[发明专利]具有共用谐振馈送结构的多波段天线及方法

说明书

优先权

本申请要求在2006年10月5日提交的名为“MULTI-BAND ANTENNA WITH A COMMON RESONANT FEED STRUCTURE AND METHODS”(具有 共用谐振馈送结构的多波段天线及方法)的第11/544,173的美国专利申请的优 先权，这里将其整体引入以供参考，该美国专利申请要求在2005年10月10 日提交的名为“Multi-band Antenna System(多波段天线系统)”的第20055527 号芬兰专利申请(LK Ref 200507)的优先权，这里也将其整体引入以供参考。

版权

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发明背景

1.发明领域

本发明一般涉及射频天线领域，并且在一个示例性的方面中涉及具有用于 不同谐振频率的辐射元件的多波段天线装置。

2.相关技术描述

已经为无线通信设备和系统分配了多个频率范围。例如，无线通信设备(例 如手机)可以使用诸如蓝牙、全球移动通信系统(GSM)850、900、1800和 1900、WCDMA、CDMA2000、WiMAX和IEEE标准802.11 a/b/g/n之类的频域 进行通信。然而，对于在例如以多个频率范围进行通信的手机内包括的天线而 言，可能存在几个问题。

这些问题中的某些涉及在天线尺寸、效率、可靠性及成本之间建立可接受 的折衷方案。由于一般来讲，无线通信设备正在尺寸方面缩减，而电子设备的 特性的数量正在提高，因此可用于布置天线的体积非常有限。因此，较小体积/ 覆盖面积的天线将是理想的。然而，必须相对于天线性能考虑因素来考虑天线 尺寸、覆盖面积和横截面面积，甚至在某种程度上相对于天线性能考虑因素来 “折衷”天线尺寸、覆盖面积和横截面面积。

例如，设计成适合非常小的面积的常规平面倒F天线(PIFA)，比如附着 在计算机显示屏的背部的那些天线，仅具有足够覆盖有限频率范围的带宽，诸 如4.9GHz到5.85GHz，但是不覆盖以该值的大约一半为中心的频率范围，例 如2.5GHz。而且，即使通过将其辐射平面分割成两个单独频率波段来改进常 规PIFA，该天线通常仍将呈现出差的天线电压驻波比(VSWR)和辐射效率。 因此，现有PIFA拓扑不能充分地解决所关注的多天线频率问题，例如，同时 覆盖850MHz和1800MHz的频率波段，以及各自的900MHz和1900MHz的 边带频率。

与PIF天线相反，常规多波段天线系统通常占据相对较大的面积或体积。需 要这种大面积是因为所述多波段天线，所述多波段天线同时具有用于辐射元件 的多个阵列和邻接共同馈送(corporate feed)结构，它们均沿着期望的多波段 频率波段或频谱调谐到分立频率。在M.W.Elsallal等人的论文“A Novel Approach of a Planar Multi-Band Hybrid Series Feed Network for Use in Antenna Systems Operating at Millimeter wave Frequencies”中举例说明了常规的共同馈送 结构，这里将该文献整体引入以供参考。在该论文中，公开了一种平面多波段 混合串联馈送网络。

更具体来讲，为了建立高复杂性谐振结构，所述平面多波段混合串联馈送 网络使用大量的串联耦合线。所述串联耦合线包含多个子抽头线。为所关注的 每个频率波段配备多个子抽头线。带通滤波器将所述多个子抽头线的谐振响应 调谐到期望的频率波段。为了获得多波段频率天线频谱，在滤波阶段后合并所 述调谐子抽头线的输出。然而，这种方法的一个缺点是，随着建立更多的工作 频率波段时，由于每个额外的工作频率波段需要包括子抽头线的另一个带通滤 波器，所述电路占据更宽的表面积。因此，将所述平面多波段混合天线作为紧 凑设备封装到小面积中可能是非常棘手的。