小型化天线系统技术方案

本发明专利技术涉及一种天线系统，在基板(3)上至少包括：第一印刷辐射元件和第二印刷辐射元件(1，2)，每个印刷辐射元件由馈线(4，5)来供给；在这两个辐射元件之间、包括第一端(10a)和第二端(10a)的至少一个传输线(10)。传输线的第一端和第二端以比例1∶b(其中b＞1)和相位Φ根据耦合函数分别耦合至(1a，2a)第一辐射元件和第二辐射元件，所述比例1∶b(其中b＞1)和相位Φ与辐射元件之间的物理差距、传输线的长度有关，从而得到相位差Θ，使得Θ补偿Φ。本发明专利技术还应用于与WIFI兼容的天线。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2010年3月4日，申请号为201010129002.2的专利申请“小型化天线系统”的分案申请。
本专利技术涉及小型化天线系统，更具体地，涉及用于无线通信设备(如，多标准数字平台)的天线系统。
技术介绍
当前市场上的数字平台通过无线链路提供多种服务。因此，这些数字平台必须能够支持多种标准，尤其是针对无线高比特率通信而实现的标准，如IEEE 802.11a、b、g标准以及目前针对WIFI功能的802.11n标准。这种类型的无线通信可以在具体地遵守非常严格的电磁波传播条件的封闭场所(closed premises)下进行。为了改进系统损耗和两个无线设备之间的比特率，使用称为MIMO(“多输出多输入”的缩写)的技术。该技术需要至少两个天线、以及天线之间良好的去相关和良好的隔离。为了解决两个天线之间的隔离问题，解决方案典型地用于使两个天线在空间上彼此隔开，以便确保充分的隔离。然而，这种解决方案并没有实现要获得的小型化系统。A.DIALLO，C.LUXEY，Ph.LE THUC，R.STARAJ，G.KOSSIAVAS的题为“Enhanced two-antenna structures for universal mobile telecommunications system diversity terminal”.IET Microwaves，Antennas and Propagation，vol.2，no 1，p.93-101，2008年2月的文献中已经提供了允许对两个天线之间的隔离进行改进的另一解决方案。该解决方案建议利用导线来连接两个PIFA类型的天线，即，反F型天线。这种悬置的导线在天线短路点处直接连接至天线，并且可以补偿在两个天线之间存在的电磁耦合。该线将一小部分信号从一个天线传送至另一天线，根据该线的长度不同程度地隔离这两个天线。还提出了在两个天线之间添加四分之一波陷波(wave notch)，以提高天线之间的隔离。
技术实现思路
本专利技术涉及一种应用于槽型天线(如，1/4波槽或1/2波槽、环形槽、锥形槽(TSA、Vivaldi))以及还应用于贴片型天线或其他印刷天线的特定解决方案。因此，本专利技术涉及一种天线系统，在基板上至少包括：第一印刷辐射元件和第二印刷辐射元件，每个印刷辐射元件由馈线来供电；在两个辐射元件之间、包括第一端和第二端的至少一个传输线，其中，传输线的第一端和第二端以比例1∶b(b＞1)和相位Φ根据耦合函数(coupling function)分别耦合至第一辐射元件和第二辐射元件，其中比例1∶b(b＞1)和相位Φ与辐射元件之间的物理距离有关，传输线的长度导致相位差Θ，使得Θ补偿Φ。根据优选实施例，辐射元件是楷型天线，传输线是槽线。辐射元件还可以是贴片，这样，传输线是微带或共面线。通过将辐射元件的一部分定位成与传输线的对应端平行，来实现耦合函数，平行部分之间的距离d以及平行部分的长度确定了耦合函数的参数。此外，传输线的总长度使得可以将来自其他天线的复杂信号的分量最小化，这使得可以获得两个槽型辐射元件之间的良好隔离。附图说明通过阅读参考附图对本专利技术优选实施例的描述，本专利技术的其他特征和优点将显而易见，附图中：图1是说明本专利技术原理的具有两个天线的MIMO系统的图示。图2是应用本专利技术的两个槽型辐射元件的顶视图。图3示出了根据频率给出每个天线的阻抗匹配以及两个辐射元件之间的隔离的曲线图。图4是根据本专利技术的天线系统的顶视平面图。图5示出了图4的系统的根据频率的阻抗匹配和隔离曲线。图6图示了本专利技术的不同实施例，其中，改变了传输线与辐射元件的平行部分之间的距离D。图7a和7b分别示出了a)根据频率以及根据D的值的阻抗匹配曲线，以及b)根据距离D的两个辐射元件之间的隔离曲线。图8是根据传输线的电长度θ的本专利技术不同实施例的图示。图9a和9b分别示出了图8的不同实施例的阻抗匹配和隔离曲线。图10是根据本专利技术另一实施例的天线系统的顶视平面图。图11a和11b分别在图11a中示出了没有传输线的天线系统的根据频率的阻抗匹配和隔离曲线，以及在图11b中示出了如图10所示的天线系统的根据频率的阻抗匹配和隔离曲线。图12是根据本专利技术另一实施例的天线系统的顶视平面图。图13a和13b分别在图13a中示出了没有传输线的天线系统的根据频率的阻抗匹配和隔离曲线，以及在图13b中示出了如图12所示的天线系统的根据频率的阻抗匹配和隔离曲线。图14是本专利技术的实施例变型的顶视平面图。图15是本专利技术的另一实施例变型的顶视平面图。图16a和16b以及图17a和17b分别示出了不具有传输线以及在具有图15所示的传输线的图15实施例的阻抗匹配曲线(曲线a)和隔离曲线(曲线b)。为了简化说明，在附图中相同的元件具有相同的参考标记。具体实施方式首先将参考图1来说明本专利技术中实现的原理，图1示出了使用MIMO技术的两个天线A1和A2。为了最大获益于MIMO技术的贡献，每个天线必须在其专用的传播信道上传输信号，即，在天线系统级，天线必须被去耦合并首先被隔离。图1图示了具有用于接收的两个天线的系统。在这种情况下，每个天线接收有区别的信号P，即，在天线A1上接收P1，在天线A2上接收P2。由于两个接收天线接近，所以这两个天线根据比例1∶a和相位Φ而耦合在一起，其中，a＞1，Φ与两个天线之间的距离有关。因此，天线A1接收信号P1+aP2eiΦ，同样天线2接收P2+aPleiΦ。根据本专利技术，以耦合比例1：b将提供耦合函数的元件添加在每个天线的实际结构中，其中b＞1。这两个耦合元件通过传输线来连接，该传输线的电长度导致相位差θ。因此，相对于Φ来调整θ值使得来自另一天线的复信号的分量最小化。根据本专利技术的实施例，并如图2所示，两个天线是以两个槽型辐射元件1、2来实现的。优选地，已经将槽1和2蚀刻在了金属化的基板3上。可以是四分之一波槽或二分之一波槽的辐射槽具有例如λg/4或λg/2的长度，其中λg是在天线系统的工作频率下的导波波长。为了限制这些槽的大小，将槽1和2折叠90°，它们的短路端彼此相对。然而，在不脱离本专利技术的范围的前提下也可以想到其他结构，尤其是线性槽。如已知的，并如图2所示，分别利用馈线4、5通过电磁耦合来向槽型辐射元件1和2供电(supply)，其中使用微带技术将所述馈线4、5制造在基板上金属化侧的相对侧。每个微带线分别通过线段8、9延伸至激励端口6、7，线段8、9形成阻抗变换器。在这种情况下，可以如在以Thomson Licensing的名义公开的专利申请WO2006/018567中所描述的，实现线/槽耦合。基于矩量法通过使用IE3D商业软件(来自Zeland)来仿真图2所示的系统。通过使用具有以下特性的FR4型基板来执行电磁仿真：介电常数＝4.4。损耗角正切＝0.023。基板厚度＝1.4mm。金属化厚度＝17.5μm。在这种情况下，产生了由槽宽度为0.3mm的四分之一波槽构成的两个辐射元件1、2，其中两个辐射元件相距长度29.5mm。图3的曲线给出了仿真结果，图3示出了根据两个辐射元件的频率的阻抗匹配参数S11和S22以及根据两个辐射元件之间的频率的隔离S21。图3的曲线示出了针对2.4GHz的工作频率而言仅11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线系统，在基板(3)上至少包括：以相位Φ耦合的第一印刷辐射元件和第二印刷辐射元件(1，2；20，21；30，31)，所述相位Φ与所述第一印刷辐射元件和所述第二印刷辐射元件之间的物理距离有关，每个印刷辐射元件由馈线(4，5，22，23)来供电；在第一印刷辐射元件和第二印刷辐射元件之间的至少一个第一传输线(10，24，32)，所述至少一个第一传输线具有给出相位差Θ的长度，并且包括第一端部(10a，20a，30a)和第二端部(10a，21a，31a)并具有至少一个弯曲，其中，所述至少一个第一传输线的第一端部和第二端部分别平行于(1a，2a)并耦合至第一印刷辐射元件的一部分和第二印刷辐射元件的一部分(1a，2a，30a，31a)，以形成具有比例1∶b的耦合函数的两个相应耦合元件，其中b＞1，选择所述至少一个第一传输线的长度，使得相位差Θ补偿相位Φ，其中，所述天线系统还包括至少一个第二传输线(11)，与所述至少一个第一传输线(10，24，32)相同的方式集成在基板(3)上。

【技术特征摘要】
2009.03.06 FR 09514411.一种天线系统，在基板(3)上至少包括：以相位Φ耦合的第一印刷辐射元件和第二印刷辐射元件(1，2；20，21；30，31)，所述相位Φ与所述第一印刷辐射元件和所述第二印刷辐射元件之间的物理距离有关，每个印刷辐射元件由馈线(4，5，22，23)来供电；在第一印刷辐射元件和第二印刷辐射元件之间的至少一个第一传输线(10，24，32)，所述至少一个第一传输线具有给出相位差Θ的长度，并且包括第一端部(10a，20a，30a)和第二端部(10a，21a，31a)并具有至少一个弯曲，其中，所述至少一个第一传输线的第一端部和第二端部分别平行于(1a，2a)并耦合至第一印刷辐射元件的一部分和第二印刷辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·米纳尔，让弗朗索瓦·平托斯，菲利普·山姆贝林，
申请(专利权)人：汤姆森许可贸易公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR