[发明专利]用于双极化天线系统的方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般涉及天线技术，更具体地涉及用于与移动设备连接的双极化天线配置。

背景

诸如手持计算机、RFID读取器之类的移动设备在多种情境下使用。此类设备典型地包括一个或多个天线元件以便于RF通信。

一种流行的天线系统包括配置成彼此正交的两个交叉极天线(双极或单极)。此类系统通常用于RFID读取器，例如为了有效地与RFID标签连接，这些RFID标签可能按照多种不同的定向而布置。

诸如RFID读取器之类的移动设备相对轻和紧凑是合乎需要的。然而，目前已知的交叉极天线令人不满意之处在于，为了维持天线性能，它们通常消耗不希望有的大体积。即，提供两个彼此正交的偶极天线消耗大量的可用空间。

因此，需要用于RFID读取器和其它移动设备的紧凑的交叉极天线系统。根据后续的详细描述和所附权利要求，并结合附图和上述技术领域以及背景，本发明的其它期望特征和特性将变得显而易见。

发明内容

根据一个实施例的双极化天线系统包括沿第一平面(例如水平面)定向的偶极天线，以及沿与第一平面正交的第二平面(例如垂直面)定向的单极天线，其中该单极天线以该水平偶极天线的中央V-零点为基准。

附图说明

通过参考结合以下附图考虑的详细描述和权利要求书，可导出对本发明的更完整理解，其中相同附图标记表示这些附图中的相似元件。

图1是根据本发明一个实施例的天线系统的示意概览图。

详细描述

以下讨论一般涉及适用于移动设备的天线系统的改进方法和设备。在该方面，以下详细说明书本质上是说明性的，且不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。并且，没有意图被前述技术领域、背景、概述或以下详细说明中展现的任何表示或隐含的理论所约束。为了简明起见，与天线、RF通信等等有关的常规技术和原理无需在本文中描述，且将不会在本文中描述。

参照图1，双极化天线系统(或简称为天线系统)100一般包括沿第一平面(例如“水平”面)定向的偶极天线102，以及沿与第一平面正交的第二平面(例如“垂直”面)定向的单极天线103，以使该单极天线103以该水平偶极天线的中央V-零点106为基准。

更具体地，该V-零点或虚拟接地点106是位于电感性分路中心的节点，该电感性分路包括两个电感性元件116和117，其中每一个电感性元件耦合至水平面中的偶极102的相应的一半(例如102A和102B)。因此，V-零点106充当垂直单极天线103的基准点。将可理解，每个偶极半部分102A和102B具有与RF信号的波长的1/4相等的电气长度。

端口(或垂直驱动)108通过本领域已知的平衡-不平衡变换器部件110耦合至垂直单极103。也可包括诸如电感性元件112和113之类的附加匹配部件。第二端口109通过第二平衡-不平衡变换器部件111和电感性元件114和115耦合至水平偶极天线102。

多路复用器140被配置成将RF I/O 142交替地耦合至第一端口108和第二端口109，以使天线103和102二者均起单站RFID读取器天线的作用。即，两个天线均能够与它们各自范围内的任何RFID标签进行双向通信。在一个实施例中，端口108和109包括被配置成与1.13mm同轴电缆耦合的标准U.FL连接器。

因为偶极半部分102A和102B的物理长度相对于天线102可能谐振的一半波长而言短，所以，在一个可能的实施例中，偶极半部分102A和102B是末端加负载重的，这意味着电容性的“顶帽”设备连接至双极102A和102B的末端。由于辐射元件的物理缩短，其辐射电阻非常低，因此匹配结构在适当的位置以将驱动阻抗向下变换至天线阻抗。

此外，当水平偶极半部分102和102B在谐振时，它们在电气上分别是1/4波长长度，因此将尖端处的高阻抗向下变换为V-零点中心点106处的非常低阻抗。这为垂直单极103创建谐振所针对的最优平衡。如果单极103的中心准确地位于V-零点106处，则可将水平能量与垂直能量最大程度地隔离。每次极化的辐射场相对于彼此也将无效。

天线102和103可被配置成在任何适当的频率范围内操作，例如在约900至930MHz的范围内操作。此外，天线102和103可按照任何适当的方式并使用多种常规材料来制造。在一个实施例中，天线102和103是在0.032″双层FR4衬底上的整体单层聚酰亚胺上形成的传统印刷铜结构。