[发明专利]三维倒F天线元件以及具有其的天线组件和通信系统

说明书

三维倒F天线(3D‑IFA)元件(105)包括联接部段(130)，其被配置为通过短路点电连接到接地平面并通过馈电点电连接到通信线。联接部段沿着与短路点和馈电点相交的截面延伸。联接部段沿Z轴远离短路点和馈电点延伸。3D‑IFA元件还包括天线臂(136)，该天线臂从联接部段沿着XY平面纵向延伸。当天线臂从联接部段延伸到天线臂的远端边缘(159)时，天线臂沿着XY平面遵循臂路径。臂路径沿着XY平面是非线性的，其中，臂路径的至少一部分远离截面延伸。

技术领域

本主题总体上涉及具有天线元件的天线组件和通信系统，该天线元件具有减小的尺寸和/或被设计为限制其对附近天线元件的影响。

背景技术

正在设计越来越多的商业产品和系统以进行无线通信。在某些情况下，系统可以被配置为通过多个频带进行通信以提供多种无线服务。例如，现代机动车辆可能有十(10)个或更多天线，这些天线为广播无线电、卫星无线电、电视、全球导航卫星系统(GNSS)通信、远程启动、远程进入、电子收费、长期演进(LTE)通信、Wi-Fi通信和车对车通信。天线可以安装在各个位置。一个挑战是天线元件的方向性及其在车辆处于特定方位时接收信号的能力有限。一种解决方案包括在不同位置安装多个天线，使得无论车辆的方向如何，至少一个天线被正确定位以进行无线通信。但是，使用几个不同的位置放置天线可能并不划算，并且可能会使车辆在美学上不那么吸引人。

另一解决方案包括在机动车辆的车顶上安装集成通信模块。该通信模块具有多个天线元件，这些天线元件被设计用于在特定频带中进行通信。在车顶上，信号接收不取决于机动车辆的方向。为了使阻力最小化并增加车辆的整体美观性，通信模块通常较小，并且具有制造商所需的特定形状。例如，制造商可能要求通信模块的最大高度最大为40-50毫米。

将多个天线元件定位在通信模块的有限空间内，同时为不同的天线实现所需的性能可能是具有挑战性的。在称为耦合的过程中，一个天线辐射的能量可能会被附近的天线吸收。这种耦合会影响天线的辐射增益和图案，并降低整体性能。类似地，当天线元件被另一天线元件遮挡时，天线元件也可能难以接收RF波。例如，平面倒F天线(PIFA)可能阻挡或“遮挡”PIFA附近的一个或多个其他天线元件(例如，贴片天线)。

因此，要解决的问题是提供一种比其他常规天线元件占用更少空间和/或不会显着降低相邻天线元件的性能的天线元件。

发明内容

通过提供三维倒F天线(3D-IFA)元件来解决该问题。3D-IFA元件相对于相互垂直的X、Y和Z轴取向。3D-IFA元件包括联接部段，该联接部段被配置为通过短路点电连接到接地平面并且通过馈电点电连接到通信线。联接部段沿着与短路点和馈电点相交的截面延伸。联接部段沿Z轴远离短路点和馈电点延伸。3D-IFA元件还包括天线臂，该天线臂从联接部段沿着XY平面纵向延伸。当天线臂从联接部段延伸到天线臂的远端边缘时，天线臂沿着XY平面遵循臂路径。臂路径沿着XY平面是非线性的，其中，臂路径的至少一部分远离截面延伸。

附图说明

现在将参考附图通过示例的方式描述本发明：

图1是包括根据实施例形成的天线组件的通信系统的透视图。

图2A是三维倒F天线(3D-IFA)元件的隔离透视图，其可单独使用或与图1的通信系统一起使用。

图2B示出了3D-IFA元件沿XY平面的最大面积，以及3D-IFA元件的天线臂如何沿XY平面具有非线性臂路径。

图3是图1的通信系统的一部分的平面图，其示出了3D-IFA元件与相邻天线元件之间的空间关系。

图4示出了图2A的3D-IFA元件在800兆赫(MHz)的模拟电流分布。

图5示出了图2A的3D-IFA元件在2000MHz的模拟电流分布。

图6示出了单独的相邻天线元件的左旋圆极化(LHCP)分量辐射图。