)合于此。多頻帶耦合網(wǎng)絡(luò)800的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，只需要單個(gè)RF開關(guān)810以使得多頻帶天線元件510能夠用于低頻帶或高頻帶操作。進(jìn)一步，在以PIN 二極管作為RF開關(guān)810的實(shí)施例中，PIN 二極管具有O. 17pF的雜散電容。在RF開關(guān)810沒有在從射頻饋送端口 220到多頻帶天線元件510的能量路徑中的情況下，尤其是在大約4-5GHZ之上的頻率處，因?yàn)殡s散電容而可以減少匹配問(wèn)題。盡管未示出，但是可以通過(guò)與RF開關(guān)并聯(lián)地放置一個(gè)或多個(gè)電感器來(lái)改進(jìn)圖2-8的RF開關(guān)，如2006年4月28日申請(qǐng)的共同待決美國(guó)專利申請(qǐng)第11/413，670號(hào)中描述的那樣，該專利申請(qǐng)通過(guò)引用結(jié)合于此。已依據(jù)幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在此描述了本發(fā)明。本發(fā)明的其它實(shí)施例，包括在此描述的實(shí)施例的替換、修改、變更和等效，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會(huì)從考慮說(shuō)明書、研究附圖和實(shí)施本發(fā)明當(dāng)中變得明顯。上面描述的實(shí)施例和優(yōu)選的特征應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是示例性的，其中本發(fā)明由所附權(quán)利要求來(lái)限定，所述權(quán)利要求因此包括所有這樣的替換、修改、變更和等效，它們落在本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種天線設(shè)備，包括 基片，其具有第一層和第二層； 多個(gè)天線元件，其在所述第一層上，每個(gè)有源天線元件選擇性地耦合到通信裝置，至少一個(gè)有源天線元件被配置成形成偶極的第一部分，所述偶極具有極化基本上在所述基片的平面中的定向輻射圖，第一有源天線元件被配置成以第一頻率工作；以及 接地部件，其在所述基片的第二側(cè)上，所述接地部件形成第一偶極的第二部分，所述偶極的所述第二部分相對(duì)于所述偶極的第一部分與第二部分之間的對(duì)稱平面不對(duì)稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天線設(shè)備，還包括第二偶極，所述第二偶極被配置成以第二射頻進(jìn)行輻射，所述接地部件包括所述第二偶極的相應(yīng)部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線設(shè)備，還包括耦合到所述多個(gè)天線元件的天線元件選擇器，所述天線元件選擇器被配置成將所述天線元件選擇性地耦合到通信裝置，所述通信裝置用于生成所述第一射頻和所述第二射頻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線設(shè)備，其中，所述天線元件選擇器包括PIN二極管網(wǎng)絡(luò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線設(shè)備，其中，所述多個(gè)天線元件被配置成當(dāng)所述天線元件中的兩個(gè)或更多個(gè)耦合到所述通信裝置時(shí)以全方向輻射圖輻射。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線設(shè)備，其中，所述天線元件選擇器被配置成同時(shí)將第一組所述多個(gè)天線元件耦合到所述第一射頻并且將第二組所述多個(gè)天線元件耦合到所述第二射頻。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線設(shè)備，其中，由兩個(gè)或更多個(gè)天線元件耦合到所述通信裝置產(chǎn)生的組合輻射圖比單個(gè)天線元件的輻射圖更加定向。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線設(shè)備，其中，所述第一射頻在2.4至2. 4835GHz的范圍內(nèi)，并且所述第二射頻在4. 9至5. 825GHz的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線設(shè)備，其中，所述接地部件包括反射器，所述反射器被配置成集中所述第一偶極的定向輻射圖。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線設(shè)備，其中，所述接地部件包括反射器，所述反射器被配置成加寬所述第一偶極的頻率響應(yīng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線設(shè)備，其中，所述第一偶極和所述第二偶極包括雙共振結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線設(shè)備，其中，所述第一偶極和所述接地部件的第一偶極的相應(yīng)部分包括箭形彎曲偶極。
13.—種系統(tǒng),包括 通信裝置，用于產(chǎn)生低頻帶RF或高頻帶RF ； 第一裝置，用于產(chǎn)生第一定向輻射圖； 第二裝置，用于產(chǎn)生第二定向輻射圖；以及 選擇裝置，用于從所述通信裝置接收所述低頻帶RF或高頻帶RF，并且將所述第一裝置或所述第二裝置選擇性地耦合到所述通信裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述第二輻射圖與所述第一定向輻射圖在方向上存在偏移。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述第一裝置和所述第二裝置在耦合到所述通信裝置時(shí)形成全方向輻射圖。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括用于擴(kuò)展所述第一裝置的定向輻射圖的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述第一裝置用于產(chǎn)生用于所述低頻帶RF的第一定向輻射圖，并且所述第二裝置用于產(chǎn)生用于所述高頻帶RF的第二定向輻射圖。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括用于集中或擴(kuò)展所述第一裝置的定向輻射圖的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述第一定向輻射圖和所述第二定向輻射圖基本上在相同的方向上取向。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述選擇裝置包括用于同時(shí)將所述低頻帶RF耦合到所述第一裝置和將所述高頻帶RF耦合到所述第二裝置的裝置。
21.—種方法,包括 在通信裝置中產(chǎn)生第一射頻信號(hào)；以及 將多個(gè)共面天線元件中的至少一個(gè)耦合到所述通信裝置，以產(chǎn)生基本上在所述天線元件的平面中的第一定向輻射圖，所述多個(gè)共面天線元件被配置成耦合到所述通信裝置以提供多個(gè)定向輻射圖。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述多個(gè)共面天線元件中的至少一個(gè)包括天線元件和接地部分對(duì)的一部分，并且耦合所述多個(gè)共面天線元件中的至少一個(gè)包括使得所述天線元件和接地部分對(duì)的所述一部分能夠從所述通信裝置接收所述射頻信號(hào)，并且使得接地部件能夠?qū)崿F(xiàn)所述天線元件和接地部分對(duì)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述天線元件和接地部分對(duì)包括彎曲偶極。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括將所述多個(gè)共面天線元件中的兩個(gè)或更多個(gè)耦合到所述通信裝置，以產(chǎn)生全方向輻射圖。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括利用一個(gè)或多個(gè)反射器來(lái)集中所述定向輻射圖。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括利用一個(gè)或多個(gè)Y形反射器來(lái)集中所述定向福射圖。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括利用一個(gè)或多個(gè)引向器來(lái)集中所述定向輻射圖。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，將所述多個(gè)共面天線元件中的至少一個(gè)耦合到所述通信裝置包括使PIN 二極管偏置。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括將所述多個(gè)共面天線元件中的至少兩個(gè)耦合到所述通信裝置，以產(chǎn)生更加定向的輻射圖。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括將所述多個(gè)共面天線元件中的至少兩個(gè)耦合到所述通信裝置，以產(chǎn)生更少定向的輻射圖。
31.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括將所述多個(gè)共面天線元件中的至少兩個(gè)耦合到所述通信裝置，以產(chǎn)生在方向上與原始輻射圖存在偏移的輻射圖。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有可選擇元件的多頻帶全方向平面天線設(shè)備，該天線設(shè)備包括基片，其具有第一層和第二層；多個(gè)天線元件，其在第一層上，每個(gè)有源天線元件選擇性地耦合到通信裝置，至少一個(gè)有源天線元件被配置成形成偶極的第一部分，偶極具有極化基本上在基片的平面中的定向輻射圖，第一有源天線元件被配置成以第一頻率工作；以及接地部件，其在基片的第二側(cè)上，接地部件形成第一偶極的第二部分，偶極的第二部分相對(duì)于偶極的第一部分與第二部分之間的對(duì)稱平面不對(duì)稱。
文檔編號(hào)H01Q1/48GK102868024SQ201210330398
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2007年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者維多·夏頓 申請(qǐng)人:魯庫(kù)斯無(wú)線公司