三维倒F天线元件以及具有其的天线组件和通信系统技术方案

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维倒F天线元件以及具有其的天线组件和通信系统
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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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专利技术：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。图7示出了相邻天线元件和3D-IFA元件的LHCP分量辐射图。图8示出了根据一个实施例的3D-IFA元件和相邻天线元件的S参数。图9是常规的倒F(IFA)元件的侧视图。具体实施方式本文阐述的实施例包括天线元件，具有至少两个天线元件的天线组件以及具有该天线组件的通信系统。实施例包括具有三维倒F形元件(以下称为3D-IFA元件)的天线元件。图9示出了常规的倒F(IFA)元件400。IFA元件400包括接地腿402，天线臂404和馈电腿406。接地腿402在接地点408处接地(例如，到接地平面416)。馈电腿406从沿着臂404的中间点延伸，并且在馈电点412处电连接至通信线410(例如，传输线)。如图9所示，接地腿402、天线臂404和馈电腿406与公共平面420(沿页面延伸)重合。换句话说，常规的IFA元件具有二维(2D)结构。与其中公共平面与天线臂、接地腿和馈电腿重合的常规IFA元件不同，本文所述的3D-IFA元件的天线臂的取向使得天线臂的至少一部分延伸远离与馈电腿和基腿重合的平面。3D-IFA元件可使尺寸更小的设计成为可能。3D-IFA元件被配置为在至少一个频带内可操作。在特定实施例中，3D-IFA元件可以是在两个或更多个频带内可操作的多频带元件。例如，频带可以与诸如AMPS/GSM850，GSM900，GSM1800，PCS/GSM1900，UMTS/AWS，GSM850，GSM1900，AWS，LTE(例如4G，3G，其他长期演进，B17(LTE)，LTE(700MHz)等)，AMPS，PCS，EBS(教育宽带服务)，BRS(宽带无线电服务)，WCS(宽带无线通信服务/互联网服务)或其他蜂窝频率带宽的蜂窝通信相关联。然而，应理解，本文描述的3D-IFA元件、通信系统和天线组件不限于特定的一个或多个频带。可以使用其他频带。同样，应该理解，本文描述的天线组件不限于特定的无线技术或标准(例如，LTE)，并且天线组件可以被设计为适合于其他无线技术或标准。在一些实施例中，3D-IFA元件被定位成邻近于另一天线元件(例如，贴片天线)(或与另一天线元件有效地共同定位)。例如，可以将3D-IFA元件配置为减少3D-IFA元件和相邻天线元件之间的相互耦合。3D-IFA元件可以被配置为使得3D-IFA元件不会显着地阻挡或削弱相邻天线元件接收来自一个或多个预定频带的RF波。替代地或附加地，3D-IFA元件可以被配置为使得由相邻天线元件辐射的能量基本上不被3D-IFA元件吸收。为此，3D-IFA元件包括天线臂，该天线臂通常大体正交于接地平面和/或相邻天线元件的辐射表面。例如，接地平面可以基本平行于XY平面。天线臂可以基本上平行于Z轴。天线臂的正交取向(或垂直取向)可以对相邻天线元件(例如，贴片天线)具有最小的散射影响。而且，正交取向可以允许能够在低频带和高频带两者中实现带宽的指定表面积。天线元件的垂直取向和非平面结构还可以减小可能遮挡相邻天线元件的3D-IFA元件的孔径尺寸。替代地或除了天线臂的取向之外，3D-IFA元件可以具有产生指定的圆极化分量(CP分量)的非平面结构。指定的CP分量可以减少3D-IFA元件对相邻天线元件的影响。例如，一个天线元件(例如3D-IFA元件)可以具有右旋圆极化(RHCP)分量，而另一个天线元件(例如相邻的天线元件)可以具有左旋圆极化(LHCP)分量。对于具有多个天线元件的实施例，可以将3D-IFA元件配置为在一个或多个指定频带内操作，该一个或多个指定频带在相邻天线元件所操作的频带附近。例如，3D-IFA元件可以被配置为在长期演进(LTE)频带中操作。LTE较高频带包括2350本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维倒F天线(3D-IFA)元件(105)，其相对于相互垂直的X轴、Y轴和Z轴取向，所述3D-IFA元件(105)包括：/n联接部段(130)，其被配置为通过短路点(122)电连接到接地平面(120)并通过馈电点(124)电连接到通信线(410)，所述联接部段(130)沿着与短路点(122)和馈电点(124)相交的截面(CP)延伸，所述联接部段(130)沿着Z轴远离短路点(122)和馈电点(124)延伸；以及/n天线臂(136)，其从联接部段(130)沿XY平面纵向延伸，其中当天线臂(136)从联接部段(130)延伸到天线臂(136)的远侧边缘(159)时，天线臂(136)沿着XY平面遵循臂路径(222)延伸，所述臂路径(222)沿XY平面是非线性的，其中所述臂路径(222)的至少一部分远离截面(CP)延伸。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181005 US 16/152,6551.一种三维倒F天线(3D-IFA)元件(105)，其相对于相互垂直的X轴、Y轴和Z轴取向，所述3D-IFA元件(105)包括：
联接部段(130)，其被配置为通过短路点(122)电连接到接地平面(120)并通过馈电点(124)电连接到通信线(410)，所述联接部段(130)沿着与短路点(122)和馈电点(124)相交的截面(CP)延伸，所述联接部段(130)沿着Z轴远离短路点(122)和馈电点(124)延伸；以及
天线臂(136)，其从联接部段(130)沿XY平面纵向延伸，其中当天线臂(136)从联接部段(130)延伸到天线臂(136)的远侧边缘(159)时，天线臂(136)沿着XY平面遵循臂路径(222)延伸，所述臂路径(222)沿XY平面是非线性的，其中所述臂路径(222)的至少一部分远离截面(CP)延伸。


2.根据权利要求1所述的3D-IFA元件(105)，其中，所述臂路径(222)在天线臂(136)的第一截面(224)处具有沿着XY平面的第一路径方向(225)，并且在天线臂(136)的第二截面(226)处具有沿着XY平面的第二路径方向(227)，所述第一路径方向(225)和第二路径方向(227)至少彼此垂直。


3.根据权利要求2所述的3D-IFA元件(105)，其中，所述第一路径方向(225)和所述第二路径方向(227)是相反的路径方向或近似相反的路径方向。


4.根据权利要求1所述的3D-IFA元件(105)，其中，所述天线臂(136)具有指定的长度，使得对于所述3D-IFA元件(105)的指定频带，沿着所述天线臂(136)存在零电流。


5.根据权利要求4所述的3D-IFA元件(105)，其中，所述天线臂(136)被配置为当在所述零电流和所述远侧边缘(159)之间存在驻波时提供圆极化分量。


6.根据权利要求1所述的3D-IFA元件(105)，其中，所述3D-IFA元件(105)具有沿着XY平面的最大面积(220)，其限定所述3D-IFA元件(105)的最大宽度(D2)和最大深度(D1)，所述最大深度大于所述最大宽度，其中，所述天线臂(136)的长度是3D-IFA元件(105)的最大深度的至少两倍(2X)。


7.根据权利要求1所述的3D-IFA元件(105)，其中，所述天线臂(136)具有第一升高边缘(152)和第二升高边缘(154)以及在所述第一升高边缘(152)和所述第二升高边缘(154)之间限定的相对的第一宽侧面(156)和第二宽侧面(158)，所述天线臂(136)取向为使得所述第一宽侧面(156)和所述第二宽侧面(158)沿Z轴延伸并且所述第一升高边缘(152)和所述第二升高边缘(154)相对于接地平面(120)具有不同的高度。


8.根据权利要求7所述的3D-IFA元件(105)，其中，所述第一升高边缘(152)比所述第二升高边缘(154)更靠近所述接地平面(120)，所述第一升高边缘平行于XY平面延伸，所述联接部段(130)沿着Z轴在第一升高边缘和接地平面(120)之间延伸。


9.根据权利要求7所述的3D-IFA元件(105)，还包括：导电片(125)，其包括所述天线臂(136)和所述联接部段(130)，所述导电片沿着所述天线臂(136)折叠，使得所述天线臂(136)包括多个臂部段(201-204)，其中相邻的臂部段(202、203)通过接头(213)联接。


10.一种天线组件(102)，包括：
接地平面(120)；
相邻天线元件(160)，其配置为发送/接受能量以用于无线通信；以及
三维倒F天线(3D-IFA)元件(105)，其相对于相互垂直的X轴、Y轴和Z轴取向，所述3D-IFA元件(105)包括：
联接部段(130)，其被配置为通过短路点(122)电连接到接地平面(120)并通过馈电点(124)电连接到通信线(410)，所述联接部段(130)沿着与短路点(122)和馈电点(124)相交的截面(CP)延伸，所述联接部段(130)沿着Z轴远离短路点(122)和馈电点(124)延伸；以及
...

【专利技术属性】
技术研发人员：X云，
申请(专利权)人：泰连公司，
类型：发明
国别省市：美国;US