專(zhuān)利名稱：移動(dòng)寬帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及天線，更具體地涉及用于與移動(dòng)平臺(tái)一起使用的寬帶單 極天線，這樣的天線可安裝至汽車(chē)或車(chē)輛的車(chē)頂、引擎罩、行李箱蓋等。
背景技術(shù)：
該部分的陳述僅提供與本公開(kāi)相關(guān)的背景信息，有可能并不構(gòu)成現(xiàn) 有技術(shù)。
利用蜂窩電話通信是個(gè)人遠(yuǎn)程通信中日益增長(zhǎng)的部分。各種蜂窩網(wǎng) 絡(luò)設(shè)置就位以允許在例如不同蜂窩電話用戶之間進(jìn)行通信。然而，隨著 蜂窩通信的增多，網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商研制出不同的操作標(biāo)準(zhǔn)，尤其是指擴(kuò)展到
不同無(wú)線頻帶的操作。例如，高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)(AMPS)在800兆赫 (MHz)頻帶中操作。全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)在歐洲通常在900MHz 和1800MHz頻帶中操作，而在美國(guó)通常在850MHz和l卯0MHz頻帶中 操作。個(gè)人通信服務(wù)(PCS)在1900MHz頻帶中操作。通用移動(dòng)通信系 統(tǒng)(UMTS)對(duì)于上行鏈路在1900MHz至1980MHz頻帶中操作，對(duì)于 下行鏈路在2110MHz和2170MHz頻帶中操作。
使車(chē)輛中可應(yīng)用蜂窩通信非常重要。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可將具有一 個(gè)或多個(gè)天線的天線系統(tǒng)安裝至汽車(chē)的大致平坦的和/或金屬的表面(例 如車(chē)頂、引擎罩、行李箱等)上，以接收不同的蜂窩頻率并使蜂窩電話 用戶能與例如其它蜂窩電話用戶通信。不過(guò)，通常為了使用戶接收不止 一個(gè)頻帶(例如，基于不止一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)等)，天線系統(tǒng)包括構(gòu)造成接收 一個(gè)或多個(gè)期望頻帶的多個(gè)天線。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開(kāi)的各個(gè)方面，提供了適用于與移動(dòng)平臺(tái)一起使用的模壓?jiǎn)螛O寬帶天線的示例性實(shí)施方式。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，模壓?jiǎn)螛O 天線桿具有結(jié)合至單個(gè)饋源的兩個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)體。這些導(dǎo)體在所述單個(gè) 饋源的連接點(diǎn)上方的預(yù)定高度處相結(jié)合。在這些導(dǎo)體之間還具有預(yù)定間 隔。
另一示例性實(shí)施方式提供一種天線組件，該天線組件用于安裝至車(chē) 體壁，在該天線組件安裝至該車(chē)體壁之后，該車(chē)體壁可作為該天線組件 的大的電接地平面。該天線組件大體上包括模壓金屬單極天線桿。該天 線桿可包括第一導(dǎo)體，該第一導(dǎo)體被調(diào)節(jié)至至少一個(gè)電諧振頻率，用于
在從約800MHz至約1000MHz范圍的帶寬內(nèi)操作。該天線桿還可包括第 二導(dǎo)體，該第二導(dǎo)體被調(diào)節(jié)至至少一個(gè)電諧振頻率，用于在從約1650MHz 至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)操作。開(kāi)口槽可在所述第一導(dǎo)體和所述第二 導(dǎo)體之間至少局部延伸以提供阻抗匹配。當(dāng)所述天線桿電聯(lián)接至大的電 接地平面時(shí)，所述天線桿在從約800MHz至約1000MHz范圍的帶寬內(nèi)的 頻率下以及在從約1650MHz至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下，具 有約為2: 1以下的電壓駐波比(VSWR)。
另一示例性實(shí)施方式包括一種用于天線組件的模壓金屬單極天線 桿，該天線組件用于安裝至車(chē)體壁，在該天線組件安裝至該車(chē)體壁之后， 該車(chē)體壁可作為該天線組件的大的電接地平面。該模壓金屬單極天線桿
大體上包括第一導(dǎo)體，該第一導(dǎo)體被調(diào)節(jié)成接收第一頻帶寬度內(nèi)的電 諧振頻率；以及第二導(dǎo)體，該第二導(dǎo)體被調(diào)節(jié)成接收與所述第一頻帶寬 度不同的第二頻帶寬度內(nèi)的電諧振頻率。所述第一和第二導(dǎo)體可大致遠(yuǎn) 離基部延伸。開(kāi)口槽可從所述基部開(kāi)始大致在所述第一導(dǎo)體和所述第二 導(dǎo)體之間延伸。該開(kāi)口槽為所述天線組件提供阻抗匹配。
再一示例性實(shí)施方式包括一種用于天線組件的模壓金屬單極天線 桿，該天線組件用于安裝至車(chē)體壁，在該天線組件安裝至該車(chē)體壁之后， 該車(chē)體壁可作為該天線組件的大的電接地平面。該模壓金屬單極天線桿
大體上包括第一導(dǎo)體，該第一導(dǎo)體被調(diào)節(jié)至至少一個(gè)電諧振頻率，用 于在從約800MHz至約1000MHz范圍的帶寬內(nèi)操作；以及第二導(dǎo)體，該 第二導(dǎo)體被調(diào)節(jié)至至少一個(gè)電諧振頻率，用于在從約1650MHz至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)操作。開(kāi)口槽可在所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體 之間至少局部延伸以提供阻抗匹配。該天線桿可構(gòu)造成在從約800MHz 至約1000MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下以及在從約1650MHz至約 2700MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下，在約零度的仰角時(shí)，具有約負(fù)5dBi 以上的平均垂直增益。
又一示例性實(shí)施方式包括一種天線組件，該天線組件用于安裝至車(chē) 體壁，在該天線組件安裝至該車(chē)體壁之后，該車(chē)體壁可作為該天線組件 的大的電接地平面。該天線組件大體上包括由一片金屬模壓而成的單極 天線桿。該天線桿可被調(diào)節(jié)成用于在從約800MHz至約1000MHz范圍的 帶寬內(nèi)的頻率下以及在從約1650MHz至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻 率下操作。
從這里提供的描述將會(huì)清楚其它應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)當(dāng)理解，這些描述和 具體實(shí)施例僅用于說(shuō)明之目的，而不意圖限制本公開(kāi)的范圍。


這里所述的圖僅用于說(shuō)明之目的，而絕不意圖限制本公開(kāi)的范圍。 圖1是安裝至機(jī)動(dòng)車(chē)輛車(chē)頂?shù)母鶕?jù)示例性實(shí)施方式的天線組件的立
體圖2是圖1中所示的天線組件的立體圖，其中天線組件的罩從天線 組件拆除以示出其天線桿；
圖3是圖2中所示的天線組件的另一立體圖； 圖4是圖3中所示的天線組件的側(cè)視圖5是圖3中所示天線組件的分解立體圖，進(jìn)一步示出天線組件的 底座、印刷電路板、天線桿以及罩之間的關(guān)系； 圖6是圖5中所示的天線組件的分解側(cè)視圖； 圖7是圖5中所示的天線組件的仰視分解立體圖； 圖8是圖1至圖7中所示的天線組件的天線桿的立體圖； 圖9是圖8中所示的天線桿的左側(cè)視圖； 圖10是圖8中所示的天線桿的右側(cè)視圖；圖11是圖8中所示的天線桿的前端視圖； 圖12是圖8中所示的天線桿的后端視圖； 圖13是圖8中所示的天線桿的俯視圖； 圖14是圖8中所示的天線桿的仰視圖15是示出用于圖1至圖7中所示的示例性天線組件在約700MHz 至約2700MHz的頻帶寬度上的電壓駐波比(VSWR)的曲線圖，并指出 在該頻帶寬度上VSWR為2: l的位置；
圖16至圖30示出在將圖8至圖14所示的示例性天線桿垂直置于直 徑為一米的大致圓形接地平面的中心附近并電聯(lián)接時(shí)，對(duì)于AMPS系統(tǒng) 的選擇頻率，該天線桿的輻射圖31是表示對(duì)于圖16至圖30的輻射圖，在零仰角時(shí)的平均增益(垂 直增益)曲線圖32至圖46示出在將圖8至圖14所示的示例性天線桿垂直置于直 徑為一米的大致圓形接地平面的中心附近并電聯(lián)接時(shí)，對(duì)于GSM 900系 統(tǒng)的選擇頻率，該天線桿的輻射圖47是表示對(duì)于圖32至圖46的輻射圖，在零仰角時(shí)的平均增益(垂 直增益)曲線圖48至圖65示出在將圖8至圖14所示的示例性天線桿垂直置于直 徑為一米的大致圓形接地平面的中心附近并電聯(lián)接時(shí)，對(duì)于GSM 1800 系統(tǒng)的選擇頻率，該天線桿的輻射圖66是表示對(duì)于圖48至圖65的輻射圖，在零仰角時(shí)的平均增益(垂 直增益)曲線圖67至圖80示出在將圖8至圖14所示的示例性天線桿垂直置于直 徑為一米的大致圓形接地平面的中心附近并電聯(lián)接時(shí)，對(duì)于PCS系統(tǒng)的 選擇頻率，該天線桿的輻射圖81是表示對(duì)于圖67至圖80的輻射圖，在零仰角時(shí)的平均增益(垂 直增益)曲線圖82至圖95示出在將圖8至圖14所示的示例性天線桿垂直置于直 徑為一米的大致圓形接地平面的中心附近并電聯(lián)接時(shí)，對(duì)于UMTS系統(tǒng)的選擇頻率，該天線桿的輻射圖；以及
圖96是表示對(duì)于圖82至圖95的輻射圖，在零仰角時(shí)的平均增益(垂 直增益)曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下說(shuō)明在本質(zhì)上僅是說(shuō)明性的，絕不意圖限制本公開(kāi)及其應(yīng)用或 使用。應(yīng)當(dāng)理解，在所有附圖中，相同附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的部件 和特征。
現(xiàn)在參照附圖，圖1至圖3示出安裝至機(jī)動(dòng)車(chē)輛105的車(chē)頂103的 示例性天線組件101，其實(shí)施本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)方面。在其它示例性實(shí) 施方式中，天線組件101可安裝在其它位置，例如安裝在機(jī)動(dòng)車(chē)輛的行 李箱上等。在其它別的示例性實(shí)施方式中，天線組件101可安裝至其它 移動(dòng)平臺(tái)，例如公共汽車(chē)、卡車(chē)、船舶等。
如圖1中所示，天線組件101安裝在車(chē)輛105的車(chē)頂103上，朝向 車(chē)輛的后窗107。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，組件101沿車(chē)頂103的縱向 中心線安裝在后窗107前大約150毫米處。在其它示例性實(shí)施方式中， 組件101可安裝在距后窗107多于過(guò)或少于150毫米的位置處，并且/或 者組件101可相對(duì)于車(chē)頂?shù)目v向中心線斜著安裝。
罩109幫助保護(hù)封裝在罩內(nèi)的組件101的部件，防止污染物(例如， 灰塵、濕氣等)侵入內(nèi)封裝物。在示出的實(shí)施方式中，罩109內(nèi)的部件 由罩基本密封。罩109還可為組件101提供在美學(xué)上令人愉悅的外觀， 并構(gòu)造有空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)造。罩109可由各種材料形成，在其它合適材料 之中例如有聚合體、聚氨酯、塑性材料(例如，聚碳酸酯共混物、聚碳 酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)共混物等)、玻璃強(qiáng)化塑性材料、 合成樹(shù)脂材料、熱塑性材料(例如，通用電氣塑料公司的Gdoy⑧XP4034 樹(shù)脂等)。
如圖2和圖3中所示，天線組件101包括底座111 (廣義上說(shuō)為支撐 件)，其可安裝至車(chē)輛105的車(chē)頂103。天線組件101還包括連接至底座 111的天線桿113。在所示實(shí)施方式中，罩109裝配在天線桿113上方并固定至底座111。在一些示例性實(shí)施方式中，罩109可卡合配合至底座 111。在其他一些示例性實(shí)施方式中，可使用機(jī)械緊固件(例如，螺釘、
其它緊固裝置等)將罩109固定至底座111。在其它別的示例性實(shí)施方式 中，罩109可直接連接至車(chē)輛105的車(chē)頂103。替換實(shí)施方式可包括用于 將罩109附接至底座111或車(chē)頂103的其它手段，例如超聲波焊接、溶 劑焊接、熱熔、閂鎖、卡口連接、鉤連接、集成緊固特征等。其它別的 另選實(shí)施方式可包括與這里所示形狀不同的罩。此外，底座111可由與 用于形成罩109的材料類(lèi)似的材料形成。另選的是，底座111可由鋼、 鋅或其它材料(包括復(fù)合材料)通過(guò)合適的成形過(guò)程(例如模鑄過(guò)程) 而形成。
在一些示例性實(shí)施方式中，可在底座111與車(chē)輛105的車(chē)頂103之 間設(shè)置密封件(例如，O形環(huán)、可彈性壓縮的彈性或泡沫墊圈等)，以使 底座相對(duì)于車(chē)頂基本密封。還可在罩109與底座111之間設(shè)置密封件， 以使罩相對(duì)于底座基本密封。
如圖3和圖5至圖7所示，示出的天線桿113連接至印刷電路板 (PCB) 115，例如雙面PCB。 PCB 115由底座111支撐，并且例如通過(guò) 釬焊而連接至天線桿113。例如，天線桿113具有彎曲或成形突片117， 該突片可提供用于將天線桿113釬焊至PCB 115的區(qū)域。天線桿113還 可包括向下延伸的突起119，該突起119可至少局部接收在PCB 115中的 對(duì)應(yīng)開(kāi)口 121內(nèi)，以例如與PCB 115的相對(duì)側(cè)上的PCB部件形成電連接。 另選的是，其它實(shí)施方式可包括用于將天線桿113釬焊或連接至PCB 115 的其它手段。
在一些示例性實(shí)施方式中，可將電連接器(未示出)附接至PCB 115， 以通過(guò)底座111中的開(kāi)口 123將天線桿113聯(lián)接至車(chē)輛105中的合適通 信鏈路(例如，同軸線纜等)。以這種方式，PCB 115可接收來(lái)自天線桿 113的信號(hào)輸入，處理該信號(hào)輸入，并將處理過(guò)的信號(hào)輸入傳輸至合適通 信鏈路。另選地或另外，PCB 115可處理將要經(jīng)由或通過(guò)天線桿113發(fā)射 的信號(hào)輸入。因此，應(yīng)理解，天線桿可接收和/或發(fā)射無(wú)線信號(hào)。在這些 實(shí)施方式中的某些實(shí)施方式中，電連接器可以是附接至PCB U5的ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)標(biāo)準(zhǔn)連接器或者Fakra連接器。因此，同軸線纜(或 其它合適通信鏈路)可相對(duì)容易地連接至電連接器并用于將由天線桿113 接收到的信號(hào)傳輸至車(chē)輛105中的另一裝置，例如蜂窩電話接收器。在 這樣的實(shí)施方式中，與那些需要定制設(shè)計(jì)和工具以在天線組件101和線 纜之間形成電連接的天線安裝相比，標(biāo)準(zhǔn)ISO電連接器或Fakra連接器 的使用可允許降低成本。此外，可由安裝人員實(shí)現(xiàn)通信鏈路與天線組件 的電連接器之間的插接式電連接，而不需要使安裝人員不得不穿過(guò)車(chē)體 壁進(jìn)行復(fù)雜繞線或鋪設(shè)線纜。因此，插接式電連接對(duì)于安裝人員來(lái)說(shuō)可 不需要任何專(zhuān)用技術(shù)和/或?qū)I(yè)操作而容易地實(shí)現(xiàn)。替換實(shí)施方式可包括 利用除標(biāo)準(zhǔn)ISO電連接器、Fakra連接器和同軸線纜之外的其它類(lèi)型的電 連接器和通信鏈路(例如，尾纖連接器等)。
如圖4中可見(jiàn)，天線桿113包括兩個(gè)共面導(dǎo)體125和127 (或輻射元 件)，它們?cè)谔炀€桿的基部129處結(jié)合并布置在車(chē)輛105的車(chē)頂103上方 的預(yù)定高度處。導(dǎo)體125和127遠(yuǎn)離車(chē)頂103大致垂直延伸，這里車(chē)頂 用作所安裝的天線桿113的接地平面，以改善信號(hào)接收。由于車(chē)頂103 的尺寸，與天線桿113的工作波長(zhǎng)相比，借此設(shè)置的接地平面不應(yīng)視為 可忽略。相比之下，與手持式蜂窩電話的天線關(guān)聯(lián)的接地平面通?？珊?略。
在所示實(shí)施方式中，基部129及所結(jié)合的導(dǎo)體125和127布置在車(chē) 輛105的車(chē)頂103上方約7毫米處(例如，底座111可在車(chē)頂上方約6.2 毫米處支撐PCB 115， PCB 115的厚度可為約0.8毫米)。在其它示例性 實(shí)施方式中，基部129及所結(jié)合的導(dǎo)體125和127可布置在車(chē)輛105的 車(chē)頂103上方多于或少于約7毫米的位置處。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8至圖14所示的天線桿113,可看出第一導(dǎo)體125為大 致球莖形，第二導(dǎo)體127為大致弓形并且是細(xì)長(zhǎng)的。第二導(dǎo)體127包括 第一細(xì)長(zhǎng)部分131和第二細(xì)長(zhǎng)部分133。第一細(xì)長(zhǎng)部分131在基部129處 結(jié)合至第一導(dǎo)體125的下部，并大致沿第一導(dǎo)體的第一邊緣135延伸。 在第一導(dǎo)體125和第二導(dǎo)體127之間限定開(kāi)口槽137，用于分隔或分離第 一導(dǎo)體125和第二導(dǎo)體127。幵口槽137優(yōu)選構(gòu)造成提供阻抗匹配。具有匹配阻抗通常會(huì)改善天線組件101的功率傳輸。相反，具有失配阻抗的
天線組件傾向于具有更高的電壓駐波比(VSWR)以及降低的功率傳輸， 從而具有更低的增益。與其中由PCB提供阻抗匹配的那些現(xiàn)有天線組件 相比，在這里公開(kāi)的各種實(shí)施方式中，由開(kāi)口槽137實(shí)現(xiàn)或提供天線組 件101的阻抗匹配。
第二導(dǎo)體127的第二細(xì)長(zhǎng)部分133從第一細(xì)長(zhǎng)部分131延伸，使得 在第一細(xì)長(zhǎng)部分131和第二細(xì)長(zhǎng)部分133之間限定鈍角147，從而使第二 導(dǎo)體127具有大致弓形形狀(例如參見(jiàn)圖9)。第二部分133大致沿著第 一導(dǎo)體125的第一邊緣135繼續(xù)延伸，從而在二者之間仍大致限定開(kāi)口 槽137。第二部分133大致在第一導(dǎo)體125上方并橫跨第一導(dǎo)體125的寬 度寬度延伸，在其終止之處，形成其中第二導(dǎo)體127在第一導(dǎo)體125的 第一邊緣135附近局部繞第一導(dǎo)體125延伸的構(gòu)造。
參照?qǐng)D9和圖10，所示天線桿113的尺寸設(shè)定成使得其整體垂直高 度149約為57毫米，整體寬度151約為41毫米。開(kāi)口槽137 (分離第一 導(dǎo)體125和第二導(dǎo)體127)的尺寸設(shè)定成使得開(kāi)口槽137的寬度153約為 兩毫米。在一些示例性實(shí)施方式中，天線桿113的垂直高度可小于或大 于約57毫米，并且/或者其寬度可小于或大于約41毫米。此外，其它實(shí) 施方式可包括由寬度小于或大于約兩毫米的開(kāi)口槽分開(kāi)的兩個(gè)或更多個(gè) 導(dǎo)體。在其它示例性實(shí)施方式中，第二導(dǎo)體的第一細(xì)長(zhǎng)部分的尺寸可設(shè) 定為長(zhǎng)度155約為29毫米，并且第二細(xì)長(zhǎng)部分的尺寸可設(shè)定為長(zhǎng)度157 約為44毫米。在其它別的實(shí)施方式中，球莖形第一導(dǎo)體的半徑尺寸159 可為約12毫米。在進(jìn)一步的示例性實(shí)施方式中，由第二導(dǎo)體127的第一 細(xì)長(zhǎng)部分131和第二細(xì)長(zhǎng)部分133形成的鈍角147可為約125度。其它 示例性實(shí)施方式可具有不同尺寸的第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體。該段中提供的 尺寸(這里公開(kāi)的所有尺寸都是如此)僅用于說(shuō)明之目的而非限制。
球莖形第一導(dǎo)體125優(yōu)選被調(diào)節(jié)成在從約1650MHz至約2700MHz 范圍的帶寬上接收電諧振頻率，這包括與GSM 1800、 PCS、 GSM 1900 和UMTS系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的頻率。細(xì)長(zhǎng)的第二導(dǎo)體127優(yōu)選被調(diào)節(jié)成在從約 800MHz至約1000MHz范圍的帶寬上接收電諧振頻率，這包括與AMPS、GSM 850和GSM900系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的頻率。因此，所公開(kāi)的天線桿113被調(diào) 整成在兩個(gè)不同的或者說(shuō)不重疊的帶寬內(nèi)的頻率下操作。也就是說(shuō)，所 公開(kāi)的天線桿113被調(diào)節(jié)成在從約800MHz至約lOOOMHz范圍的一個(gè)帶 寬內(nèi)的頻率下操作，但是所公開(kāi)的天線桿113還被調(diào)節(jié)成在約1650MHz 至約2700MHz范圍的另一帶寬內(nèi)的頻率下操作。此時(shí)應(yīng)當(dāng)理解，所公開(kāi) 的天線桿113能夠進(jìn)行超寬頻帶操作，從而接收基本覆蓋當(dāng)前使用的不 同蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線頻率帶，例如AMPS、 GSM900、 GSM 1800、 PCS、 UMTS、 WiFi、 WiMax等。在其它示例性實(shí)施方式中，天線桿可以被調(diào) 節(jié)成在從約850MHz至約950MHz范圍的第一帶寬內(nèi)的頻率下以及在從 約1700MHz至約2650MHz的第二帶寬內(nèi)的頻率下操作。
繼續(xù)參照?qǐng)D8至圖14，天線桿113相對(duì)較薄，且基本為平面型。天 線桿113優(yōu)選由模壓加工形成，例如利用沖壓工具從一片材料沖出期望 的天線桿形狀。模壓加工將天線桿113的第一和第二導(dǎo)體整塊地或一體 地形成為單件材料?？捎珊穸葹?5GA的AISI 1006鋼制備材料片。在其 它示例性實(shí)施方式中，可由包括銅、黃銅、錫、銀、金等材料或其它合 適的導(dǎo)電材料制備材料片。在其它別的示例性實(shí)施方式中，可單獨(dú)形成 這些導(dǎo)體，然后將其分別附接至用于安裝至車(chē)輛105的車(chē)頂103的基部， 或任何其它合適的安裝位置。
在所示實(shí)施方式中，天線組件101安裝至車(chē)輛105的車(chē)頂103，從 而使天線桿113大致垂直取向，并且大致垂直于車(chē)頂。車(chē)頂103用作天 線桿113的接地平面，并改善無(wú)線信號(hào)的接收。具體地說(shuō)，相對(duì)較大尺 寸的接地平面(例如，車(chē)頂103等)會(huì)改善頻率通常較低的無(wú)線信號(hào)的 接收。而且，與天線桿113的操作波長(zhǎng)相比，大尺寸的接地平面(例如， 車(chē)頂103等)不應(yīng)視為可忽略。
由于天線桿113大致固定在其垂直位置，垂直增益是重要特征，因 為其代表天線桿113接收來(lái)自大致垂直高處的蜂窩信號(hào)的能力。具體地 說(shuō)，在從車(chē)輛視點(diǎn)距方位面或水平面零度、五度和十度處測(cè)得的天線桿 平均垂直增益在汽車(chē)工業(yè)中往往很重要，這是因?yàn)樵谶@些角度處，天線 桿會(huì)從遠(yuǎn)距離處的蜂窩電話接收器接收信號(hào)并/或向其發(fā)射信號(hào)。期望具有較大平均垂直增益的天線桿。更具體地說(shuō)，期望平均垂直增益在四分 之一波長(zhǎng)單極天線的3dB (分貝)對(duì)應(yīng)測(cè)量增益內(nèi)的天線桿。與微帶型
天線相比，這里公開(kāi)的單極天線桿113在低仰角時(shí)(例如，從車(chē)輛視點(diǎn)
距方位面或水平面零度至三十度)提供了改進(jìn)的平均垂直增益性能和垂 直極化增益。
對(duì)于示例性天線桿113來(lái)說(shuō)，在從車(chē)輛視點(diǎn)距方位面或水平面約為 零度的仰角測(cè)定時(shí)，在從約800MHz至約lOOOMHz以及在從約1650MHz 至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下，平均垂直增益約為負(fù)5dBi (各向 同性相對(duì)分貝)或更高。在一些實(shí)施方式中，在以約25度至約45度范 圍內(nèi)的仰角進(jìn)行測(cè)量時(shí)，天線桿113在從約800MHz至約lOOOMHz以及 從約1650MHz至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)具有高達(dá)4dBi的平均垂直增
ml o
圖32至95示出在將天線桿113 (圖8至圖14)垂直置于直徑為一 米的大致圓形接地平面的中心附近并電聯(lián)接時(shí)，天線桿113的平均垂直 增益測(cè)量。圖32至46示出對(duì)于GSM900系統(tǒng)的選擇頻率，示例性天線 桿113的輻射圖。圖47是表示對(duì)于圖32至46的輻射圖，在零仰角時(shí)的 平均增益(垂直增益)的曲線圖。圖48至65表示對(duì)于GSM 1800系統(tǒng) 的選擇頻率，示例性天線桿H3的輻射圖。圖66是對(duì)于圖48至65的輻 射圖，在零仰角時(shí)的平均增益(垂直增益)的曲線圖。圖67至80表示 對(duì)于PCS系統(tǒng)的選擇頻率，示例性天線桿113的輻射圖。圖81是對(duì)于圖 67至80的輻射圖，在零仰角時(shí)的平均增益(垂直增益)曲線圖。圖82 至95表示對(duì)于UMTS系統(tǒng)的選擇頻率，示例性天線桿113的輻射圖。圖 96是對(duì)于圖82至95的輻射圖，在零仰角時(shí)的平均增益(垂直增益)的 曲線圖。
電壓駐波比(VSWR)是天線組件的天線桿的另一可測(cè)量特征，其 可用于表示接收質(zhì)量。VSWR表示由反射波引起的千涉，并可用作在將 天線桿113連接至車(chē)輛105內(nèi)的通信鏈路的傳輸線路內(nèi)來(lái)回反彈的反射 波的指標(biāo)。當(dāng)天線桿用在上行鏈路發(fā)射模式中時(shí)，VSWR通常是最重要 的。在這樣的情況下，會(huì)想要使反射回發(fā)射器的功率最小(或者至少減少)，以有助于保護(hù)接收器不受損壞或者防止性能變差。理論上，VSWR 為1: 1代表天線元件的理想匹配。但是實(shí)際上，VSWR為2: 1是可接
受的。更高的VSWR會(huì)預(yù)示天線桿的信號(hào)接收變差。
以下參照?qǐng)D15，在曲線圖141中以曲線143示出了在將天線桿113 大致垂直置于直徑為一米的大致圓形接地平面的中心附近的情況下測(cè)量 或測(cè)定時(shí)，在頻帶寬度為約700MHz至約2700MHz上示例性天線組件101 的VSWR。如這里指出的，天線組件101可安裝至車(chē)頂103，于是車(chē)頂 103作為天線組件101的接地平面。車(chē)頂103被視為大的電接地平面。
如圖15中所示，在天線桿113電聯(lián)接至大的電接地平面(例如，車(chē) 頂103等)時(shí)，天線組件101的天線桿113在從約800MHz至約lOOOMHz 范圍的帶寬內(nèi)的頻率下以及在從約1650MHz至約2700MHz范圍的帶寬 內(nèi)的頻率下以約2: 1或更小的VSWR操作。附圖標(biāo)記145表示在曲線 141上VSWR為2: 1的位置。表1表明不同頻率下的一些示例性VSWR。
表l_^_
_示例性電壓駐波比(VSWR)
頻率(MHz)_VS曹
824 1.67:1 960 1.69:1 1710 1.54:1 2170 1.34:1
在其它示例性實(shí)施方式中，在從約850MHz至約950MHz范圍的帶 寬內(nèi)的頻率下以及在從約1700MHz至約2650MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率 下，天線組件101可具有約2: 1以下的VSWR。
在其它別的示例性實(shí)施方式中，寬帶天線組件可包括模壓?jiǎn)螛O天線 桿，該天線桿具有結(jié)合至單個(gè)饋源的兩個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)體。在這些示例性 實(shí)施方式中，這些導(dǎo)體在距該單個(gè)饋源的連接點(diǎn)的預(yù)定高度處相結(jié)合。 在這些導(dǎo)體之間還具有預(yù)定間隔。
在其它另外的示例性實(shí)施方式中，天線桿可接收與WiFi和/或 Wi-Max相關(guān)聯(lián)的頻率(例如，在2400MHz頻帶中的頻率)。在這些實(shí)施方式中，可使用雙工電路在接收和傳輸時(shí)將蜂窩電話信號(hào)與Wi-Fi信號(hào)和
/或Wi-Max信號(hào)分開(kāi)。
此外，這里公開(kāi)的各種天線組件(例如，101等)和部件(例如，
109、 111、 113、 115等)可安裝至各種支撐結(jié)構(gòu)，包括靜止平臺(tái)和移動(dòng) 平臺(tái)。例如，這里公開(kāi)的天線組件(例如，101等)可安裝至其它移動(dòng)平
臺(tái)當(dāng)中的公共汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)、自行車(chē)、摩托車(chē)、船舶的支撐結(jié)構(gòu)上。 因此，這里對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)輛或汽車(chē)的具體參照不應(yīng)當(dāng)解釋為將本公開(kāi)的范圍 限制于支撐結(jié)構(gòu)或環(huán)境的任何具體型式。
此外，這里公開(kāi)的各種天線組件(例如，101等)可用于接收、發(fā) 射、或既接收又發(fā)射蜂窩信號(hào)。在一些實(shí)施方式中，天線組件可包括與 一個(gè)或多個(gè)天線在一起(例如，并置在同一封裝內(nèi)等)的蜂窩電話天線
(例如，模壓?jiǎn)螛O天線113等)，以進(jìn)一步接收全球定位系統(tǒng)(GPS)信 號(hào)和/或衛(wèi)星數(shù)字音頻無(wú)線服務(wù)(SDARS)信號(hào)。在這些實(shí)施方式中，可 利用與發(fā)射蜂窩信號(hào)(AMPS、 PCS、 GSM、 UMTS、 WiFi、 WiMax等) 的饋線分開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)饋線發(fā)射GPS和SDARS信號(hào)。AMPS/PCS饋 線的輸出與GPS饋線的輸出之間的優(yōu)選最小主動(dòng)隔離對(duì)于約824至 849MHz頻帶優(yōu)選至少為約60dB以上，對(duì)于約1698MHz的頻率優(yōu)選至 少為約35dB以上，對(duì)于約1850至1910MHz的頻帶優(yōu)選至少為約40dB 以上。AMPS/PCS饋線的輸出與SDARS饋線的輸出之間的優(yōu)選最小主動(dòng) 隔離對(duì)于約824至849MHz頻帶優(yōu)選至少為約50dB以上，對(duì)于約1850 至1910MHz的頻帶優(yōu)選至少為約40dB以上。
這里所用的特定術(shù)語(yǔ)僅用于參考目的，因而不用于進(jìn)行限制。例如，
"上"、"下"、"上方"、"下方"之類(lèi)的術(shù)語(yǔ)是指所參照的圖中的方向。"前"、
"后"、"后方"、"底部"、"側(cè)"之類(lèi)的術(shù)語(yǔ)描述在一致的任意參照系中 部分部件的方位，通過(guò)參考描述所涉及的部件的文字和相關(guān)附圖會(huì)清楚 該參照系。這類(lèi)術(shù)語(yǔ)可包括以上具體所述的詞語(yǔ)、其派生以及具有類(lèi)似 含義的詞語(yǔ)。類(lèi)似地，除非上下文中清楚表明，否則術(shù)語(yǔ)"第一"、"第 二"以及涉及結(jié)構(gòu)的其它此類(lèi)數(shù)詞不暗含順序或次序。例如，各種實(shí)施 方式可包括兩個(gè)以上的導(dǎo)體。當(dāng)介紹元件或特征以及示例性實(shí)施方式時(shí)，詞語(yǔ)"一"、"該"以及 "所述"用于指存在一個(gè)或多個(gè)這樣的元件或特征。術(shù)語(yǔ)"包括"、"包 含"以及"具有"是指包含，并且意味著除了具體指出的以外還可能存 在附加元件或特征。還應(yīng)理解，除非特別表明為執(zhí)行順序，否則這里所 述的方法步驟、過(guò)程以及操作不應(yīng)解釋為必需要求其以所述或所示地具 體順序執(zhí)行。還應(yīng)理解，可采用附加或另選步驟。
本公開(kāi)的描述在本質(zhì)上僅為示例性的，因而不背離本公開(kāi)精神的變 動(dòng)理應(yīng)在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。這樣的變動(dòng)不應(yīng)當(dāng)視為背離本公開(kāi)的精神和 范圍。
權(quán)利要求
1、一種天線組件，該天線組件用于安裝至車(chē)體壁，在該天線組件安裝至該車(chē)體壁之后，該車(chē)體壁作為該天線組件的大的電接地平面，該天線組件包括模壓金屬單極天線桿，該天線桿包括第一導(dǎo)體，該第一導(dǎo)體被調(diào)節(jié)至至少一個(gè)電諧振頻率，用于在從約800MHz至約1000MHz范圍的帶寬內(nèi)操作；第二導(dǎo)體，該第二導(dǎo)體被調(diào)節(jié)至至少一個(gè)電諧振頻率，用于在從約1650MHz至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)操作；開(kāi)口槽，該開(kāi)口槽在所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體之間至少局部延伸以提供阻抗匹配；當(dāng)被電聯(lián)接至大的電接地平面時(shí)，所述天線桿在從約800MHz至約1000MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下以及在從約1650MHz至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下，具有約為2∶1以下的電壓駐波比，即VSWR。
2、 如權(quán)利要求1所述的天線組件，其中所述天線桿由單片材料模壓 而成。
3、 如權(quán)利要求1所述的天線組件，其中所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體在基部處連接并大致遠(yuǎn)離該基部延伸；所述第一導(dǎo)體為大致球莖形；所述第二導(dǎo)體是細(xì)長(zhǎng)的，并為大致弓形，使得該第二導(dǎo)體局部繞所 述第一導(dǎo)體延伸；并且所述開(kāi)口槽從所述基部開(kāi)始大致在所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體之 間延伸。
4、 如權(quán)利要求1所述的天線組件，其中所述天線桿在從約800MHz 至約1000MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下以及在從約1650MHz至約 2700MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下，在約零度的仰角時(shí)，具有約負(fù)5dBi 以上的平均垂直增益。
5、 如權(quán)利要求4所述的天線組件，其中所述天線桿在從約800MHz至約1000MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下以及在從約1650MHz至約 2700MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下，在從約25度至約35度范圍的仰角時(shí)， 具有約4dBi的平均垂直增益。
6、 如權(quán)利要求1所述的天線組件，該天線組件還包括-. 安裝至車(chē)頂?shù)牡鬃辽僭趶募s800MHz至約1000MHz范圍的頻率下，該車(chē)頂能作為所述天線組件的接地平面，該底座在所述車(chē)頂?shù)纳戏?支撐所述天線桿，使得該天線桿相對(duì)于所述車(chē)頂大致垂直延伸；以及 印刷電路板，其由所述底座支撐并連接至所述天線桿以進(jìn)行操作， 其中，由所述開(kāi)口槽為所述天線組件提供阻抗匹配。
7、 一種用于天線組件的模壓金屬單極天線桿，該天線組件用于安裝 至車(chē)體壁，在該天線組件安裝至該車(chē)體壁之后，該車(chē)體壁作為該天線組 件的大的電接地平面，該模壓金屬單極天線桿包括第一導(dǎo)體，該第一導(dǎo)體被調(diào)節(jié)成接收第一頻帶寬度內(nèi)的電諧振頻率；第二導(dǎo)體，該第二導(dǎo)體被調(diào)節(jié)成接收與所述第一頻帶寬度不同的第二頻帶寬度內(nèi)的電諧振頻率；基部，所述第一和第二導(dǎo)體大致遠(yuǎn)離該基部延伸；以及開(kāi)口槽，該開(kāi)口槽從所述基部開(kāi)始大致在所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體之間延伸，該開(kāi)口槽為所述天線組件提供阻抗匹配。
8、 一種天線組件，該天線組件包括權(quán)利要求7所述的天線桿，并安 裝至車(chē)頂，使得該車(chē)頂在從約800MHz至約1000MHz范圍的低頻帶下作 為所述天線組件的大的電接地平面。
9、 如權(quán)利要求7所述的天線桿，其中所述第一導(dǎo)體被調(diào)節(jié)成接收在從約800MHz至約lOOOMHz的帶寬內(nèi) 的信號(hào)；并且所述第二導(dǎo)體被調(diào)節(jié)成接收在從約1650MHz至約2700MHz的帶寬 內(nèi)的信號(hào)。
10、 如權(quán)利要求9所述的天線桿，其中該天線桿在從約800MHz至 約lOOOMHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下以及在從約1650MHz至約2700MHz 范圍的帶寬內(nèi)的頻率下，在約零度的仰角時(shí)，具有約負(fù)5dBi以上的平均垂直增益。
11、 如權(quán)利要求IO所述的天線桿，其中該天線桿在從約800MHz至 約1000MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下以及在從約1650MHz至約2700MHz 范圍的帶寬內(nèi)的頻率下，在從約25度至約35度范圍的仰角時(shí)，具有約 4dBi的平均垂直增益。
12、 一種天線組件，該天線組件包括權(quán)利要求9所述的天線桿，并 在從約800MHz至約1000MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下以及在從約 1650MHz至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下具有約為2: 1以下的電 壓駐波比，即VSWR。
13、 如權(quán)利要求7所述的天線桿，其中該天線桿由單片材料模壓而成。
14、 如權(quán)利要求7所述的天線桿，其中 所述第一導(dǎo)體為大致球莖形；所述第二導(dǎo)體是細(xì)長(zhǎng)的，并為大致弓形，使得該第二導(dǎo)體局部繞所 述第一導(dǎo)體延伸。
15、 一種天線組件，該天線組件包括權(quán)利要求7的天線桿，并且還 包括在所述車(chē)體壁上方支撐所述天線桿的底座；以及印刷電路板，其由所述底座支撐并連接至所述天線桿以進(jìn)行操作。
16、 如權(quán)利要求15所述的天線組件，其中阻抗匹配僅由所述開(kāi)口槽 提供。
17、 如權(quán)利要求15所述的天線組件，其中所述天線桿的所述基部的 至少一部分釬焊至所述印刷電路板。
18、 如權(quán)利要求15所述的天線組件，其中所述天線桿位于所述車(chē)體 壁上方約7亳米以上的位置處。
19、 如權(quán)利要求7所述的天線桿，其中所述第二導(dǎo)體包括第一細(xì)長(zhǎng) 部分和第二細(xì)長(zhǎng)部分，所述第一細(xì)長(zhǎng)部分在所述車(chē)體壁上方的預(yù)定高度 處結(jié)合至所述第一導(dǎo)體的下部，所述第一細(xì)長(zhǎng)部分沿著所述第一導(dǎo)體的 第一邊緣相對(duì)于所述車(chē)體壁大致垂直向上延伸，所述第二細(xì)長(zhǎng)部分從所述第一細(xì)長(zhǎng)部分延伸，使得在二者之間限定鈍角，所述第二細(xì)長(zhǎng)部分從 所述第一導(dǎo)體的所述第一邊緣大致在所述第一導(dǎo)體上方橫跨該第一導(dǎo)體 的寬度延伸。
20、 一種用于天線組件的模壓金屬單極天線桿，該天線組件用于安裝至車(chē)體壁，在該天線組件安裝至該車(chē)體壁之后，該車(chē)體壁作為該天線組件的大的電接地平面，該模壓金屬單極天線桿包括第一導(dǎo)體，該第一導(dǎo)體被調(diào)節(jié)至至少一個(gè)電諧振頻率，用于在從約800MHz至約lOOOMHz范圍的帶寬內(nèi)操作；第二導(dǎo)體，該第二導(dǎo)體被調(diào)節(jié)至至少一個(gè)電諧振頻率，用于在從約 1650MHz至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)操作；開(kāi)口槽，該開(kāi)口槽在所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體之間至少局部延 伸以提供阻抗匹配；該天線桿構(gòu)造成在從約800MHz至約lOOOMHz范圍的帶寬內(nèi)的頻 率下以及在從約1650MHz至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下，在約 零度的仰角吋，具有約負(fù)5dBi以上的平均垂直增益。
21、 如權(quán)利要求20所述的天線桿，其中該天線桿在從約800MHz至 約lOOOMHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下以及在從約1650MHz至約2700MHz 范圍的帶寬內(nèi)的頻率下，在從約25度至約35度范圍的仰角時(shí)，具有約 4dBi的平均垂直增益。
22、 一種天線組件，該天線組件包括權(quán)利要求20所述的天線桿，并 安裝至車(chē)頂，使得該車(chē)頂在從約800MHz至約lOOOMHz范圍的低頻帶下 作為所述天線組件的大的電接地平面。
23、 一種天線組件，該天線組件包括權(quán)利要求20所述的天線桿，并 在從約800MHz至約lOOOMHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下以及在從約 1650MHz至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下具有約為2: 1以下的電 壓駐波比，即VSWR。
24、 如權(quán)利要求20所述的天線桿，其中該天線桿由單片材料模壓而成。
25、 如權(quán)利要求20所述的天線桿，其中所述第一導(dǎo)體為大致球莖形；并且所述第二導(dǎo)體是細(xì)長(zhǎng)的，并為大致弓形，使得該第二導(dǎo)體局部繞所 述第一導(dǎo)體延伸。
26、 一種天線組件，該天線組件包括權(quán)利要求20所述的天線桿，并 且還包括在所述車(chē)體壁上方支撐所述天線桿的底座；以及印刷電路板，其由所述底座支撐并連接至所述天線桿以進(jìn)行操作。
27、 如權(quán)利要求26所述的天線組件，其中阻抗匹配僅由所述開(kāi)口槽 提供。
28、 一種天線組件，該天線組件用于安裝至車(chē)體壁，在該天線組件 安裝至該車(chē)體壁之后，該車(chē)體壁作為該天線組件的大的電接地平面，該 天線組件包括由一片金屬模壓而成的單極天線桿，該天線桿被調(diào)節(jié)成用 于在從約800MHz至約1000MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下以及在從約 1650MHz至約2700MHz范圍的帶寬內(nèi)的頻率下操作。
29、 如權(quán)利要求28所述的天線組件，其中所述天線包括兩個(gè)或更多 個(gè)一體形成的導(dǎo)體。
全文摘要
在各種示例性實(shí)施方式中，寬帶天線組件包括模壓?jiǎn)螛O天線桿，該天線桿具有結(jié)合至單個(gè)饋源的兩個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)體。這些導(dǎo)體在該單個(gè)饋源的連接點(diǎn)上方的預(yù)定高度處相結(jié)合。在這些導(dǎo)體之間還具有預(yù)定間隔。
文檔編號(hào)H01Q1/12GK101611514SQ200880005033
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2008年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者塔恩·迪納·夸赫, 艾曼·杜茲達(dá)爾 申請(qǐng)人:萊爾德技術(shù)股份有限公司