[发明专利]单侧多波段天线

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求如下申请的权益：于2011年9月2日提交的美国临时申请第61/530,902号、于2012年2月22日提交的美国申请第13/402,777号、于2012年2月22日提交的美国申请第13/402,806号、以及于2012年2月22日提交的美国申请第13/402,817号，所述申请的全部内容通过参引合并至本文中。

技术领域

实施方式提供了一种多波段复合环形天线（多波段天线）。多波段天线的实施方式产生两个或更多个频段的信号，上述两个或多个频段能够彼此独立地被调节和调谐。多波段天线的实施方式包括至少一个电场辐射器和根据磁环形成的至少一个单极子/偶极子。在特定频率处，与磁环的各个部分组合的上述至少一个电场辐射器在第一频段处谐振并辐射电场。在又一特定频率处，与磁环的各个部分组合的上述至少一个单极子在第二频段处谐振并辐射电场。磁环的形状可以被调谐以提高在特定频段处的辐射效率并且使得能够实现天线实施方式的多波段操作。

背景技术

现代电信设备的大小不断减小产生了对改进的天线设计的需要。设备（例如移动/蜂窝电话）中的公知天线提供性能上的主要限制之一并且几乎总是折衷于一种或另一种方式。

具体地，天线的效率对设备的性能可以具有较大影响。较有效率的天线将辐射从发射器提供给它的能量中的较大比例能量。同样地，由于天线的固有互易性，较有效率的天线将会将所接收的信号中的更多转换成电能以由接收器处理。

为了确保最大限度地在收发器（既作为发射器又作为接收器进行操作的设备）与天线之间传输能量（在接收模式和发射模式二者中），二者的阻抗应该在幅值上彼此匹配。二者之间的任何不匹配将会导致次优性能，其中在发射情况下，能量从天线反射回发射器。当作为接收器操作时，天线的次优性能导致比在以其它方式可能的接收功率低的接收功率。

公知的简单的环形天线通常为电流馈入设备，其主要产生磁（H）场。正因为如此，它们通常不适合用作发射器。这对于小的环形天线（即小于一个波长或具有小于一个波长的直径的环形天线）尤其如此。相反，电压馈入天线（例如偶极子）产生电（E）场和H场，并且可以在发送模式和接收模式下使用。

由环形天线接收的或者从环形天线发送的能量的数量部分地由其面积确定。通常，每当环的面积减半，取决于应用参数（例如初始尺寸、频率等），可被接收的/发射的能量的数量减小约3dB。该物理约束常常意味着非常小的环形天线不能在实际中使用。

复合天线为其中激发横向磁场（TM）和横向电场（TE）模式二者以实现较高的性能益处（例如较高的带宽（较低的Q）、较大的辐射强度/功率/增益和较高的效率）的那些天线。

在40年代末期，Wheeler和Chu首次检验电小（ELS）天线的特性。通过他们的工作，许多数值公式被创建以描述天线随着其物理尺寸的减小而出现的限制。Wheeler和Chu提到的ELS天线的限制中特别重要的一个限制为它们具有大的辐射品质因数Q，在这一点上，它们在平均时间上存储的能量比它们辐射的多。根据Wheeler和Chu，ELS天线具有高辐射Q，这导致在天线或匹配网络中最小的电阻损耗并且导致通常在1%至50%之间的非常低的辐射效率。其结果是，自40年代末期开始，科学界已经普遍接受ELS天线具有窄带宽和差的辐射效率。使用ELS天线的无线通信系统中的现代成就中的许多现代成就来自调制方案并且在空中协议上的严格实验和优化，但是现今商业利用的ELS天线仍然反映Wheeler和Chu首次确定的窄宽带、低效率属性。