[发明专利]双频带天线系统

说明书

发明领域

本发明涉及双频带(dual-band)天线，特别是涉及在便携式通信设备中使用的双频带天线系统。

背景技术

“双频带”便携式通信设备在无线通信领域的重要性显得愈来愈重要。例如，已经研制出一种双频带便携式电话，它工作于蜂窝式通信频带(824-892MHz)和人们提出的个人通信网络(PCN)频带(1.8-1.96GHz)之上。对于在各频带上有效传输和接收能量而言，有一种显而易见的简单方法，那就是采用分立的天线，每根天线专门设计成针对一给定频率范围内的操作。遗憾的是采用分立天线将提高便携式电话的成本，扩大其体积并增加其复杂程度，特别是如果必须提供一定的空间以容纳收缩起来的每根天线时。

对于只配备单根天线的便携式设备来说，实现双频带操作直截了当的方法是将分别用于各个频带的传输/接收电路直接与天线相连。普通的传输/接收电路通路一般包括例如与天线收发转换装置串联的通信收发机。为了使天线与串联的和收发机的阻抗匹配，还提供有匹配网络。但是在只采用单根天线的双频带设备中，给定的通路需要匹配网络来使该通路的阻抗与天线和其它通路的复合阻抗匹配。一般而言，由于天线和其它通路的阻抗随频率而异，所以使设计过程变得复杂而困难。

另外也可以设想采用电子或者电机开关将每个频带的通信网络选择连接至设备的单根天线上。遗憾的是在双频带设备中采用这样的开关可能会带来大量棘手的问题。例如在天线信号路径上提供的这种开关将会增加信号损耗、噪声指数和信号失真。而且为了能够提供命令开关选择所需通信频带的控制信号，需要另外的电子线路。也许更为麻烦的是采用开关将使设备增加单点失效(single-pointfailure)的敏感性。

发明内容

本发明提供一种双频带天线系统，其中信号能量在连接单根天线元件的分立信号路径之间被动地一分为二。每条信号路径包括设计相对便利的简单匹配网络。

本发明针对用于便携式通信设备的双频带天线系统。天线系统包括传输高频和低频电磁能量的天线元件。在较佳实施例中，对于高频信号，与天线元件耦合的低频隔离器网络在高频和低频信号路径之间提供了信号隔离。同样，对于低频信号，高频隔离器网络在高频与低频信号路径之间提供了信号隔离。在运行期间，低频隔离器网络使低频电磁能量在天线与低频信号路径之间通过。同样，高频隔离器网络使高频电磁能量在天线与高频信号路径之间通过。

与低频隔离器网络串联的第一匹配网络使低频运行期间的天线阻抗与低频信号路径的阻抗匹配。与高频隔离器网络串联的第二匹配网络使高频运行期间的天线阻抗与高频信号路径的阻抗匹配。

在某一实施方案中，低频隔离器网络包括：(i)在天线元件与第一匹配网络之间串联的第一四分之一波长传输线段；以及(ii)与第一传输线段和第一匹配网络并联的第二四分之一波长传输线段。同样高频隔离器网络可以包括与天线元件串联的第三四分之一波长传输线段和与第三传输线段并联的第四四分之一波长传输线段。

在另一个实施例中，采用并联和串联电路来实现低频隔离器网络和高频隔离器网络。每个隔离器网络设计成包括与天线元件串联的并联谐振电路和与并联谐振电路并联的串联谐振电路。在高频操作期间低频隔离器网络的串联和并联谐振电路产生谐振，而在低频操作期间高频隔离器网络的串联和并联谐振电路产生谐振。

附图的简要说明

通过以下结合附图的说明可以对本发明有进一步的理解。

图1示出了作为双频带通信设备一部分的本发明天线系统的方框图。

图2示出了作为本发明较佳实施例一部分的实现高频和低频隔离器网络的传输线变换器实施方案的示意图。

图3示出了实现高频和低频隔离器网络的谐振电路的示意图。

实施发明的较佳方式

参见图1，它示出了作为双频带通信设备一部分的本发明天线系统的方框图。天线系统包括被设计成可以在双频带通信设备各个波段上工作的单根天线元件10，例如鞭形天线(whip antenna)。如上所述，工作在蜂窝式通信频带(824-892KHz)和人们提出的个人通信网络(PCN)频带(1.8-1.96GHz)上的双频带便携式电话特别令人感兴趣。但是不能将本将发明理解为只局限于某一特定的波段。利用长度约等于蜂窝式通信频带中心波长二分之一(约2.5英寸)即大略等效于PCN频带中心波长四分之一的鞭形天线作天线元件10，既能够适应蜂窝式频带上的操作，也可以适应PCN频带上的操作。