[发明专利]带有相移的小型多元件天线

说明书

本申请要求2006年10月2日提出的专利申请号为 60/827,846的标题为“Compact Multi-element Antenna with Phase Shift”的美国临时专利申请的优先权，通过引用将该申请的全部内容 并入于此。

技术领域

本发明涉及无线通信系统，具体来说，涉及这样的系统 中所使用的定向天线。

背景技术

在无线通信系统中，使用天线来发射和接收射频信号。 一般而言，天线可以是全向的或定向的。在许多应用中，将天线置于 包围了使用天线的设备的壳体或机壳内是有好处的。然而，将天线置 于机壳内并靠近设备的组件，会大大地降低天线的性能。

如此，需要改进被置于机壳内的天线的性能。

发明内容

描述了天线系统的方法、设备，以及系统，天线系统可 以包含在使用天线的设备的机壳内，同时提供正增益。一方面，天线 系统包括天线元件阵列，这些天线元件进行协作，以形成天线波束方 向图。天线元件可以组织为两个或更多同相天线元件，它们进行协作， 以增大所需波束方向图中的天线系统的增益。通过使用一个以上的天 线元件，可以增大整个天线系统的长度，这可以通过将那些负面影响 限制到天线系统的相对来说较小的一部分，减轻机壳中的系统的其他 元件的负面影响。这就增大了天线系统的健壮性和容限，并允许天线 利用印刷电路板组件(PCBA)或板载组件容易地嵌入到机壳中。一 方面，使用两个或更多天线系统同时或有选择地提供不同的天线方向 图。

在一个实施例中，相控阵天线系统包括由一种材料制成 的并具有被选定以便以所需的频率谐振的长度的第一辐射元件。诸如 延迟元件之类的相移元件连接到第一辐射元件的一端。第二辐射元件 连接到所述相移元件的与所述第一辐射元件相对的一端，以便无线电 信号经过所述第一辐射元件，经过所述相移元件，并经过所述第二辐 射元件，所述第二辐射元件由一种材料制成并具有被选定以进行谐振 的长度，以便所述第一和第二辐射元件进行协作，以便从所述天线系 统形成所需的波束方向图。

在此实施例中，第一辐射元件的长度可以大约是无线电 信号的波长的四分之一，第二辐射元件的长度大约是无线电信号的波 长的二分之一。相移元件将无线电信号的相位移动大约无线电信号的 波长的二分之一。此外，天线可以包括开关，以便开关的操作将第二 辐射元件与第一辐射元件断开。第一和第二辐射元件也可以包括可以 接通或断开并改变元件谐振的频率的组件。

在另一个实施例中，相控阵天线系统包括下辐射元件， 该元件包括进行协作而充当辐射元件的偶极部分和H部分。在一个 实施例中，偶极部分和H部分进行协作，以充当偶极天线。相移元 件连接到下辐射元件。端子辐射元件连接到与下辐射元件相对的相移 元件，端子辐射元件和下辐射元件进行协作，以形成所需的天线方向 图。

天线系统也可以在下辐射元件和相移元件之间包括开 关，开关的操作将下辐射元件与相移元件和端子元件连接和断开连 接。在相移元件中也可以有开关，该开关的操作改变由相移元件引入 的相移量。

在另一个实施例中，诸如印刷线路板之类的电路板或衬 底或承载体，包括由一种材料制成的并具有被选定以便以所需的频率 谐振的长度的第一辐射元件。电路板还包括连接到第一辐射元件的一 端的第一相移元件。还有连接到所述相移元件的与所述第一辐射元件 相对的一端的第二辐射元件，以便无线电信号经过所述第一辐射元 件，经过所述相移元件，并经过所述第二辐射元件，所述第二辐射元 件由一种材料制成并具有被选定以进行谐振的长度，以便所述第一和 第二辐射元件进行协作，以便从所述天线系统形成所需的波束方向 图。

电路板也可以包括连接到所述第二下辐射元件的与第一 相移元件相对的一端的第二相移元件；以及，连接到第二相移元件 的与第二辐射元件相对的一端的第三辐射元件。无线电信号可以经过 第一辐射元件，经过第一相移元件，经过第二辐射元件，经过第二相 移元件，经过第三辐射元件，第三辐射元件由一种材料制成并具有被 选定以进行谐振的长度，以便第一、第二和第三辐射元件进行协作， 以便从天线系统形成所需的波束方向图。在其他实施例中，在天线系 统中可以使用任何所需数量的辐射元件和相移元件。