[发明专利]偶极天线和相关的多频带天线

说明书

本申请涉及隐身天线元件和相关的多频带天线。提供了一种偶极天线，该偶极天线包括平面反射器和包括平面反射器的表面上的第一对偶极和第二对偶极的辐射元件。第一对偶极和第二对偶极分别包括围绕中心区域以盒状偶极布置方式布置的臂区段。臂区段可以是在其上具有相应的金属区段和相应的电感器电容器电路的印刷电路板。电感器电容器电路定义滤波器，该滤波器与比第一对偶极和第二对偶极的工作频率范围高的频率范围对准。

技术领域

本公开一般而言涉及通信系统，并且更具体而言，涉及在通信系统中使用的阵列天线。

背景技术

用于无线语音和/或数据通信的天线一般包括通过一个或多个馈电网络连接的辐射元件阵列。多频带天线可以包括具有不同工作频率的多个辐射元件阵列。例如，用于GSM服务的公共频带包括GSM 900和GSM 1800。多频带天线中的低频带可以包括GSM 900频带，其工作在880MHz～960MHz处。低频带还可以包括数字红利频谱(Digital DividendSpectrum)，其工作在790MHz～862MHz处。另外，低频带还可以覆盖在694MHz～793MHz处的700MHz频谱。多频带天线的高频带可以包括GSM 1800频带，其工作在 1710MHz～1880MHz的频率范围中。高频带还可以包括例如UMTS 频带，其工作在1920MHz～2170MHz处。包含在高频带中的附加频带可以包括工作在2.5GHz～2.7GHz处的LTE 2.6和工作在 3.4GHz～3.8GHz处的WiMax。

为了射频(RF)信号的高效发送和接收，辐射元件的尺寸通常与期望的工作频带的波长匹配。偶极天线可以被用作辐射元件，并且可以被设计成使得其第一谐振频率在希望的频带中。为了实现这一点，偶极臂中的每一个可以约为四分之一波长，并且两个偶极臂一起可以大约是希望的频带的中心频率的波长的一半。这些可以被称为“半波长”偶极，并且可以具有相对低的阻抗。

已经开发出了双频带天线，其包括具有特定于两个频带中的每一个的尺寸的不同辐射元件，例如，尺寸被设定为用于在 698MHz～960MHz的低频带上工作和在1710MHz～2700MHz的高频带上工作的相应的辐射元件。例如，参见美国专利号No.6295028、美国专利号No.6333720、美国专利号No.7238101和美国专利号No. 7405710，这些专利的公开内容通过引用并入本文。由于GSM 900频带(例如，880MHz～960MHz)的波长比GSM 1800频带(例如，1710MHz～1880MHz)的波长更长，因此，为一个频带设定尺寸或以其它方式设计的辐射元件一般不用于另一个频带。

但是，多频带天线会涉及到实现上的困难，例如，由于用于不同频带的辐射元件之间的干扰。具体而言，被设计成在较高频带处辐射的辐射元件中产生的谐振会使用于较低频带的辐射图案失真，该较高频带通常在频率上比较低频带高2到3倍。例如，GSM 1800频带大约是GSM 900频带的频率的两倍。如此，引入具有与天线中现有的辐射元件不同的工作频率范围的附加辐射元件会与现有辐射元件造成失真。

这种失真的示例包括共模谐振和差模谐振。共模(CM)谐振会发生在频带整体更高的辐射结构像四分之一波长单极一样谐振时。由于辐射元件的杆或垂直结构的长度经常是在较高频带处的波长的四分之一，并且偶极臂的长度也是较高频带处的波长的四分之一，这一总体结构的长度可以粗略是较高频带处的波长的四分之一。在较高频带大约是较低频带的频率的两倍的情况下，由于波长与频率成反比，总的高频带结构的长度可以粗略是较低频带处的波长的四分之一。差模谐振可以发生在偶极结构的每一半或者正交极化的较高频率辐射元件的两个一半彼此相互谐振时。

发明内容

根据本公开的一些实施例，偶极天线包括平面反射器和包括平面反射器的表面上的第一对偶极和第二对偶极的辐射元件。第一对偶极和第二对偶极分别包括围绕中心区域以盒状偶极布置方式布置的臂区段。臂区段可以是在其上具有相应的金属区段和相应的电感器电容器电路的印刷电路板。电感器电容器电路定义滤波器，该滤波器与比第一对偶极和第二对偶极的工作频率范围高的频率范围对准。