[實用新型]超寬頻帶天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120377152.5
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN202405422U
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S.潘
• 申請（專利權(quán)）人: 泰科電子AMP有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01Q7/02
• 分類號: H01Q7/02;H01Q1/36;H01Q1/38
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 吳艷

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種用于通信設(shè)備中的小尺寸超寬頻帶天線裝置。

背景技術(shù)

隨著第二代和第三代無線通信技術(shù)的成功，第四代或長期演進(jìn)(LTE)現(xiàn)在正在開發(fā)中。4G/LTE移動通信提供了高數(shù)據(jù)傳輸率的寬帶多媒體服務(wù)。

LTE協(xié)議提供了至少為100Mbp的下行鏈路峰值速率和至少為50Mbp的上行鏈路峰值速率及少于10ms的RAN來回行程時間。LTE支持從1.4MHz到20MHz的可定標(biāo)傳輸帶寬并同時支持頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)。LTE下一步演進(jìn)為高級LTE并且在3GPP的版本10中被標(biāo)準(zhǔn)化。所述標(biāo)準(zhǔn)包括定義了從語音導(dǎo)向類到支持峰值數(shù)據(jù)速率的高端終端的5個不同的終端類別。所有的終端將能夠處理20MHz的帶寬。通過支持如1.4MHz樣小的和如20MHz這樣大的頻譜切片，頻譜靈活形得到了提高。IMT系統(tǒng)現(xiàn)在使用的所有頻率計劃將被使用。

LTE中的一個研究難題為用戶設(shè)備(UE)和eNODE?B之間的接口的寬頻率范圍如698MHz到2690MHz。如果使用標(biāo)準(zhǔn)的半偶極子或四分之一波長的單極子天線，那么用于低頻率范圍的天線的尺寸將會是大約21cm或10.5cm。對于應(yīng)用在用戶設(shè)備例如移動電話中，這樣的尺寸將顯得太大。此外，標(biāo)準(zhǔn)偶極子和單極子天線的帶寬太窄，不能覆蓋4G通信中的工作頻帶。

人們已經(jīng)提出并使用了不同的天線設(shè)計，其中沒有一個具有覆蓋698MHz到2690MHz的整個頻率范圍的超寬頻帶特性。例如，可以使用其中天線元件由具有兩個彎曲部分的線性導(dǎo)體形成的天線元件天線裝置，天線元件其中，饋送端子被置于天線元件的預(yù)定位置并且天線元件的一個端部接地。天線裝置還可以具有由具有四個彎曲部分的線性導(dǎo)體形成的天線元件。通過這種方式，由于單極子天線的天線元件彎曲，所以天線裝置能夠減小設(shè)備面積。

因此，這些是彎曲單極子天線，因而它們相比直的單極天線需要更小的長度。工作于多頻帶中的分支天線也被應(yīng)用于手持無線電話中。

分支天線典型地包括置于基板上的一對導(dǎo)電跡線，所述導(dǎo)電跡線用作輻射元件并從饋送點分叉。所述天線一般包括具有一對蜿蜒的輻射元件的扁平基板，輻射元件置于基板上。所述蜿蜒的輻射元件從電連接天線和用戶設(shè)備中的射頻電路的饋送點分叉。每個蜿蜒的輻射元件構(gòu)造為在各自的頻帶中諧振。

分支天線可在對4G工作而言太窄的頻帶內(nèi)發(fā)射和接收電信號。此外，為了減小分支天線的尺寸，一般地需要壓縮每個輻射元件的圖案蜿蜒圖案，這一般將使輻射元件能夠工作的頻帶變窄。為了解決這個問題，可使用包括扁平的電介質(zhì)基板的天線，在所述基板的表面上設(shè)置有一對輻射元件，如導(dǎo)電銅跡線。

輻射元件從電連接器分支到將天線電連接至用戶設(shè)備(UE)中的射頻(RF)電路的饋送點。每個輻射元件在各自的構(gòu)造成在相應(yīng)的頻帶中諧振的電長度上具有相應(yīng)的圖案蜿蜒圖案，所述頻帶優(yōu)選為一個高頻帶和一個低頻帶。電介質(zhì)基板使用的材料優(yōu)選地為FR4或聚酰亞胺()。電介質(zhì)基板應(yīng)當(dāng)具有大約2到4之間的介電常數(shù)。電介質(zhì)基板的大小和形狀為調(diào)諧(tuning)參數(shù)。高頻帶和低頻帶輻射元件的尺寸可依據(jù)電介質(zhì)基板的空間限制而變化。通過改變高頻帶和低頻帶輻射元件的圖案蜿蜒圖案的形狀和構(gòu)造，可調(diào)節(jié)天線的帶寬。

天線的另一個例子中，主要原理為多頻帶天線的不同分支以不同的頻率諧振。天線分支被連接到共用部分以在天線分支和用戶設(shè)備的發(fā)射收發(fā)器電路之間交換信號。第一分支具有一定的長度和構(gòu)造，以具有第一頻帶中的諧振頻率，第二分支具有一定的長度和構(gòu)造，以具有第二頻帶中的諧振頻率。例如在制造時，天線的兩個頻帶都被調(diào)諧到大約50Ω的阻抗。每個天線分支由相對柔性的電介質(zhì)膜和由彎曲金屬線形成的帶狀天線構(gòu)成。金屬線能夠通過印制、刻蝕或其他合適的方法形成。因為膜為柔性材料，所以印制的膜能夠被卷成大致的圓柱形狀以作為天線分支使用。依據(jù)天線設(shè)計考慮，所述圓柱可部分開口或完全封閉。例如，通過所述圓柱直徑的變化，天線的帶寬能夠變化。所述彎曲的金屬線在天線分支之間變化使得不同的天線分支在不同的頻率諧振。這樣，通過選擇合適的帶尺寸和每個分支的圖案，多諧振和多分支能夠?qū)崿F(xiàn)。所述天線分支與單極子天線類似。

遺憾的是，分支天線可發(fā)射和接收電線號的頻帶太窄而難以滿足LTE和4G的需要，或者幾乎沒有余量以考慮用戶設(shè)備的()環(huán)境。此外，為了減小手持天線的大小，一般必須壓縮輻射元件的圖案蜿蜒圖案。

因而，考慮到超寬頻帶用戶設(shè)備的需求和用于這樣的移動通信設(shè)備的傳統(tǒng)天線的問題，需要能夠工作于LTE或4G頻率范圍的更小的超寬頻帶天線。