專利名稱：多波段天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用適于在多個頻率波段工作的單一天線元件的多波段天線。
背景技術：
近來，移動通信得到快速進步。其中，蜂窩電話廣泛傳播到消費者并且發(fā)展為在尺寸和重量上有所縮減。在蜂窩電話中，在日本使用PDC 800MHz波段和PDC 1.5GHz波段，在歐洲使用GSM波段和DCS波段，在北美使用AMPS波段和PCS波段。包含雙波段系統(tǒng)的蜂窩電話在每一區(qū)域都已經(jīng)成為主流。因此，在這些蜂窩電話中，需要提供能夠發(fā)射和接收各種頻率波段的天線。
圖18顯示了相關技術多波段天線的第一示例。在該示例中，用于低頻波段的第一天線元件10包括一端“a”，其電氣連接到電力饋送點12；部分“ab”，垂直于接地導體14延伸；部分“bc”，其延伸自部分“ab”并且以曲折形狀彎曲；部分“cd”，其連接至部分“bc”以便垂直延伸；以及另一端“d”，其接地到接地導體14。第一天線元件10的長度“abcd”設置為低頻波段的1/2波長。用于高頻波段的第二天線元件16包括部分“ab”，作為兩個天線元件共有的傳導路徑；部分“be”，其從部分“ab”繼續(xù)，以便垂直于接地導體14延伸；以及部分“ef”，其從部分“be”繼續(xù)，以便平行于接地導體14延伸。端“f”不電氣連接到接地導體14，而是電氣斷開。第二天線元件16的傳導路徑“abef”的電長度設置為高頻波段的1/4波長。放置第一和第二天線元件10、16，使得第二天線元件16覆蓋第一天線元件10的一部分。
圖19顯示了相關技術多波段天線的第二示例。在該示例中，用于低頻波段的第一天線元件10的配置與圖18中所示的第一示例相同。用于高頻波段的第二天線元件18通過連接第一天線元件10的部分“ab”和“cd”的中間部分“g”和“h”而形成。傳導路徑“aghd”的電長度設置為高頻波段的1/2波長。
在上述示例中，由于第一天線元件10的電長度設置為低頻波段的1/2波長，傳導路徑的長度相對長，盡管形狀曲折，必需寬的安裝空間。當高頻波段中包括低頻波段的高次諧波時，第一天線元件10和第二天線元件16、18彼此相干擾，由此在高頻波段出現(xiàn)天線增益的顯著失真。例如，在日本使用的頻率波段中，用于低頻波段的PDC 800MHz的二次諧波部分地與用于高頻波段的PDC 1.5GHz重疊，由此出現(xiàn)天線特性上的失真。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個有利方面是提供一種縮小的多波段天線，其中兩個天線元件彼此不相干擾。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種多波段天線，適于在第一頻率波段和第二頻率波段中工作，其中第二頻率波段高于第一頻率波段，所述多波段天線包括電力饋送點；接地導體；第一天線元件，適于工作于第一頻率波段，具有電氣連接到電力饋送點的第一端和電氣斷開的第二端；以及第二天線元件，適于工作于第二頻率波段，具有電氣連接到電力饋送點的第三端和電氣連接到接地導體的第四端，其中第一天線元件的電長度設置為第二頻率波段的1/2波長，第二天線元件的電長度設置為第一頻率波段的1/4波長。
通過該配置，第二天線元件的阻抗在第一頻率波段處無限，第一天線元件的阻抗在第二頻率波段處無限。這樣，第二天線元件不會干擾通過第一天線元件通信的第一頻率波段的信號，第一天線元件也不會干擾通過第二天線元件通信的第二頻率波段的信號。因此，第一和第二天線元件不會彼此干擾，可以獨立作為天線而工作，并且可以在第一頻率波段和第二頻率波段提供滿意的增益。
距離第一天線元件的第一端的電長度為第二頻率波段的1/8波長或更短的部分與距離第二天線元件的第三端的電長度為第二頻率波段的1/8波長或更短的部分共享一公共傳導路徑。
在此情況中，用于天線的安裝空間小于提供獨立傳導路徑情況中的安裝空間。
第一天線元件可包括垂直于接地導體延伸以便包括第一端的第一部分，以及從第一部分繼續(xù)且平行于接地導體延伸以便包括第二端的第二部分。第二天線元件可包括垂直于接地導體延伸以便包括第三端的第三部分，從第三部分繼續(xù)且平行于接地導體延伸的第四部分，以及從第四部分繼續(xù)且垂直于接地導體延伸以便包括第四端的第五部分。這里，第一天線元件覆蓋第二天線元件的第三部分以及至少一部分第四部分。
在此情況中，兩個天線元件可放置在小的安裝空間中。
多波段天線可以進一步包括匹配電路，電氣連接電力饋送點以及第一天線元件的第一端和第二天線元件的第三端中每一端，所述匹配電路用于匹配電力饋送點的阻抗以及第一天線元件和第二天線元件中每一天線元件的阻抗。
在此情況中，即使當?shù)谝惶炀€元件的電長度略微偏離使第一頻率波段的信號可以諧振的長度且第二天線元件的電長度略微偏離使第二頻率波段的信號可以諧振的長度時，也可以適當?shù)卣{(diào)整天線的輸入/輸出阻抗。
第一頻率波段可以是PDC 800MHz波段、GSM波段和AMPS波段之一。第二頻率波段可以是PDC 1.5GHz波段、DCS波段和PCS波段之一。
第二頻率波段可以是第一頻率波段的二倍。
通過該配置，由于當?shù)诙l率波段是第一頻率波段的二倍時，設置為第二頻率波段的1/2波長的第一天線元件具有第一頻率波段的約1/4波長，且第二端斷開，第一頻率波段的信號可以諧振，由此獲得高天線增益。此外，由于設置為第一頻率波段的1/4波長的第二天線元件具有第二頻率波段的約1/2波長，且第三端接地，第二頻率波段的信號可以諧振，由此獲得高天線增益。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的多波段天線的示意圖。
圖2是顯示圖1的多波段天線的修改示例的示意圖。
圖3是圖2的多波段天線中匹配電路的電路圖。
圖4是圖2的多波段天線所獲得的VSWR特性圖。
圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的多波段天線的各頻率的接收效率的表。
圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的多波段天線的示意圖。
圖7是顯示圖1的多波段天線的修改示例的示意圖。
圖8是圖7的多波段天線中匹配電路的電路圖，其中，公共傳導路徑的電長度設置為高頻波段的1/32波長。
圖9是具有圖8匹配電路的圖7的多波段天線所獲得的VSWR特性圖，其中，公共傳導路徑的電長度設置為高頻波段的1/32波長。
圖10是圖7的多波段天線中匹配電路的電路圖，其中，公共傳導路徑的電長度設置為高頻波段的1/16波長。
圖11是具有圖10匹配電路的圖7的多波段天線所獲得的VSWR特性圖，其中，公共傳導路徑的電長度設置為高頻波段的1/16波長。
圖12是圖7的多波段天線中匹配電路的電路圖，其中，公共傳導路徑的電長度設置為高頻波段的3/32波長。
圖13是具有圖12匹配電路的圖7的多波段天線所獲得的VSWR特性圖，其中，公共傳導路徑的電長度設置為高頻波段的3/32波長。
圖14是圖7的多波段天線中匹配電路的電路圖，其中，公共傳導路徑的電長度設置為高頻波段的1/8波長。
圖15是具有圖14匹配電路的圖7的多波段天線所獲得的VSWR特性圖，其中，公共傳導路徑的電長度設置為高頻波段的1/8波長。
圖16是圖7的多波段天線中匹配電路的電路圖，其中，公共傳導路徑的電長度設置為高頻波段的5/32波長。
圖17是具有圖16匹配電路的圖7的多波段天線所獲得的VSWR特性圖，其中，公共傳導路徑的電長度設置為高頻波段的5/32波長。
圖18是顯示第一相關技術多波段天線的示意圖。
圖19是顯示第二相關技術多波段天線的示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖來描述本發(fā)明的示例實施例。與相關示例中相似的部件將被標以相同的附圖標記，并且將忽略對其的重復解釋。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的多波段天線。在該實施例中，用于低頻波段的第一天線元件20包括一端“a”，其電氣連接到電力饋送點12；垂直于接地導體14延伸的部分“ai”和連接到部分“ai”并且平行與接地導體14延伸的部分“ij”；以及另一端“j”，其并不電氣連接到接地導體14而是電氣斷開。第一天線元件20的傳導路徑“aij”的電長度設置為高頻波段的1/2波長。
另一方面，用于高頻波段的第二天線元件22包括一端“a”，其電氣連接到電力饋送點12；垂直于接地導體14延伸的部分“ak”；連接到部分“ak”并且平行與接地導體14延伸的部分“kl”；以及連接到部分“kl”并且垂直于接地導體14延伸的部分“l(fā)m”。端“a”和“m”都電氣連接到接地導體14從而接地。第二天線元件22的傳導路徑“aklm”的電長度設置為低頻波段的1/4波長。
第一天線元件20的部分“ai”的長度設置為比第二天線元件22的部分“ak”的長度長。第一天線元件20和第二天線元件22放置得使得兩個部分“ak”和“kl”被第一天線元件20覆蓋。
在該實施例中，第一天線元件20的阻抗在高頻波段無限，第二天線元件22的阻抗在低頻波段無限。因此，當天線作為用于低頻波段和高頻波段的多波段天線工作時，第一天線元件20和第二天線元件22彼此不相干擾，天線可以獨立工作。因此，不會出現(xiàn)由于類似相關技術天線的互擾而造成的增益失真。
當有必要在上述配置中彼此匹配第一和第二天線元件20、22的輸入/輸出阻抗和電力饋送點12的輸入/輸出阻抗時，可以在第一和第二天線元件20、22的端“a”與電力饋送點12之間放置匹配電路24，如圖2所示。作為匹配電路24的一個示例，如圖3所示，其由適當?shù)腖C電路組成。
通過這種配置，第一和第二天線元件20、22的電長度被設置得使得低頻波段是GSM波段，高頻波段是低頻波段2倍的DCS波段和PCS波段。然后，測量其VSWR特性。結(jié)果，獲得了滿意的特性GSM波段的頻率范圍880到960MHz的VSWR為2或更小，如圖4所示。覆蓋DCS波段和PCS波段的頻率范圍1710到1990MHz的VSWR約為4或更小。因此，獲得的結(jié)果為天線可以足夠用作用于GSM和DCS波段和/或PCS波段的多波段天線。在接收效率方面，如圖5的(1)所示，作為平均效率，GSM波段是88.95％，DCS波段是57.29％，PCS波段是48.78％，在任何頻率波段都可以獲得足夠的天線效率。
接下來，將描述本發(fā)明的第二實施例。與第一實施例中相似的部件將被標以相同的附圖標記，并且將忽略對其的重復解釋。
在該實施例中，如圖6所示，用于高頻波段的第二天線元件26的部分“ak”是通過使用與用于低頻波段的第一天線元件20的部分“ai”的一部分共用的傳導路徑而形成的。用于低頻波段的第一天線元件20與第一實施例相同。第二天線元件26包括部分“ak”，垂直于接地導體14延伸；部分“kl”，其連接到部分“ak”且平行于接地導體14延伸；以及部分“l(fā)m”，其連接到部分“kl”且垂直于接地導體14延伸。
在公共傳導路徑“ak”中，第一天線元件20的阻抗在高頻是無限的，第二天線元件26的阻抗在低頻是無限的。因此，第一和第二天線元件20、26彼此不相干擾，可以彼此獨立工作。因此，不會像相關技術天線那樣出現(xiàn)由于互相干擾而引起的增益失真。進一步地，由于部分“ak”是第一和第二天線元件20、26共享的，天線能夠易于在尺寸上被縮小。
當有必要在上述配置中彼此匹配第一和第二天線元件20、26的輸入/輸出阻抗和電力饋送點12的輸入/輸出阻抗時，可以在第一和第二天線元件20、26的端“a”與電力饋送點12之間放置匹配電路24，如圖7所示。匹配電路24，如圖8所示，由適當?shù)腖C電路組成。組成電路的元件的每個值要基于公共傳導路徑的電長度“ak”進行調(diào)整。
通過這種配置，第一和第二天線元件20、26的電長度被設置得使得低頻波段是GSM波段，高頻波段是低頻波段2倍的DCS波段和PCS波段，并且進一步地，變化公共傳導路徑的電長度“ak”并且適當?shù)卦O置匹配電路24的常數(shù)。然后，測量其VSWR特性。
結(jié)果，當公共傳導路徑的電長度“ak”設置為高頻波段的1/32波長時，獲得了滿意的特性GSM波段的頻率范圍880到960MHz的VSWR為2或更小，如圖9所示。覆蓋DCS波段和PCS波段的頻率范圍1710到1990MHz的VSWR約為4或更小。獲得的結(jié)果為天線可以足夠用作用于GSM和DCS波段和/或PCS波段的多波段天線。在接收效率方面，如圖5的(2)所示，作為平均效率，GSM波段是87.13％，DCS波段是57.51％，PCS波段是46.37％，在任何頻率波段都可以獲得足夠的天線效率。
當公共傳導路徑的電長度“ak”設置為高頻波段的1/16波長(圖10顯示了該情況下匹配電路24的一個示例)時，獲得了滿意的特性GSM波段的頻率范圍880到960MHz的VSWR約為2或更小，如圖11所示。覆蓋DCS波段和PCS波段的頻率范圍1710到1990MHz的VSWR約為4或更小。獲得的結(jié)果為天線可以足夠用作用于GSM和DCS波段和/或PCS波段的多波段天線。在接收效率方面，如圖5的(3)所示，作為平均效率，GSM波段是86.11％，DCS波段是59.79％，PCS波段是48.87％，在任何頻率波段都可以獲得足夠的天線效率。
當公共傳導路徑的電長度“ak”設置為高頻波段的3/32波長(圖12顯示了該情況下匹配電路24的一個示例)時，獲得了滿意的特性GSM波段的頻率范圍880到960MHz的VSWR為2或更小，如圖13所示。覆蓋DCS波段和PCS波段的頻率范圍1710到1990MHz的VSWR約為4或更小。獲得的結(jié)果為天線可以足夠用作用于GSM和DCS波段和/或PCS波段的多波段天線。在接收效率方面，如圖5的(4)所示，作為平均效率，GSM波段是85.77％，DCS波段是53.91％，PCS波段是44.96％，在任何頻率波段都可以獲得足夠的天線效率。
當公共傳導路徑的電長度“ak”設置為高頻波段的1/8波長(圖14顯示了該情況下匹配電路24的一個示例)時，獲得了滿意的特性GSM波段的頻率范圍880到960MHz的VSWR為2或更小，如圖15所示。覆蓋DCS波段和PCS波段的頻率范圍1710到1990MHz的VSWR約為4或更小。進一步地，獲得的結(jié)果為天線可以足夠用作用于GSM和DCS波段和/或PCS波段的多波段天線。在接收效率方面，如圖5的(5)所示，作為平均效率，GSM波段是84.84％，DCS波段是53.52％，PCS波段是45.11％，在任何頻率波段都可以獲得足夠的天線效率。
但是，當公共傳導路徑的電長度“ak”設置為高頻波段的5/32波長(圖16顯示了該情況下匹配電路24的一個示例)時，GSM波段的頻率范圍880到960MHz的VSWR遠大于2，如圖17所示。覆蓋DCS波段和PCS波段的頻率范圍1710到1990MHz的VSWR遠大于4。天線不足以用作用于GSM和DCS波段和/或PCS波段的多波段天線。在接收效率方面，如圖5的(6)所示，作為平均效率，GSM波段是81.70％，DCS波段是46.33％，因此在這些頻率范圍內(nèi)，接收效率不存在問題。但是，由于PCS波段的平均效率是39.47％，接收效率不足夠。因此，公共傳導路徑的適當電長度“ak”是高頻波段的1/8或更小波長。
在第二實施例中，第二天線元件26的部分“ak”是通過使用與第一天線元件20的垂直部分“ai”共用的傳導路徑而形成的。但是，只有第二天線元件26的部分“ak”的一部分可以通過使用公共傳導路徑而形成。
在上面的實施例中，在頻率范圍方面，GSM波段被設置為低頻波段，DCS和PCS波段被設置為高頻波段。但是，PDC 800MHz波段、GSM波段、以及AMPS波段中任何一個都可以被設置為低頻波段，PDC1.5GHz波段、DCS波段、以及PCS波段中任何一個都可以被設置為高頻波段。此外，低頻波段和高頻波段中每一個都可以包含在多個頻率波段中。進一步地，低頻波段和高頻波段不限于蜂窩電話的頻率波段。實際上，可以選擇用于另外的移動通信的頻率波段。
盡管上面僅僅詳細描述了本發(fā)明的某些示例實施例，但本領域技術人員將易于認識到，在示例實施例中可能有許多的修改，而在實質(zhì)上并不會背離本發(fā)明的新穎性教導和優(yōu)點。因此，希望所有這樣的修改都被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在此，將2006年4月19日提交的日本專利申請2006-115489公開的內(nèi)容，包括其說明書、附圖和權利要求，都并入本發(fā)明中作為參考。
權利要求
1.一種多波段天線，適于在第一頻率波段和第二頻率波段中工作，其中第二頻率波段高于第一頻率波段，所述多波段天線包括電力饋送點；接地導體；第一天線元件，適于工作于第一頻率波段，具有電氣連接到電力饋送點的第一端和電氣斷開的第二端；以及第二天線元件，適于工作于第二頻率波段，具有電氣連接到電力饋送點的第三端和電氣連接到接地導體的第四端，其中第一天線元件的電長度設置為第二頻率波段的1/2波長，第二天線元件的電長度設置為第一頻率波段的1/4波長。
2.如權利要求1所述的多波段天線，其中所述第二頻率波段是第一頻率波段的二倍。
3.如權利要求1所述的多波段天線，其中，距離第一天線元件的第一端的電長度為第二頻率波段的1/8波長或更短的部分與距離第二天線元件的第三端的電長度為第二頻率波段的1/8波長或更短的部分共享一公共傳導路徑。
4.如權利要求1所述的多波段天線，其中所述第一天線元件包括垂直于接地導體延伸以便包括所述第一端的第一部分，以及從所述第一部分繼續(xù)且平行于接地導體延伸以便包括所述第二端的第二部分；所述第二天線元件包括垂直于接地導體延伸以便包括所述第三端的第三部分，從所述第三部分繼續(xù)且平行于接地導體延伸的第四部分，以及從所述第四部分繼續(xù)且垂直于接地導體延伸以便包括所述第四端的第五部分；以及所述第一天線元件覆蓋所述第二天線元件的所述第三部分以及至少一部分所述第四部分。
5.如權利要求1所述的多波段天線，進一步包括匹配電路，電氣連接電力饋送點以及第一天線元件的第一端和第二天線元件的第三端中每一端，所述匹配電路用于匹配電力饋送點的阻抗以及第一天線元件和第二天線元件中每一天線元件的阻抗。
6.如權利要求1所述的多波段天線，其中第一頻率波段是PDC 800MHz波段、GSM波段和AMPS波段之一；以及第二頻率波段是PDC 1.5GHz波段、DCS波段和PCS波段之一。
全文摘要
一種多波段天線，適于在第一頻率波段和第二頻率波段中工作，其中第二頻率波段高于第一頻率波段。第一天線元件適于工作于第一頻率波段，具有電氣連接到電力饋送點的第一端和電氣斷開的第二端。第二天線元件適于工作于第二頻率波段，具有電氣連接到電力饋送點的第三端和電氣連接到接地導體的第四端。第一天線元件的電長度設置為第二頻率波段的1/2波長，第二天線元件的電長度設置為第一頻率波段的1/4波長。
文檔編號H01Q1/27GK101060204SQ20071009665
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月19日 優(yōu)先權日2006年4月19日
發(fā)明者押山正, 水野浩年, 鈴木裕介 申請人:株式會社友華