具有双端口的双频带天线.pdf

本发明提出一种工作在两个频率带并且具有两个独立端口的天线。本发明是具有在接地平面上形成的槽的印刷天线。所述天线由槽1组成，所述天线具有由第一微带线2形成的第一端口，在离槽闭合端的第一距离L1处形成了第一线2和槽1间的耦合，以及由第二微带线4形成的第二端口，在离槽闭合端的第二距离L2处形成了第二线4和槽1间的耦合。本发明也涉及一种包括至少两个双端口天线的天线系统。

1.  一种具有在位于衬底一面的接地平面上形成的槽(1)的印刷天线，所述天线由槽(1)组成，所述槽(1)具有进行辐射的开路端和闭合端，所述天线具有由位于衬底接地平面相反的一面上的第一微带线(2)形成的第一端口，在离槽的闭合端的第一距离(L1)处形成第一线和槽间的耦合，其特征在于：所述天线具有由位于衬底接地平面相反的一面上的第二微带线(4)形成的第二端口，在离槽的闭合端的第二距离(L2)处形成了第二线和槽间的耦合，第二距离(L2)不同于第一距离(L1)。

2.  根据权利要求1所述的天线，其特征在于：第一距离(L1)处于第二距离(L2)的1.5到2.5倍之间。

3.  根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于：所述槽配置有位于两个端口之间的谐振槽(6)，该谐振槽(6)被调谐到与第一线(2)与槽(1)之间的最佳耦合相对应的中心频率上。

4.  根据权利要求1至3之一所述的天线，其特征在于：至少一个谐振器(7，8)与微带线(2，4)之一耦合，该谐振器(7，8)被调谐至另一个端口的中心频率上。

5.  根据权利要求1至4之一所述的天线，其特征在于微带线(2，4)每一个都有通过二极管(10)与接地平面相连的开路端。

6.  一种天线系统，其特征在于所述天线系统包括根据权利要求1到5之一所述的至少两个天线。

具有双端口的双频带天线
技术领域
本发明涉及工作在两个频带并且具有两个端口的天线，每个端口对应一个频带。尤其地，本发明的天线是具有纵向辐射的槽形天线。
背景技术
宽带无线网络的发展正在经历如此成功以致几种标准并存。在各种标准中，可以引用处于大约5GHz频带操作的Hiperlan2和IEEE802.11a标准，和同样的处于大约2.4GHz频带操作的IEEE802.11b和IEEE802.11g标准。这些标准的目标是为了在各种不同类型的应用间定义通信准则。国内网包括例如电视机、录象机、卫星或光纤解码器、个人计算机以及其它任何一种需要与前述的一种或多种其它应用交换数据的设备。为装配这种国内网，需要所有这些应用采用同一个通信准则。然而，这也许不适合所有应用的情况，某些应用将不得不迎合多种标准的兼容性。
为了多标准的情况，需要具有能接收相应信号的电路和天线。然而，具有像可用频带那么多的天线对于小型设备来说是不容易做到的。
发明内容
本发明提出了一种在两个频带操作并具有两个独立端口的天线。所以，本发明是一种具有槽的印刷天线，该槽是在位于衬底的表面的接地平面上形成，所述天线由槽组成，该槽具有进行辐射的开路端和闭合端，所述天线具有由位于衬底接地平面相反的一面的第一微带线形成的第一端口，在离槽闭合端的第一距离处形成了第一线和槽间的耦合；以及由位于衬底接地平面相反的一面的第二微带线形成的第二端口，在离槽闭合端的第二距离处形成了第二线和槽间的耦合，第二距离不同于第一距离。
更可取地，第一距离是在第二距离的1.5到2.5倍之间。槽配置有位于两个端口之间的谐振槽，该谐振槽被调谐到与第一线和槽之间的最佳耦合相对应的中心频率上。谐振器与微带线之一耦合，该谐振器被调谐至另一端口的中心频率上。微带线每个都有通过二极管连接到接地平面的开路端。
本发明也提供了一种包括上面描述的至少两个天线的天线系统。
附图说明
在阅读接下来的描述的基础上，本发明将会被更好的理解，其它的特点和优点将会更明显，该描述参考了附图，其中：
图1示出了了根据本发明的天线，
图2至4示出了本发明的不同实施例，和
图5示出了包括根据本发明的多个天线的天线系统。
具体实施方式
图1示出了在一面上具有接地平面的衬底，槽1在其中形成。例如，衬底是市场上可得到的相对介电常数ε_r＝3.38和厚度为0.81mm的符合参考RO4003的衬底。例如，槽1是在其辐射端级张开喇叭口。喇叭口例如被做成长度为37mm、曲线半径为45mm。槽1也具有表现为短路的闭合端。槽的宽度例如为0.4mm，以便具有包含与IEEE802.11a和IEEE802.11b标准相对应的频带的通频带。
第一微带线2构成了槽形天线1的第一端口。第一微带线2设置在衬底上与接地平面相反的一面上。第一微带线2包括开路端和传送信号到接收电路(未示出)的末端。第一微带线2耦合到定位在离槽1的短路端子距离L1以及离第一微带线2的开路端子距离L3的第一区域3的槽上。
第二微带线4构成了槽形天线1的第二端口。第二微带线4设置在衬底接地平面相反的一面上。第二微带线4包括开路端和传送信号到接收电路(未示出)的末端。第二微带线4耦合到定位在离槽1的短路端距离L2以及离第二微带线4的开路端距离L4的第二区域5的槽上。
每个端口的通频带取决于槽1和每个微带线2或4之间地耦合。在第一端口级，距离L1和L3是固定的，以便确保位于2.4GHz的频带耦合良好。距离L1对应于频率为2.4GHz的槽1中引导的波长的四分之一。距离L3对应于频率为2.4GHz的第一微带线2中引导的波长的四分之一。在第二端口级，距离L2和L4是固定的，以便确保位于5GHz的频带耦合良好。距离L2对应于频率为5.5GHz的槽1中引导的波长的四分之一。距离L4对应于频率为5.5GHz的第二微带线4中引导的波长的四分之一。
耦合是彼此独立的，因此有可能同时使用两个端口。本领域熟练技术人员可能想到，在端口之一上的传送可能使另一个端口的接收饱和。然而，由于两个频带中的一个的中心频率大约是另一个的两倍，所以距离L1大约等于距离L2的两倍，距离L3大约等于距离L4的两倍。考虑到这些距离，结果，由于距离L1和L3基本上对应于槽1和第一微带线2中引导的波长的一半，因此，位于5GHz频带的频率处的第一端口的耦合几乎为零，这相当于很小的耦合，并且因此隔离良好。至于考虑到位于2.4GHz频带的频率的第二端口的耦合，该耦合发生在不是最佳的情况下，因此形成小的隔离。
理想地，当计算距离，从而一个距离是另一个的两倍，相当于倍频时，图1中的实例可能使人感到满意。可以理解，在保持令人满意的隔离时，可以无需理想条件，而具有位于1.5和2.5之间的距离比例。
为改善第二端口的隔离，可以加上滤波装置。滤波装置可以巧妙地集成到天线中。在图2中，槽1配备有一个或多个位于两个端口之间的横向槽6，这些横向槽具有特定尺寸以便限制2.4GHz的频率。横向槽6作为针对第二端口的带阻滤波器，不会干扰第一端口。这些槽可以放置成首尾相接，或者彼此并排。使用多个槽能够增加抑制或者扩大对更宽频带的抑制。
图3所示的另一变体在于：将谐振器7与第二微带线4进行耦合。将谐振器调谐至频率2.4GHz，并充当这个频率的带阻滤波器。
如果希望获得的频带间的间隙对应于因数3，可以理解，对于与第二端口相对应的频带，在两个端口上的耦合条件变得理想。一种解决方法在于：将谐振器8与第一微带线进行耦合，以便限制和抑制不想要的频率。谐振器8可以与或不与第二端口上的滤波装置一起使用。
以上描述的双端口天线的好处是非常紧凑，因此容易集成。对于根据IEEE802.11a操作的系统，实现天线分集是已知的。相应地，在图5所示的同一个衬底上设置多个天线是可能的。每个天线能够借助于设置在微带线2和4的开路端与接地平面之间的二极管10来进行切换。微带线的DC偏置使得根据每个二极管10的偏置来启用或禁用端口成为可能。独立地切换天线的第一和第二端口是可能的。
该实施例描述了具有两个端口的系统。然而，在同一槽上使用多个端口的概念可以概括为使用多个两个的天线。由于当采用多于两个端口时，不再发生最佳情况，因此仍然能够在每个端口上设置谐振器以便抑制与其它端口相对应的频率。