[发明专利]双频段层叠贴片天线

说明书

技术领域

本文中描述的主题一般涉及贴片天线，且更具体地涉及集成的双频段层叠贴片天线，其适于与全球定位系统(GPS)信号和卫星数字音频无线电服务(SDARS)信号一起使用。

背景技术

现有技术包括射频(RF)和微波天线设计、结构和配置。在许多不同的应用中利用这样的天线来无线地发射和接收传送信息或数据的信号。例如，现代的汽车(或其它交通工具)可能利用许多天线接收整个射频频谱上的信号。实际上，交通工具可以包括下列系统中的一个或多个:AM/FM无线电设备；卫星无线电设备；基于GPS的导航系统；和移动电信系统。某些交通工具可以包括天线以接收SDARS信号和/或GPS信号。在此情况下，L1 GPS信号被用于商用导航和地图测绘系统。根据定义，源于卫星的SDARS信号是在2.320GHz到2.345GHz的频带内的左手圆极化(LHCP)信号，且源于卫星的L1 GPS信号是在1.57442GHz到1.57642GHz的频带内的右手圆极化(RHCP)信号。某些卫星无线电系统也利用了地面中继器(terrestrial repeater)，所述地面中继器用垂直线性极化(VLP)在2.320GHz到2.345GHz频带内发射SDARS信号。这些中继器用来通过以低仰角发射SDARS信号，改善地面信号接收。

在交通工具中实现GPS及SDARS两者的接收的传统方法是在交通工具的顶部安置两个分立的贴片天线，其中一个天线专门用于GPS频段且另一天线专用于SDARS频段。独特的GPS天线被单独设计为在GPS频段中增强RHCP信号的增益，而单独且独特的SDARS天线被单独设计为在SDARS频段中增强LHCP信号(和地面VLP信号)的增益。遗憾的是，当两个天线接近彼此安置时，经常在该两个天线之间发生不希望的耦合，在力图实现流线型且光洁外观的交通工具设备中经常是这种情况。这样的耦合使每个天线的整体性能降低，尤其降低了SDARS频带中VLP的地面增益(另外，典型的独立SDARS贴片天线没有为可靠的服务质量提供足够的VLP增益)。

在美国专利申请公布No.2006/0097924 A1中描述了两种类型的集成GPS/SDARS贴片天线。第一设计采用单层结构，其中两个辐射元件位于同一介电层上。该第一设计可能没有为地面SDARS信号提供所希望的VLP增益量。第二设计采用了具有两个馈入(feed)的层叠结构-一个馈入用于GPS信号且一个馈入用于SDARS信号。另外，该第二设计使用连接在一个辐射元件与接地平面之间的短路针。该第二设计的缺点在于配置相对复杂，且需要两个不同的馈送元件，这增加了总装配到车辆上的复杂性和成本。

发明内容

本文中描述的一种双频段贴片天线包括被介电材料分隔开的两个辐射元件的层叠布置。两个辐射元件共享同一传导馈入(conductivefeed)，这可以简化构造、减少制造成本、和减少总装时间。在一个适用于交通工具配置的实施例中，该双频段贴片天线可以被设置和调谐(tune)为与LHCP SDARS信号同时地接收RHCP GPS信号。该特殊的双频段贴片天线同时也被设置和调谐成为地面VLP SDARS信号提供增强的增益。

上述和其它特征可以由双频段贴片天线的实施例提供，所述实施例包括:第一贴片天线装置，其配置成接收第一频带中的信号；第二贴片天线装置，其耦合到且层叠在第一贴片天线装置上，所述第二贴片天线装置配置成接收第二频带中的信号；和由所述第一贴片天线装置与所述第二贴片天线装置共享的仅一个信号馈入。

上述和其它特征也可以由双频段贴片天线的实施例提供，所述实施例包括:第一天线装置，其包括接地平面元件、第一辐射元件、和耦合在接地平面元件与第一辐射元件之间的第一介电层；第二天线装置，其耦合到第一天线装置，所述第二天线装置包括第二辐射元件和耦合到第二辐射元件的第二介电层，且所述第二天线装置耦合到第一天线装置，从而使得第一辐射元件位于第一介电层与第二介电层之间；以及由所述第一天线装置与所述第二天线装置共享的信号馈入。