[发明专利]根据基本元件的库构建符合规范的多频带天线布置

说明书

本发明公开了一种天线布置，该天线布置被设计为基于成本函数匹配或接近规范，该规范包括多个预定义的频率的列表，并且可能包括处于匹配级别的预定义的带宽的列表。使用多个预定义的元件来设计天线布置，这些预定义的元件包括被定义为主要干线的主要导电元件以及从干线、分支或叶子选择的次要导电元件的组合。主要导电元件和次要导电元件由设计参数定义，该设计参数包括电纳，其是几何形状、外形规格、主要维度、次要导电元件相对于主要导电元件的定向以及次要导电元件在主要导电元件上的位置的函数。还可以定义天线布置以匹配预定义的外形规格。

技术领域

本发明涉及在VHF、UHF、S、C、X或更高频带中具有多个频率模式的天线布置。更精确地，可以根据本发明设计具有紧凑外形规格的天线布置以匹配规范，并根据基本元件的库(例如，次要干线(trunk)、分支和叶子的主要部分)进行构建。由于本发明，可以为这种天线布置的设计者提供工具和库，这些工具和库大大改进他/她在天线开发中的效率。

背景技术

在飞机、轮船、火车、卡车、汽车上的或由行人携带的终端或智能电话需要在移动的同时进行连接。在车辆上或位于制造工厂、办公室、仓库、存储设施、零售场所、医院、运动场馆或家中的各种物体均连接到物联网(IoT)：用于定位并标识库存中的物体或使人员进入或离开受限制区域的标签；用于监视其用户的身体活动或健康参数的设备；用于捕获环境参数(污染物浓度、测湿法、风速等)的传感器；用于远程控制和命令各种装置的致动器，或更一般地，可以是命令、控制、通信和智能系统的一部分的任何类型的电子设备，该系统例如被编程以进行以下操作：捕获/处理信号/数据；将信号/数据发送到另一电子设备或服务器；使用实现人工智能或基于知识的推理的处理逻辑来处理数据；以及返回信息或激活要由致动器实现的命令。

在连接这些类型的物体或平台的方面，RF通信比固定线路通信更加通用。因此，射频T/R模块在专业应用和消费者应用中将越来越普遍。可以在同一设备上实现多个T/R模块。通过示例的方式，智能电话典型地包括蜂窝通信T/R模块、Wi-Fi/蓝牙T/R模块、(来自全球导航卫星系统或GNSS的)卫星定位信号的接收器。Wi-Fi^TM、Bluetooth^TM和3G或4G蜂窝通信在2.5GHz频带(S频带)中。GNSS接收器典型地在1.5GHz频带(L频带)中操作。射频识别(RFID)标签在900MHz频带(UHF)或更低频带中操作。近场通信(NFC)标签在13MHz频带(HF)中以非常短的距离(大约10cm)操作。

针对IoT连接的一个很好的折中似乎在VHF频带(30MHz至300MHz)或UHF频带(300MHz至3GHz)中，以获得足够的可用带宽和范围、对多径反射的良好弹性以及低功率预算。

针对在这些频带处的T/R模块的设计要解决的问题是具有足够紧凑以适合连接的物体的外形规格的天线。适用于VHF频带的传统的单极类型的全向天线的长度在25cm至2.5m(λ/4)之间。该问题的解决方案尤其由公开号为WO2015007746的PCT申请提供，该PCT申请与本申请具有相同的发明人并共同转让给本申请的申请人。该申请公开了一种塞子类型(bung type)的天线布置，其中组合了多个天线元件，使得布置的最大维度与波长之间的比率可以比波长的十分之一低得多，甚至低于波长的二十分之一，或者在一些实施例中低于波长的五十分之一。为了获得这样的结果，控制天线的基本模式的天线元件以3D外形规格(例如，螺旋形)被卷绕，使得其外部维度相对于其长度减小。

但是，还需要连接的设备与使用Wi-Fi或蓝牙频带和协议进行通信的终端兼容。在该用例中，T/R模块的一些阶段必须与VHF频带和S频带兼容。如果添加了GNSS接收器，则还需要L频带中的T/R容量。这意味着这种设备的天线布置应该能够在不同的频带中同时或相继通信。就外形规格、功率预算和材料而言，添加与频带一样多的天线是昂贵的。这给天线设计带来了另一挑战性的问题。通过公开号为WO2001/22528和WO2003/34544的PCT申请公开了用于基站天线的一些解决方案。但是这些解决方案不在VHF频带中操作，并且不提供在这些频带中足够紧凑的布置。