專利名稱：具有輻射分集的發(fā)射/接收天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有輻射分集的發(fā)射/接收天線。
背景技術(shù)：
在無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，申請人提出了幾種方案，解決了信號由于多路徑效應(yīng)
而導(dǎo)致的衰減或顯著的降低的問題。申請人由此在法國專利申請No.Ol 10696中提出了一種基于有選擇地饋電的環(huán)形縫隙型天線的具有輻射分集的 天線拓樸。然而，這種類型的天線具有約3或4dB的指向性。然而，對于 WADSL類型(無線ADSL)的應(yīng)用來說，必須具有顯著的指向性。實際上， 在這種室內(nèi)信號發(fā)射/接收中，由于在室內(nèi)信號的滲透效應(yīng)，系統(tǒng)損^^方面的 約束非常高，其將在該信號中產(chǎn)生幾個dB的衰減。為了不增加通過使用放 大器的解決方案的成本，提高天線指向性是一個解決方案。此外，為了克服 存在多路徑導(dǎo)致的現(xiàn)象，例如對于WADSL類型的應(yīng)用來說，很有必要使用 分集。提出了一種解決方案，同時使用分集和指向性，該分集能夠克月l多路 徑問題，而該指向性避免了附加更強大但是更昂貴的放大器。
當前，為了生成具有良好指向性的天線，使用了如圖1中類型的拓樸。 該環(huán)形的天線拓樸包括連接到輻射元件和電磁信號的發(fā)射/接收電路的蝕刻 在電介質(zhì)基板上的微帶線部分。
更具體地說，圖1的裝置包括有蝕刻在基板上的微帶線實現(xiàn)的圓環(huán)A。 四個微帶線部分Ll、 L2、 L3、 L4連接到環(huán)A,其方式是外側(cè)微帶線Ll、 L4兩個部分之間的距離等于3A/4,其中？i為在操作中央頻率處的波長，而 其它孩乏帶線部分(L1、 L2; L2、 L3; L3、 L4 )之間的距離等于V4。由此可 以得到環(huán)的周長等于6X74。這四個線部分每一個都具有阻抗Zo,形成四個 通路l、 2、 3、 4。通路l、 3每一個都連接到未示出的輻射元件，而通路2、 4連接到饋電電路。當組件通過通路2供電時，連接到通路1和3的兩個輻 射元件同相供電，當組件通過通路4供電時，連接到通路1和3的兩個輻射 元件反相供電。該混合環(huán)具有兩個通^^，由此需要在環(huán)的上游有開關(guān)元件，該開關(guān)元件使得可以實現(xiàn)從一個通道到另 一個的切換操作。由于天線通路和 電路以交錯方式設(shè)置，該拓樸實施起來比較復(fù)雜和困難，且比較麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由此涉及一種具有輻射分集的發(fā)射/接收天線，其具有良好的指向 性而且容易實施。
本發(fā)明涉及具有輻射分集的發(fā)射/接收天線，包括位于基^1上的至少第一 和第二輻射元件，通過饋電線路網(wǎng)絡(luò)連接到電磁信號發(fā)射/接收電路，其中該
網(wǎng)絡(luò)由第 一饋電線路和一組兩個第二饋電線路構(gòu)成，其中第 一饋電線路連接 到第一輻射元件， 一組兩個第二^t電線路每一個都經(jīng)由開關(guān)元件連接到第二 輻射元件，其方式是^f吏得可以為兩個輻射元件同相或者反相供電，所述一組 兩個饋電線路經(jīng)由第三饋電線路連接到第 一饋電線路，第 一和第三饋電線路 經(jīng)由公用饋電線路連接到電磁信號的發(fā)射/接收電路。
根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，輻射元件由縫隙型天線構(gòu)成，更具體地說由 環(huán)形縫隙或多邊形縫隙天線構(gòu)成。在這種情況下，縫隙型天線通過電^ 茲耦合 連接到饋電線路，饋電線路由蝕刻在基板上與承載縫隙型源天線的表面相對 的表面上的微帶線構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的其他特征，第 一饋電線路的長度等于所述第二々貪電線路的 長度和所述第三饋電線路的長度之和。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，輻射元件由貼片型天線構(gòu)成。在這種情況下， 饋電線路優(yōu)選由蝕刻在基板承載貼片型天線的表面上的孩t帶線構(gòu)成。
此外，開關(guān)元件例如由二極管，MEMS或微機電系統(tǒng)、晶體管或能實現(xiàn) 開關(guān)功能(商用"開關(guān)，，式)的任意其它元件構(gòu)成。在使用二極管的情況下， 該二極管被頭尾相接地安裝并由相同的電壓控制。


本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點在閱讀下面對各實施例的描述之后變得明顯， 該描述參考附圖而進行，在附圖中
圖1，上文中已經(jīng)描述，非常示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的天線拓樸；
圖2是根據(jù)本發(fā)明具有輻射分集的天線的第 一實施例的方塊圖3是與圖2所示相同的視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的兩種操作模式；
圖4是說明二極管組件的示意圖5示出了根據(jù)圖3所示的兩種構(gòu)型的天線的輻射圖6是根據(jù)本發(fā)明的具有輻射分集的天線的第二實施例的方塊圖7是與圖6所示相同的視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的兩種操作模
式；
圖8示出了根據(jù)圖7所示的兩種構(gòu)型的天線的阻抗匹配曲線； 圖9示出了示出了根據(jù)圖7所示的兩種構(gòu)型的天線的輻射具體實施例方式
參考圖2和圖3,將首先描述根據(jù)本發(fā)明的具有輻射分集的天線的第一 實施例。如圖2中示意性地所示，天線包括兩個輻射元件10、 11,其由在電 介質(zhì)基板上通過蝕刻以公知的方式實現(xiàn)的環(huán)形縫隙構(gòu)成。在該實施例中，兩 個環(huán)形縫隙具有等于k ts的直徑，其中人s是在選定頻率下該縫隙中的波長。 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然縫隙可以是多邊形形狀以及具有各種不同的 尺度。
在該實施例中，分析型天線由通過根據(jù)公知的Knorr方法的電磁耦合源 來饋電。然而，諸如縫隙的切向供電這樣的其他方法也可以被使用而不背離 本發(fā)明的范圍。更具體的說，如圖2所示，第一天線10由線路22供電，該 線路22在基板與實現(xiàn)了環(huán)形縫隙的面相對的面上實現(xiàn)。線路22在它的末端 的k，Am/4處切過縫隙10，其中Xm為在操作中央頻率處微帶中的波長。
如圖2所示，第二環(huán)形縫隙11由一組兩個饋電線路23、 24供電。所述 兩個饋電線路23和24通過在基板上與接收了縫隙11的表面相對的表面上 蝕刻的微帶線實現(xiàn)。對于第一環(huán)形縫隙10,供電通過根據(jù)Knorr方法的電磁 耦合實現(xiàn)，電線23和24在點P和點P，處與縫隙交叉，所述點P和點P，位 于距離其末端k，Xm/4處。在這種情況下，電線23與縫隙11的交叉點P和 電線24與縫隙11的交叉點P，徑向相對，由此以便于獲得同相或者反相的供 電，這將在后文中描述。兩個饋電線路23和24連接到第三饋電線路25，該 第三饋電線路25本身與饋電線路路22 —起連接到公用饋電線路26,該公用 饋電線路26使得這一組線路連接到未示出的電磁波形發(fā)射/接收電路。
此外，根據(jù)本發(fā)明，在每一條饋電線路23和24上，分別安裝了二極管Dl和二極管D2。所述二極管Dl和D2被頭尾相接地安裝并連接到/>用的 電壓，以致當一個二極管導(dǎo)通時，另一個為非導(dǎo)通，反之亦然。圖4給出了 二極管的安裝的示意圖。如圖所示，二極管Dl被安裝為在短路SC和饋電 線路之間傳導(dǎo)，而二極管D2被安裝為在饋電線路和短路SC之間傳導(dǎo)。因 此，為了使通路2 (或3)生效，必須向二極管D2 (或D1)施加負(或正) 電壓使得二極管D2導(dǎo)通(或非導(dǎo)通)且二極管Dl非導(dǎo)通(或?qū)?。
根據(jù)本發(fā)明第一饋線路22具有長度Ll,其為了使操作最佳化等于饋電 線路25的長度L3和第二饋電線路23或24之一的長度L2之和。
下面將參考圖3對圖2的具有輻射分集的天線的操作進行描述。
因此，如圖3的a)部分所示，當二極管Dl非導(dǎo)通時，二極管D2導(dǎo)通 且兩個環(huán)形縫隙10、 11被同相供電，縫隙11的供電通過電線25和24實現(xiàn)。 與此相反，如圖3的b)部分所示，當二極管D2非導(dǎo)通且二極管Dl導(dǎo)通時， 縫隙11由電線25和23供電，在這種情況下，兩個環(huán)形縫隙10和11反相 供電。由此，在一種情況下，可以獲得下列兩種結(jié)果中的一種，即當兩環(huán)形 縫隙同相供電時與兩輻射圖之和相應(yīng)的輻射圖或當兩環(huán)形縫隙反相供電時 與兩輻射圖之差相應(yīng)的輻射圖。因此，圖5示出了使用圖3中所示的縫隙型 天線獲得的"和，，和"差"圖。注意到"和"圖具有6.6dB的指向性，而"差"圖具 有3.6dB的指向性。"和"圖在方位平面中具有主瓣，而"差"圖在方位平面中 具有零點且在+ /-60°平面中具有主瓣。
下面將參考圖6到9對本發(fā)明的另一實施例進行描述。
在此情況下，在基板上實現(xiàn)的兩個輻射元件由通過蝕刻基板的接地平面 而獲得的的兩個貼片30、 31構(gòu)成。這些貼片的尺度以/>知的方式確定以便 于在所需的頻率處^t喿作。
如圖6所示，貼片30由饋電線路40供電，而貼片31由對稱地連接到 貼片31的每一側(cè)的兩個饋電線路41、 42供電。兩個饋電線路41、 42連接 到7>用4貴電線路43。
根據(jù)本發(fā)明，在饋電線路41和42上，二極管D1、 D2分別頭尾相接安 裝且由<^用電壓供電。
參考圖7，將對圖4所示的天線的操作給出描述。
當如圖7的a)部分所示，安裝在饋電線路42上的二極管D2非導(dǎo)通而 二極管D1導(dǎo)通時，兩個貼片同相供電，而當如圖7的b)部分所示，安裝在饋電線路41上的二極管D1非導(dǎo)通而二極管D2導(dǎo)通時，兩個貼片反相供 電。
使用公知的軟件對如圖6和7所示輻射元件為貼片的具有輻射分集的天 線進行模擬。在這種情況下，兩個貼片30和31的尺度以公知的方式確定以 便于在5.25GHz下操作，且它們被集成到上述的網(wǎng)絡(luò)中。
圖8中，示出了相應(yīng)于圖7中所示的兩種構(gòu)型的阻抗匹配曲線。該圖示 出了貼片30的阻抗匹配曲線S ( 1， l)和貼片31的阻抗匹配曲線S(2， 2)。 期望在端口 l和2的再結(jié)合過程中，阻抗匹配最好等于對于每一個貼片所觀 察到的阻抗匹配。將注意到相應(yīng)的帶寬與輻射元件的選擇直接相關(guān)。
在圖9中，示出了圖7的構(gòu)型a)和b)的輻射圖。在第一構(gòu)型的情況 下，兩個貼片30和31同相供電，因此所獲得的輻射圖是兩個貼片的輻射圖 之和。該圖示出了在方位平面中的主瓣以及在此方向相關(guān)的指向性為9.3dB。 在構(gòu)型2中，貼片反相供電。在這種情況下，輻射圖為貼片的輻射圖之差。 由此，該圖在方位平面具有零點且在且在+ A60。平面中具有兩個主瓣。與這 些主瓣相關(guān)的指向性為8dB。因此，使用這種類型的天線獲得的指向性遠大 于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有輻射分集的天線所獲得的指向性。
權(quán)利要求
1、具有輻射分集的發(fā)射/接收天線，包括位于基板上的至少第一和第二輻射元件(10、11；30、31)，其通過饋電線路網(wǎng)絡(luò)連接到電磁信號發(fā)射/接收電路，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)由第一饋電線路(22；40)和一組兩個第二饋電線路(23、24；41、42)構(gòu)成，其中所述第一饋電線路(22；40)連接到第一輻射元件(10；30)，所述一組兩個第二饋電線路(23、24；41、42)每一個都經(jīng)由開關(guān)元件(D1、D2)連接到第二輻射元件(11；31)，其方式是使得可以為兩個輻射元件同相或者反相供電，所述一組兩個饋電線路經(jīng)由第三饋電線路(25；43)連接到第一饋電線路，第一和第三饋電線路經(jīng)由饋電線路共同連接到電磁信號的發(fā)射/接收電路。
2、 如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述輻射元件(10、 11)由 縫隙型天線構(gòu)成。
3、 如權(quán)利要求2所述的天線，其特征在于所述縫隙型天線由環(huán)形縫隙 或多邊形縫隙構(gòu)成。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的天線，其特征在于所述縫隙型天線通過電 磁耦合連接到所述饋電線路。
5、 如權(quán)利要求1到4中的任一項所述的天線，其特征在于所述^t電線 路(22、 23、 24、 25、 26)由微帶線構(gòu)成，所述微帶線蝕刻在基板上與承載 縫隙型天線的表面相對的表面上。
6、 如權(quán)利要求1到5中任一項所述的天線，其特征在于所述第一饋電 線路(22)的長度(L1)等于所述第二饋電線路(23、 24)之一的長度(L2) 和所述第三饋電線路(25)的長度(L3)之和。
7、 如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述輻射元件(30、 31)由 貼片型天線構(gòu)成。
8、 如權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于所述饋電線路(40、 41、 42、 43)由微帶線構(gòu)成，所述微帶線蝕刻在基板承載貼片型天線的表面上。
9、 如權(quán)利要求1到8中任一項所述的天線，其特征在于所述開關(guān)元件 由二極管(Dl、 D2)，晶體管、開關(guān)電路或MEMS (凝4幾電系統(tǒng))構(gòu)成。
10、 如權(quán)利要求9所述的天線，其特征在于所述二極管被頭尾相接地安 裝并由相同的電壓控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有輻射分集的發(fā)射/接收天線，包括位于基板上的至少第一和第二輻射元件(10、11)，其通過饋電線路網(wǎng)絡(luò)連接到電磁信號發(fā)射/接收電路，其中所述網(wǎng)絡(luò)由第一饋電線路(22)和一組兩個第二饋電線路(23、24)構(gòu)成，其中所述第一饋電線路(22)連接到第一輻射元件(10)，所述一組兩個第二饋電線路(23、24)每一個都經(jīng)由開關(guān)元件(D1，D2)連接到第二輻射元件(11)，使得可以為兩個輻射元件同相或者反相供電，所述一組兩個饋電線路經(jīng)由第三饋電線路(25)連接到第一饋電線路，第一和第三饋電線路經(jīng)由公用饋電線路連接到電磁信號的發(fā)射/接收電路。
文檔編號H01Q13/10GK101292394SQ200680039217
公開日2008年10月22日 申請日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月27日
發(fā)明者尼古拉斯·博伊斯布維爾, 菲利普·米納德, 讓-弗朗索瓦·平托斯 申請人:湯姆森特許公司