[发明专利]具有接地面延伸的天线系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及天线系统及其方法，特别涉及利用接地面谐振 (ground plane resonance)的天线系统和方法。

发明背景

现代无线装置内的许多天线系统包括一个或多个天线元件和 一个接地面。接地面通常是一部分导电材料，与天线元件相比，其表面积 较大。而且，接地面通常通过各种电子元件的接地连接与其连接。使用接 地面的一个例子是单极天线(monopole antenna)，其对着接地面被馈电， 作用就象一个半波长偶极天线(half-wavelength dipole antenna)。

一些现有技术的系统，如在PCT公开文献W02003077360内 所示，有一个或多个从接地面延伸出来的寄生元件(parasitic element)。那 些寄生元件与一个或多个天线元件耦合连接，从而在被激励时每个寄生元 件增加其自身的窄频带(narrow frequency band)。寄生元件被设置成从接 地面延伸出来只不过是一种将寄生元件接地的方法，这种寄生元件的谐振 长度(resonant length)不包括任何部分接地面。另一种从接地面延伸的现 有技术是提供平衡-不平衡转换器(balun)给微分天线元件(differential antenna element)。

在一个装置内，尽管在天线元件和接地面之间的一些数量的耦 合产生接地面辐射，但目前没有设计使用接地面作为其所属的一个辐射结 构。事实上，接地面谐振通常是一种需要最小化的现象。因此，当工程师 设计用于装置内的天线系统时，他们专注于预留给天线元件的体积。所以， 以下通常是事实：即在一个限定的安装PCB的天线系统里，设计时只有不 到一半的体积用于信号辐射。

发明概述

本发明的各种实施例涉及天线系统及其使用方法，其中天线系 统包括一个或多个接地面延伸。在一个例子里，天线系统被放置在基板上， 如PCB，并且接地面包括一个导电层，其覆盖一个侧面的大部分表面积。 基板的部分表面积被预留给一个未接地天线，其也被放置在基板上。接地 面有一部分延伸到天线空间(antenna space)内。延伸被设计成，使得其 至少一部分自身长度和至少一部分接地面长度一起形成一个谐振长度，其 对应一个通信频带。在运行时，由接地面及其延伸形成的结构电磁耦合到 未接地天线元件，并在通信频带上传输数据。因此，在这个例子里，接地 平面及其延伸被使用作为一个辐射结构，除由天线元件提供的通信频带之 外，在一个或多个通信频带内增加性能。

在一个具体例子里，天线元件是一个未接地单极型天线，其被 设置在天线空间的一侧。接地面延伸突出在天线空间的相对一侧。天线元 件和接地面之间的距离足够短使得电容性馈电发生，但足够大使得接地面 的出现不会缩窄天线元件带宽到一个不合需要的程度。

在一个示范方法里，一个信号被提供给一个未接地天线元件。 未接地天线元件和一个包括接地面和接地面延伸的结构之间的耦合使结构 发生谐振，由此在一个已建立的通信频带上传输数据。

前述已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优势，以便随 后本发明的详细描述可以被更好地理解。本发明的额外特征和优点将在下 文描述，其形成本发明的目的和权利要求。本领域有经验的技术人员应该 理解，披露的概念和具体实施里可以易被使用作为一个修改或设计其它结 构的基础，用于执行本发明的相同目的。本领域有经验的技术人员也应该 理解，这种等同结构没有偏移再附加权利要求里阐述的本发明精神和范围。 被认为是本发明特征的新颖特征，从以下结合附图的描述，无论是其组织 还是运行方法，与目的和优点一起将被更好地理解。但是，应该清楚地理 解，提供的每个特征仅用于描述和说明，而不是意在作为本发明限制的定 义。

附图说明

图1描述本发明一个实施例的一个典型系统；

图2从一个不同角度描述图1的典型实施例；

图3描述一种典型技术，依照本发明一个实施例将一个接地面 延伸连接到一个接地面；

图4描述依照本发明一个实施例的一个典型系统，其具有标记 的典型谐振长度；

图5描述依照本发明一个实施例的一个典型系统；

图6A和6B描述依照本发明不同实施例的接地面延伸的典型 形状；

图7A-D描述依照本发明不同实施例的天线元件的典型形状；