具有低无源互调的天线系统的制作方法

具有低无源互调的天线系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种具有低无源互调的天线系统。根据各个方面，公开了天线系统的示例性实施方式。在示例性实施方式中，所述天线系统基本上包括接地面以及第一天线和第二天线。在所述第一天线和第二天线之间布置有第一隔离器。第二隔离器从所述接地面向外延伸。该天线系统被构造为能够以低无源互调进行操作。
【专利说明】具有低无源互调的天线系统

【技术领域】
[0001] 本公开整体上涉及一种具有低PIM或有利的PIM (无源互调）的天线系统，并且该 天线系统还可W具有改进的和/或良好的屏蔽性和带宽。

【背景技术】
[0002] 本部分将提供与本公开相关的背景信息，但不一定是现有技术。
[0003] 基础结构天线系统的示例包括用户端设备（CP巧、卫星导航系统、报警系统、终端、 总站和室内天线。借助快速发展的技术，伴随着要将CPE装置的尺寸或者天线系统的尺寸 最小化的需求W便保持小的外形，天线带宽已经变成一个巨大的挑战。此外，具有多于一个 天线的多天线系统已被用于增大容量、覆盖范围和小区吞吐量。
[0004] 同样借助快速发展的技术，许多装置都已变为多天线W满足终端客户的需求。例 女口，多天线被用于多输入多输出（MIM0)用途W便增加用户容量、覆盖范围W及小区吞吐 量。随着当今市场趋向于经济、小巧且紧凑的装置，因尺寸和空间限制而使用W彼此十分靠 近的形式放置的多个相同天线的情况并不少见。另外，用于用户端设备的天线、终端站、总 站、或室内天线系统必须常常具有小的外形、质量轻并且物理体积紧凑，该使得平面倒F天 线（PIFA)对于该些类型的应用来说具有特别的吸引力。
[000引图1示出了常规平面倒F天线（PIFA)。如图1中所示，该基础设计由福射贴片元 件12、接地面14、短路元件16 W及馈电元件18组成。福射贴片元件12的宽度和长度决定 了期望的谐振频率。福射贴片元件12的宽度和长度的总和，大约为四分之一波长（A/4)。 福射贴片元件12可W由介电基片支撑在接地面14的上方。 实用新型内容
[0006] 本部分将提供本公开的一个整体概述，而不是将其所有范围或全部特征完整地公 开。
[0007] 根据各个方面，公开了天线系统例的示性实施方式。在例示性的实施方式中，天 线系统基本上包括接地面W及第一和第二天线。第一隔离器被布置于所述第一和第二天线 之间。第二隔离器从该接地面向外延伸。天线系统被配置为用低的无源调制来操作。
[0008] -种具有低无源互调的天线系统，所述具有低无源互调的天线系统包括；接地面； 第一天线和第二天线；布置在所述第一天线和所述第二天线之间的第一隔离器；W及从所 述接地面向外延伸的第二隔离器；从而所述天线系统被构造成能够W低无源互调进行操 作。
[0009] 所述接地面、所述隔离器W及所述第一天线和所述第二天线均由非铁磁材料制 成；并且/或者所述天线系统不包括任何铁磁材料或铁磁部件。
[0010] 所述天线系统能够相对于从大约698兆赫兹到大约960兆赫兹和/或从大约1710 兆赫兹到大约2700兆赫兹的频率的载波（地C) W低于-150分贝的无源互调进行操作。
[0011] 所述低无源互调的天线系统进一步包括；第一连接器和第二连接器，所述第一连 接器和第二连接器均具有至少一个电连接到相应的所述第一天线或所述第二天线的至少 一个中也接触部W及电连接到所述接地面的外部接触部；W及第一电绝缘体和第二电绝缘 体，所述第一电绝缘体和第二电绝缘体被分别定位在所述第一连接器与所述接地面W及所 述第二连接器与所述接地面之间W减小所述第一连接器和第二连接器与所述接地面之间 的电接触面积，从而减少无源互调；其中，所述接地面和所述第一电绝缘体和第二电绝缘体 包括贯穿其中的开口，W使所述第一连接器和第二连接器的所述中也接触部和所述外部接 触部穿过并且被电连接到相应的所述第一天线和第二天线W及在所述接地面的相反侧连 接到所述所述接地面。
[0012] 所述接地面包括一体形成的特征部，线缆编织带被焊接至所述一体形成的特征 部，从而所述一体形成的特征部被构造成用于减小所述线缆编织带与所述接地面之间的直 接电接触表面。
[0013] 所述接地面的所述一体形成的特征部包括第一对翼片和第二对翼片，所述第一对 翼片和第二对翼片从所述接地面中被冲压并且相对于所述接地面W锐角进行弯折。
[0014] 所述接地面和/或基座包括一体形成的特征部，用于将所述第一隔离器保持为基 本上垂直于所述接地面。
[0015] 所述一体形成的特征部包括穿过开口从所述基座向外凸出的多个部分，其中所述 多个部分协作W借助摩擦将所述第一隔离器保持在所述多个部分之间。
[0016] 所述一体形成的特征部包括从所述接地面中被冲压并且基本上垂直于所述接地 面而弯折的第一翼片和第二翼片，所述第一隔离器包括具有相反的第一侧和第二侧的直立 壁式隔离器，所述直立壁式隔离器相对于所述第一翼片和第二翼片被定位，使得所述第一 翼片沿着所述直立壁式隔离器的所述第一侧并且所述第二翼片沿着所述直立壁式隔离器 的所述第二侧，从而所述第一翼片和第二翼片协作W借助摩擦将所述直立壁式隔离器保持 在该第一翼片和第二翼片之间。
[0017] 所述第二隔离器包括所述接地面的大致位于所述第一天线与第二天线之间的大 致为T形的延伸部，从而所述大致为T形的延伸部增大了能够通电的所述接地面，该接地面 提高了在低频时的隔离性。
[0018] 所述具有低无源互调的天线系统进一步包括布置在所述接地面与所述第一天线 和第二天线之间的介电粘合带，从而阻止所述第一天线和第二天线与所述接地面之间的直 接电接触。
[0019] 所述具有低无源互调的天线系统进一步包括与相应所述第一天线和第二天线相 邻的第一寄生元件和第二寄生元件W增加带宽，其中所述第一寄生元件和第二寄生元件不 与所述第一天线和第二天线进行直接电接触。
[0020] 所述天线系统能够至少在从大约698兆赫兹至大约960兆赫兹的第一频率范围W 及从大约1710兆赫兹至大约2700兆赫兹的第二频率范围内操作；或者所述天线系统能够 在从大约698兆赫兹至大约2700兆赫兹的频率范围内操作。
[0021] 进一步的适用范围从此处所提供的描述中变得明显。该概述中的描述和特殊示例 仅仅是旨在进行示例并且不旨在限制本公开的范围。

【专利附图】

【附图说明】
[0022] 此处所描述的视图仅仅是用于说明所选实施方式并且不是所有可能的实施，并且 并非要限制本公开的范围。
[002引图1示出了传统的平面倒F天线（PIFA);
[0024] 图2是配置为具有根据例示性实施方式的低PIM(无源互调）的多频带天线系统 的分解立体图；
[00巧]图3是图2中所示天线系统的另一个分解立体图，其中接地面（W及直立壁式隔 离器和连接到其上的天线）被安装至基座；
[0026] 图4是图2和图3中所示天线系统在各种天线部件已被组装在基座上和/或安装 到基座之后的平面图；
[0027] 图5是图4中所示天线系统的立体图W及还示出了连接到天线的例示性同轴电 缆；
[002引图6是图5中所示同轴电缆和天线的局部立体图，并且W列示的方式如下示出了， 电缆支架可直接从接地面中形成；
[0029] 图7是图5和图6中所示同轴电缆和天线的另一个局部立体图，并且W例示的方 式如下示出了，同轴电缆的中也导体可被连接到天线；
[0030] 图8示出了用于将同轴电缆编织带焊接到接地面的传统方法；
[0031] 图9示出了用于将同轴电缆编织带焊接到电缆支架的例示性方法，该电缆支架由 根据例示性实施方式的接地面一体地形成；
[0032] 图10A和图10B分别是根据例示性实施方式的可与图2至图5中所示天线系统一 起使用的例示性NF穿墙式连接器和例示性绝缘体的立体图，其中该绝缘体有助于将至接 地面的接触面积最小化（或至少减小）并且从而将PIM问题最少化（或至少减少）；
[003引图11是W列示的方式示出的横截面图，其中图10中所示的NF穿墙式连接器和绝 缘体可被连接到接地面W及在图2至图5中所示天线系统的天线；
[0034] 图12A、图12B和图12C分别为图11中所示的NF穿墙式连接器的侧视图和端视 部，其中提供了仅根据例示性实施方式来说明的例示性尺寸毫米计，在锻层后）；
[003引图13是W列示的方式示出的局部立体图，其中NF穿墙式连接器的中也导体和四 个外部导体/接触部可分别连接到图2至图5中所示天线系统的接地面和天线；
[0036] 图14是可与根据例示性实施方式的天线系统一起使用的一个例示性天线的立体 图，其中该天线包括用于焊接连接器的可移除部分、用于焊接中也导体的附加翼片W及小 型和/或尺寸减小的翼片W便最少化（或者至少减少）PIM问题和不一致的焊接；
[0037] 图15A、图15B和图15C分别为可与图2至图5中根据例示性实施方式的天线系统 一起使用的基座的内部立体图、外部立体图W及局部立体图；
[0038] 图16A是可用于图2至图5中所示根据例示性实施方式的天线系统中的接地面和 寄生元件的立体图，其中接地面包括用于图10中所示NF连接器的接触部的孔W及用于在 基板中直接形成（例如注塑成型等）的PCB支架的开口，并且其中寄生元件与接地面之间 的间隙的尺寸和形状可用于调节高频带和低频带的谐振；
[0039] 图16B是可用于图2至图5中所示根据另一个例示性实施方式的天线系统中的接 地面的部分的立体图，其中接地面包括用于图10中所示NF连接器的接触部的孔W及用于 由接地面中直接或一体地形成（例如冲压式和弯曲的翼片等）的PCB支架；
[0040] 图17A是图16A中安装至基座的接地面和寄生元件的立体图，并且还W列示的方 式显示出，印刷电路板（PCB)或直立壁式隔离器可由在图16A中所示的接地面内穿过开口 的基座的PCB支架来支撑；
[0041] 图17B示出了印刷电路板（PCB)或直立壁式隔离器可由图16B中所示的接地面的 PCB支架来支撑的示例方式；
[0042] 图18A、图18B和图18C分别是图2至图5中所示的天线系统在被定位在由基座和 天线罩合作限定的内壳中之后的俯视图、侧视图W及仰视图；
[0043] 图19A和19B分别是图2至图5中所示的天线系统在被定位在由基座和天线罩合 作限定的内壳中之后的仰视立体图和俯视立体图，并且还示出了根据例示性实施方式的固 定的N型母头（N巧穿墙式连接器配置的示例；
[0044] 图20包括测量用于图2至图5中所示的、在天线罩内且具有图18B中所示的引出 端连接器的示例天线系统的原型的电压驻波比（VSWR) (S1LS22)和对频率的屏蔽性（S21， W分贝为单位）的例示性线形图；
[0045] 图21示出了福射图形测试期间图形定向W及相对于具有引出端连接器的天线原 型的平面；
[0046] 图22至图29示出了测量用于图2至图5中所示具有引出端连接器的示例天线系 统的原型的第一和第二多频带天线（用虚线和实线来显示）的福射图形（方位角平面、Phi 0 °平面W及化i90 °平面）W及在图21中所示频率分别约在698兆赫兹（MHz)、824MHz、 894MHz、960MHz、1785MHz、1910MHz、2110MHz W及 2700MHz 时的图形定向；
[0047] 图30和图31是测量用于图2至图5中所示的、具有图18B中示出的引出端连接器 的示例天线系统的原型的端口 1和端口 2的PIM (相对于载波（地C)与频率（单位为MHz)， W分贝为单位）的例示性线形图，其中该线形图示出了在处于低频带（图30)和高频带（图 31)时的低PIM性能（例如，低于-150地C等）；
[0048] 图32包括被测量用于图2至图5中所示的、在天线罩内且具有图19A中示出的固 定NF穿墙式连接器的示例天线系统的原型的电压驻波比（VSWR) (S11，S22)和对频率的屏 蔽性（S21，W分贝为单位）的例示性线形图；
[0049] 图33至图40示出了测量用于图2至图5中所示具有图19A中示出的固定NF穿墙 式连接器的、频率分别约处于 698MHz、824MHz、894MHz、960MHz、1785MHz、1910MHz、2110MHz W及2700MHz时的示例天线系统的原型的第一和第二多频带天线（W实线和虚线示出）的 福射图（方位角平面、Phi 0 °平面W及化i 90 °平面）；W及
[0050] 图41和图42是测量用于图2至图5中所示的、具有图19A中示出的固定NF穿墙 式连接器的示例天线系统的原型的端口 1和端口 2的PIM(单位为地C)对频率（单位为 MHz)的例示性线形图，其中该线形图示出了在处于低频带（图41)和高频带（图4。时的 低PIM性能（例如低于-150地C、低于-153地C等）。

【具体实施方式】
[0051] 现在将参照附图更加完整地描述示例性实施方式。
[0052] 本发明人已经认识到，需要相对小外形的天线系统，该系统具有低PIM(无源互 调）（例如能够作为低PIM额定设计等）、良好或改进的带宽（例如满足698兆赫兹至960 兆赫兹和1710兆赫兹至2700兆赫兹的LTE/4G应用带宽）、良好的或改进的隔离性（例如 在低频带等时），和/或在生产中提供更多的VSWR裕量。因此，该里所公开的天线系统的例 示性实施方式（例如1〇〇(图2至图5)，200(图18A、图18B、图18C)，300(图19A和图19B) 等）皆具有低PIM额定设计或配置。
[0053] 在例示性的实施方式中，随着良好的或改进的带宽W及通过引入寄生元件和独特 的隔离器构造而获得的隔离性，可W通过减少金属对金属接触表面的电流并且将焊接面积 最小化（或至少减小）来实现低PIM的设计。低PIM的设计还具有设计灵活性W及容纳具 有良好或改进的性能一致性的引出端连接器类型（例如图18B和图21等）和固定连接器 类型（例如图10A和图19A等）二者的能力。所公开的例示性实施方式具有极佳的或增加 的带宽，在不影响整个带宽的情况下改进的隔离性W及改进的或低的PIM。
[0054] 根据本公开的多个方面，例示性的实施方式可W包括一个或多个（或所有的）W 下特征来实现或达到低PIM的目的。在一个例示性的实施方式中，天线系统优选不包括任 何铁磁材料或包含正确锻层的铁磁部件，否则该铁磁部件可能成为PIM的源。取而代之的， 福射元件和接地面（例如图2和图3中的天线110和接地面112等）皆可W由黄铜或者其 它适合的非铁磁材料制成。连接器和电缆皆优选为PIM额定部件。
[00巧]接地的福射元件可W根据通过在该福射元件下方引入介电粘合带（广义来说，电 介质部件）而实现邻近禪合接地来防止在福射元件与接地面之间的直接电接触。例如在图 3中对齐介电粘合带113 W便定位在天线与接地面之间。
[0056] 用于将连接器的触点焊接到接地面的面积可W是相对较小的面积。因此，可W利 用相对小面积的焊接触点将连接器连接或接地至接地面。例如在图13中，设置四个相对较 小的焊接面积来将连接器114 (图10A)的触点122焊接到接地面112 (图13)。
[0057] 介电部件可被定位在连接器的上表面与接地面之间W便使连接器的上表面与接 地面之间的直接电接触电绝缘和最小化（或者至少降低）。例如在图2中，将圆形电介质或 绝缘体116 (例如增强环氧树脂层压材料的FR-4纤维玻璃等）对齐W定位在连接器114的 上表面与接地面112之间。
[0058] 此外，接地面可W包括一体式形成（例如，冲压等）的特征部来焊接电缆编织带。 该特征部在电缆编织带与接地面之间提供最小化的（或者至少减小的）直接电接触表面作 为一体式形成的特征部的唯一横截面来接触接地面。有利的是，该有助于防止（或者至少 降低）电缆编织带与接地面之间触点的任何的不一致性。例如在图6、图7和图9中，电缆 支架124已由接地面112直接形成（例如冲压等）。图9示出了焊接到冲压电缆支架124 的电缆编织带126。通过比较，图8示出了将同轴电缆编织带焊接到接地面的传统方式，其 可W尤其沿着不存在焊接的电缆编织带的底部引入不一致的触点。在图9中，不存在沿着 电缆编织带126的底部的触点，该电缆编织带因冲压和重置接地面而是空也的或者打开的 W便制造电缆支架124。
[0059] 接地面和/或基座还可W包括一个或多个一体式形成的（例如冲压等）特征部来 保持PCB或直立壁式隔离器W便减小焊接面积，例如通过消除在接地面上所需的焊盘，该 焊盘可W另外用于将PCB附接到接地面。减小的焊接面积减少了由于焊接而发生的PIM和 不一致性。例如在图2、图16A和图17A中，PCB支架128被直接由基座133 (例如塑料基板 等）注塑成型并且从该基座133向外凸出。PCB支架128的多个部件或多个部分穿过接地 面112中的开口 123 (图16A)。如在图17A中所示，PCB支架128的多个部件可W保持或 支撑PCB或直立壁式隔离器130,使得只需一个或两个焊盘129来将PCB或隔离器130电连 接到接地面112。另选地，图16B和图17B示出了一个示例，其中接地面112包括直接由该 接地面112形成（例如，冲压或弯曲的翼片128等）的PCB支架。接地面112的PCB支架 可W保持或支撑PCB或直立壁式隔离器130,使得只需单个焊盘129来将PCB或隔离器130 电连接到接地面112。
[0060] 根据本公开的另一个方面，例示性的实施方式可W包括一个或多个特征部来实现 或达到良好的或改进的带宽。在一个例示性实施方式中，邻近或在福射元件旁边添加或引 入寄生元件W增强低频带和高频带的带宽同时在福射器之间保持良好的隔离性。例如在图 4和图5中，第一和第二寄生元件132被分别定位在第一和第二天线110旁边或邻近的位 置，而不与其发生直接电接触。
[0061] 根据本公开的另一个方面，例示性实施方式可W包括一个或多个特征部W实现和 达到良好的或者改进的隔离性。在一个例示性实施方式中，在两个福射元件之间添加隔离 器从而通过增大接地面的电流来改进低频带时的隔离性。例如在图5中，T形隔离器134从 接地面112中向外延伸并增大接地面的电流。改进的隔离性使得更多天线福射元件被定位 在相同空间体积中或者使得整体较小的天线组件被用于相同数量的天线福射元件（例如 用于空间受限或需要紧凑时的最终用途等）。
[0062] 图2至图5示出了采用本公开的一个或多个方面的天线系统或天线组件100的例 示性实施方式。如该里所公开的，天线系统100被配置为W便具有较低的PIM W及良好的 带宽和隔贸性。
[0063] 天线系统100包括两个在接地面112上彼此间隔开的天线110。在此示例中，天线 110彼此是相同的并且在接地面112上相对靠近彼此地对称放置。在另选的实施方式中，可 W将天线110非对称地放置，其可W是不相似或者不同的，和/或不同于天线110来配置。 通过例示的方式，另一个例示性的实施方式可W包括一个或多个天线（例如，PIFA等），如 在PCT国际专利申请W0 2012/112022中所公开的那样，该申请的全部内容在此并入作为参 考。
[0064] 如图3中所示的那样，绝缘粘合带113(广义来说，介电部件）被用在天线110的 底面与接地面112之间，W防止天线110与接地面112之间的直接电接触。因此，在此示例 中接地的福射元件是基于相邻禪合接地的。
[0065] 天线110可W经由机械紧固件等联接至基座133,例如天线110和带113包括贯穿 开口 W用于接纳机械紧固件。此外，介电支架136可W定位或插装在基座133与天线110 的福射贴片元件138的上表面之间。该支架136配置用于物理地或机械地支撑具有足够的 结构完整性的天线110的上福射贴片元件138。另选的实施方式可配置为不同，诸如在没有 支架或是具有不同的、用于支撑福射贴片元件和/或用于将天线联接到基座的装置的情况 下。
[0066] 继续参照图2至图5,第一和第二寄生元件132被分别定位在邻近第一和第二天线 110的位置或者安装在其旁边，使得寄生元件132不与天线110或者接地面112直接电接 触。在此示例中，第一和第二寄生元件132是相同的并且在联接（例如机械式紧固等）到 基座133 (例如基板等）时相对于彼此对称地放置。引入寄生元件132增强了用于低频带 和高频带两者的天线带宽同时保证了天线110之间良好的隔离性。同样地，间隙149的尺 寸和形状可W调整为W便为高频带和低频带（图16A)提供谐振上的轻微调整。
[0067] 天线系统100包括第一和第二隔离器130和134。隔离器130、134的尺寸、形状和 位置可W相对于天线110和接地面112来确定（例如优化等）W便改进隔离性和/或增大 带宽。
[0068] 如图5中所示，第二隔离器134基本上为T形并且从接地面112向外延伸从而增 大接地面的电流。隔离器134基本上位于天线110之间，使得通过增大接地面的电流来改 进在低频带时的隔离性。在此示例中，隔离器134是单件式或者为接地面112的一部分，其 已形成（例如冲压等）为具有与接地面112共面的T形形状。另选的实施方式可W包括非 T形的隔离器和/或单独的、连接到接地面的非集成件。
[0069] 如图5和图17A至17B中所示，第一隔离器130包括直立壁式隔离器。该直立壁 式隔离器130可W配置为使得其上部的自由边缘在接地面112上方与天线110的福射贴片 元件138的上表面的高度是相同的。另选的实施方式可W包括位于天线110之间的隔离 器，其配置为与所示出的隔离器是不同的（例如非矩形的、非垂直于接地面的、更高的或更 短的等）。
[0070] 直立壁式隔离器130通过基座133和/或接地面112的整体特征被保持就位，该 例如通过消除接地面上对于焊盘的需求而减小了焊接面积，该焊盘可W另外被用于将PCB 附接到接地面112。减小的焊接面积减少了可能由于焊接而出现的PIM和不一致性。例如 在图2、图16A和图17A中，PCB保持架128直接由基座133 (例如塑料基板等）注塑成型并 且从其向外凸出。PCB支架128的多个部件或者PCB支架的多个部分穿过接地面112中的 开口 123。如图17A中所示，PCB支架128的多个部件可W保持或支撑PCB或者直立壁式隔 离器130,使得只需单个或者两个焊盘129来将该PCB或隔离器130电连接到接地面112。
[0071] 另选地，图1她和图17B示出了另一个例示性的实施方式，其中接地面112包括由 接地面112直接形成（例如冲压且弯曲的翼片128等）的PCB支架。该接地面112的PCB 支架可W保持或支撑PCB或直立壁式隔离器130,使得只需单个焊盘129来将该PCB或隔离 器130电连接到接地面112。如图16B中所示，接地面112包括第一和第二冲压且弯曲的翼 片128,它们基本上相对或者与第H冲压且弯曲的翼片128相对。翼片128基本上垂直于 接地面112。冲压且弯曲的翼片128可W将直立壁式隔离器130保持或支撑就位，使得只 需单个焊盘129(图17B)来将隔离器130电连接到接地面112。例如，直立壁式隔离器130 具有相反的第一侧和第二侧。将该直立壁式隔离器130相对于翼片128定位，使得至少一 个翼片沿着该直立壁式隔离器130的第一侧并且至少一个相反侧的翼片沿着该直立壁式 隔离器130的第二侧，使得该些翼片128协作W借助摩擦将直立壁式隔离器130保持在它 们之间。该隔离器安装装置例如通过消除在接地面112上对焊盘的需求来有利地减小焊接 面积，该焊盘可W另外被用于将隔离器130附接到接地面112。减小的焊接面积减少了可能 由于焊接而出现的PIM和不一致性。
[0072] 直立壁式隔离器130基本上垂直于接地面112并且相对于该接地面112是竖直 的。在此具体示出的实施方式中，天线110是与直立壁式隔离器130等距间隔开的。天线 110是围绕对称轴对称地布置在直立壁式隔离器130的相对两侧上或者由直立壁式隔离器 130来限定的，使得每个天线110都基本上是其它天线的镜像。
[0073] 在操作期间，直立壁式隔离器130改善了隔离性。隔离器130起作用时的频率首 先通过隔离器130水平段的长度和的高度来确定。水平段在此处所示的实施方式中基本上 平行于接地面112。
[0074] 如图2、图6、图7和图9中所示，接地面112包括一体式形成（例如冲压且弯曲的 翼片124等）的特征124 W用于焊接电缆编织带126。该特征提供了电缆编织带126与接 地面112之间最小化的（或者至少是减小的）的电接触表面W作为一体式形成的特征部 的唯一的横截面来接触接地面112。有利的是，该有助于防止（至少是减少）任何电缆编织 带126与接地面112之间的触点中的不一致性。在此例示性的实施方式中，接地面112包 括第一对和第二对冲压且弯曲的翼片124,它们相对于接地面112 W锐角弯曲（例如30度 等）。借助示例，每个翼片124皆可W相对于接地面112成30度角，使得第一对和第二对 翼片124中的每对翼片之间大约成60度角。图9示出了焊接到接地面112的整个电缆支 架124的焊接接头125和电缆编织带126。在图9中，不存在沿着电缆编织带126的底部 127的触点，该电缆编织带因冲压和重新定位接地面材料而是空也的或者打开的，W制造电 缆支架124。通过比较，图8示出了用于焊接同轴电缆编织带126到接地面的传统方法，该 样可W尤其沿着电缆编织带126的底部127引入不一致的触点，其中在电缆编织带126与 接地面之间不存在焊接。
[00巧]参照图6、图7、图11、图13和图14,同轴电缆137的中也导线131可W连接（例 如焊接等）到天线110 W及连接器114的中也导线或触头120。从下方看去，可W将连接器 114定位成使得，连接器的中也触头120穿过天线110的翼片140中的孔（图11和图13)。 从上方看去，同轴电缆137的中也导线131可物理电接触或靠近连接器的中也导线120 的方式安装在翼片140上，并且之后焊接在一起。
[0076] 为了实现焊接目的，如在图13和图14中所示，天线110的一部分142可被移除 (例如切除等）。天线110还包括翼片144,其是较小的并且/或者减小了尺寸W最小化（或 者至少减小）可能由于焊接而出现的PIM问题和非一致性。
[0077] 天线系统100还被配置为W具有相对较小的面积来将连接器114的外部触头122 焊接到接地面112。如图13所示，具有四个相对小的焊接面积用于将连接器114的触头122 焊接至接地面112(图10A)。如在图16中所示，接地面112包括开口 117 W使连接器的中 也触头120和四个外部触头122从中穿过。较小的焊接面积也有助于提供低PIM的设计。
[0078] 图10至图12C示出了连接器114的一个例示性的实施方式，其可W与天线系统 100 -起使用。如图所示，连接器114包括中也触点或引脚120 W及四个外部触头或引脚 122。连接器114还包括螺母146、止动垫圈148 W及0形环150。
[0079] 有利的是，连接器114被设计为具有较小的焊接引脚W便减小焊接面积，从而减 少PIM。连接器外壳的基材是非铁磁材料，诸如H金属合金或铜锡锋合金。该些引脚或触头 也由非铁磁材料制成，诸如铜被合金。通过使用非铁磁材料，天线系统将具有更好或更低 的PIM性能。
[0080] 在一个特殊的示例中，连接器主体/外壳锻层是具有铜锡锋合金表面的黄铜。触 头120、122则是具有黄金表面的铜被合金。0形环150是娃橡胶。止动垫圈148和螺母146 是具有铜锡锋合金/铜表面的黄铜。在此特殊的示例中，连接器114还具有50欧姆的阻抗、 范围在0至6GHz的频率、超过频率范围1.2倍的最大VSWRW及-55。0至+125。0的操 作温度。特殊材料、尺寸和技术数据仅仅为了示例的目的而不是为了限制的目的。另选的 实施方式可W包括连接器，其被配置为不同的，例如由不同的材料制成、不同的尺寸、不同 的技术数据等等。
[0081] 如图2中所示，介电部件或绝缘体116被定位在连接器114的上表面与接地面112 之间W便使连接器的上表面与接地面112之间的直接电接触绝缘W及最小化（或者至少减 小）。在此例示性的实施方式中，绝缘体116是圆形的并且由FR-4纤维玻璃增强型环氧树 脂层压材料制成。如图10B所示，绝缘体116包括开口 118 W使连接器的中也触头120和 四个外部触头122从中穿过W用于分别电连接（例如焊接等）至天线110和接地面112。 另选的实施方式可W包括不同配置的绝缘体，例如非圆和/或由不同材料制成等。
[0082] 接地面112的配置可W取决于，至少部分取决于旨在用于天线系统100的最终用 途。因此，接地面112的特殊形状、尺寸和材料（例如黄铜，其它非铁磁材料等）可W变化 或者定制W适应不同的操作性、功能性和/或物理需要。然而考虑到天线110相对较小的 下表面，接地面112被配置为足够大W便成为用于天线系统100的充分发挥作用的接地面。
[0083] 在图16所示的实施方式中，接地面112具有梯形的部分W及圆形的部分。接地面 112可被确定尺寸或修剪W匹配到相对较小的天线罩基座（例如图18C中的基座233、图 19A中的基座333等）上并且适应天线罩或壳体（例如图18A中的天线罩235、图19A中的 天线罩335等）。另选的实施方式可W包括具有其它形状的不同配置的接地面，其它形状诸 如图11中所示的形状，非梯形、非矩形、整体为矩形、整体为梯形等等。
[0084] 利用接地面，可W增加或最大化长度来增大带宽。如上所述，然而，接地面112的 尺寸可W足够小，使得其可W被限定在相对较小的天线罩组件内。例如，例示性的实施方式 可W包括被配置（例如确定形状和尺寸）的接地面112 W便被安装在具有大约219毫米 或更小直径的圆形天线罩基座233上（显示在图18C中）。
[0085] 较小的接地面可能不具有足够用于一些终端用途的电流长度。如在图4中所示， 接地面112包括T型延伸部或隔离器134。该隔离器通过增加接地面112的电流长度且改 进隔离性而起到提高带宽的目的。
[0086] 参照图14,天线110的驱动福射段包括福射贴片元件138 (或更广义来讲，上福射 表面或平面福射体）。福射贴片元件138包括用于形成多频率（例如从698兆赫兹到960 兆赫兹W及从1710兆赫兹到2700兆赫兹的频率等）W及用于在高频段时调制频率的插槽 139。插槽139可W配置为使得，天线110在高频率或高频段时改善回波损耗水平W用于更 高的修补。对于小外形修补的选择来说，插槽在其它实施方式中可W无需改善高频段。在 该所示例示性实施方式中，插槽139基本上是矩形的（除了移除的部分142)并且分割福射 贴片元件138 W便将天线110构造为谐振的或者能够在至少第一频率范围和不同于（例如 非重叠的、不相交的、更高的等）第一频率范围的第二频率范围内操作。例如，该第一频率 范围可W为从约698兆赫兹到大约960兆赫兹，同时该第二频率范围可W是从大约1710兆 赫兹到大约2700兆赫兹。或者，例如天线110可W横跨从约698MHz到大约2700MHz的单 个宽频率而操作。然而在不脱离本公开范围的情况下，插槽139可配置用于不同的频率范 围和/或具有任何其它适合的形状，例如直线、曲线、波浪线、曲折线、截节线W及/或者非 线性形状等。插槽139是在福射贴片元件138中除去导电材料的部分。例如，福射贴片元 件138可最初形成有插槽139,或者插槽139可W通过移除导电材料而从福射贴片元件138 形成，例如蚀刻、切割、冲压等等。在另一个其它的实施方式中，插槽139可W由非导电性或 者介电材料形成，其例如通过印刷等方式被添加到上福射贴片元件138上。
[0087] 福射贴片元件138与天线110的下表面141是间隔开的并且被布置在其上方。仅 通过举例，福射贴片元件138可W包括顶部表面，其在下表面的底部上方大约20毫米的位 置。在此所提供的该个尺寸和所有其它的尺寸都是仅用于示例的目的，因为其它实施方式 可W为不同的尺寸。
[0088] 在此示例中，福射贴片元件138和下表面141基本上彼此平行并且也是平面的或 平坦的。另选的实施方式可W包括不同的配置，例如非平面式、非平坦式和/或非平行福射 元件W及下表面。
[0089] 天线110包括馈送元件143(图2、图3和图7)。翼片140(图7)沿着该馈送元 件143的底部提供或者可操作为馈送点。同轴电缆137的中也导线131和连接器141的中 也触头120可W彼此电连接（例如焊接）并且电连接到翼片114用于向天线110馈送。
[0090] 在操作时，天线110的馈送点可W通过天线福射贴片元件138从同轴电缆137接 收待福射的信号，该些信号可W通过同轴电缆137从收发器等接收。相反地，同轴电缆137 可W从天线110的馈送点接收信号，该些信号由福射贴片元件138来接收。另选的实施方式 可W包括其它馈送装置或用于在同轴电缆（诸如传输线路等）旁向天线110馈送的装置。
[0091] 参照图3,馈送元件143电连接到福射贴片元件138与下表面141之间并在此延 伸。因为馈送元件143可W被限定或看成是天线110的位于福射贴片元件138与下表面 141之间被整体示出的一侧，所W馈送元件143可W较宽。在此例示性的实施方式中，馈送 元件143被电连接到福射贴片元件138的边缘和下表面141之间并在此延伸。在其它实施 方式中，然而，馈送元件在与边缘向内间隔开的位置上可W电连接到福射贴片元件和/或 天线的下表面。
[0092] 还如图3所示，馈送元件143包括沿着该馈送元件143的相对侧部分的锥形的或 向内逐渐变细的特征部145。具有锥形特征部145的馈送元件143可配置用于阻抗匹配的 目的而拓宽天线带宽，使得可至少两个频段来操作天线110。
[0093] 在该所示实施方式中，锥形特征部145包括馈送元件143的侧边缘部分，其逐渐地 或成角度地向内朝向该馈送元件143的中间。不同的是，馈送元件143的侧边缘部分145 沿着该些边缘部分在从福射贴片元件138向下游朝着下表面141的方向上逐渐地或者成角 度地向内朝向彼此。因此，邻近并连接到福射贴片元件138的馈送元件143的上部分因锥 形特征部或向内成角度的侧面边缘部分145而减小了宽度。在另选的实施方式中，馈送元 件143可W包括仅一个或者不包括锥形特征部。
[0094] 天线110的下表面141还可W被认为是接地面。然而根据特殊的最终用途，下表 面141的尺寸可W是相对较小的并且不足W提供完全有效的接地面。在该样的实施方式 中，下表面141主要可用于将天线110机械式地附接到基座133,该基座进而被连接到足够 大的接地面。
[0095] 天线110还包括第一和第二短路件160、162。该第一和第二短路件160、162电连 接到福射贴片元件138与下表面141之间并且在此延伸。在此例示性的实施方式中，第一 和第二短路件160、162被沿着福射贴片元件138的边缘和下表面141被电连接。在其它实 施方式中，然而，第一和/或第二短路件160、162可在与边缘间隔开的向内位置上电连接到 福射贴片元件138和/或下表面141。此外，第一和第二短路件160U62还会有助于将福射 贴片元件138机械式地支撑在天线110的下表面141的上方。
[0096] 第一短路件160可配置或形成W便提供基础天线的操作或功能。例如，第一短路 件160可配置或形成为W使用较小的福射贴片元件138,例如小于一半波长的贴片天线。通 过举例，可W将福射贴片元件138的尺寸确定为使得，其长度和宽度的总和是大约所需谐 振频率的四分之一个波长长度（1/4A)。
[0097] 第二短路件162可配置或形成W便在第一、低频范围或带宽（例如从698兆赫兹 到960兆赫兹的频率等）时提高或改善天线110的带宽。因此，第二短路件162可W使得 通过拓宽带宽来使用较小的贴片。因此该例示性的天线110包括双短路（经由元件160、 162)和具有插槽139的福射元件138 W激发多个频率同时提高天线110的带宽。
[0098] 在此例示性的实施方式中，第一短路件160基本上是平坦的或是平面式的、矩形 式的并且垂直于上福射贴片元件138和下表面141。另选的实施方式可W包括不同配置的 第一短路件，诸如非平坦式短路件和/或短路件不垂直于上福射贴片元件138和/或下表 面 141。
[0099] 同样在此例示性实施方式中，第二短路件162被配置为使得，其整体长度大于将 福射贴片元件138与下表面141分开的间距或间隙。在此示例中，第二短路件162具有非 平面式或非平坦式配置。如在图14中所示，第二短路件162包括平坦的或平面式的第一或 下部分164。第一部分164邻近且垂直于天线110的下表面141。第二短路件162还包括 邻近并且连接到福射贴片元件138的第二或上部分166。该第二部分166与第一部分164 是不共面的并且相对于该第一部分164向外凸出或延伸，因此提供具有H维的、非平坦式 或者非平面式配置的第二短路件162。
[0100] 通过举例，第二部分166可W包括弯曲部分、楼梯形部分、具有阶梯式配置的部分 等等。在另选的实施方式中，可在福射贴片元件与天线的下表面之间布置不同形状的第一 和/或第二短路件。例如当从侧面看时，第二短路件162可W具有平坦的配置。第二短路件 可W垂直于天线110的上表面和下表面，其中当从正面或背面看时，该第二短路件162可W 具有曲折的或是非线性的配置，使得其长度比天线的上下表面间的间隔距离或间隙要长。 第二短路件可W不垂直于天线的上表面和下表面，其中该第二短路件162具有比天线的上 下表面间的间隔距离或间隙要长的长度。第一和第二短路件160U62不应仅限于附图中所 示的特定形状。
[0101] 图3示出了天线110的电容负载件170,其配置或形成（例如弯曲或向后折叠等） 为W在第二、高频范围或高带宽（例如从1710兆赫兹到2700兆赫兹的频率等）时提供用 来拓宽天线110的带宽的电容负载。如在图3中所示，该元件170从馈送元件143向内延 伸并且基本上被布置在福射贴片元件138与天线110的下表面141之间。另选的实施方式 可被配置为与图3中所示的是不同的（例如，在没有电容负载或回弯件时等等）。
[0102] 如图14中所示，示出的天线110的实施方式包括位于第二短路件162的两反两侧 上的电容负载件或线脚172。将该些元件172配置或形成为W便产生用于将天线110调谐 到一个或多个频率的电容负载。例如，元件172可被配置用于将天线110调谐到第一或低 频范围或低带宽（例如从698兆赫兹到960兆赫兹的频率等）W及调谐到第二或高频或高 带宽（例如从1710兆赫兹到2700兆赫兹的频率等）。另选的实施方式可W配置为是不同 的（例如在没有电容负载或线脚时等等）。
[0103] 在例示性的实施方式中，天线110可W由单件导电非铁磁材料（例如黄铜等）通 过冲压（例如经由单次冲压或连续冲压技术等）W及此后的弯曲、折叠或其它形成冲压材 料件的方式而形成为一体式或单体式。天线110可W不包括任何介电（例如塑料）基板， 其在下表面141上方或天线110的接地面的上方机械式地支撑或息挂上福射贴片元件138。 取而代之的，可W在下表面141的上方通过天线的短路件机械式地支撑天线110的上福射 贴片元件138。因此，天线110可W被看作是在上福射贴片元件138与下表面141之间具有 充气基板或空气间隙，该使得因消除介电基板而节约了成本。另选的实施方式可W包括在 接地面或天线的下表面W及/或者一个或多个非一体式形成但分别附接到天线的部件或 元件的上方支撑上福射贴片元件的介电基板。
[0104] 宽范围的材料可用于在此公开的天线系统的部件。通过举例，天线、隔离器W及接 地面可W皆由黄铜或非铁磁材料制成。在此示例中，可W优选为非任何铁磁材料或铁磁部 件，而可能是其它的PIM的源。可W根据用于焊接的材料的适应性、硬度W及成本来选择特 定的非铁磁材料。
[0105] 图18A至图18C示出了包括天线系统100(图2至图5)的例示性实施方式200。 天线罩235被定位在天线系统200的上方且联接到基座233。在此示例中，基座233具有约 为219毫米的直径（例如，218. 7+/-1毫米等）。整个天线罩和基座组件（图18B)具有约 为43. 5毫米的整体高度（例如，43. 5+/-1毫米等）。同样在图18B中示出的是从基座233 向外凸出的螺纹部分。仅作为示例，螺纹部分可W具有约50. 8毫米W及1"-8的螺纹尺寸。 还显示出从螺纹部分向外延伸的引出端式连接器。可W通过将基座233定位在支撑表面的 一侧上并且将安装螺母246和止动垫圈或衬垫248 (例如，垫板等）安装和挣紧到支撑表面 的相对侧上的螺纹部分上来安装天线系统200。在雜开橡胶锁定衬垫的示例性实施方式中， 橡胶锁定衬垫可W被移除并且在天线系统200安装到吊顶板材时不使用橡胶锁定衬垫。附 图中给出的例示性的尺寸和该里给出的所有其它尺寸仅为示例之用，因此另选的实施方式 可W将尺寸设为不同的。
[0106] 图19A和图19B示出了也包括天线系统100(图2至图5)的例示性实施方式300， 其中天线罩335被安装在天线系统300的上方并被联接到基座333。然而该例示性实施方 式300取代图18B中所示的引出端式连接器而包括固定NF穿墙式连接器。
[0107] 图20至图29提供了在图18A、图18B和图18C所示的试验模型200的测量分析结 果。该试验模型200包含天线系统100 (图2至图5)，其被安装在天线罩内并配置为具有引 出端式连接器。该些分析结果仅为示例之用而并不旨在限制。
[010引更具体来说，图20包括为了原始天线系统200而测量的电压驻波比（VSWR) (S11、 S22) W及隔离性（S21 W分贝为单位）对频率的例示性线形图。基本上，图20示出了利用 良好的电压驻波比（VSWR)和利用两个天线110之间相对较好的隔离性来操作原始天线系 统200的过程。
[0109] 图22至图29示出了对具有引出端式连接器的原始天线系统200的第一和第二多 频带天线110进行测量的福射图（方位角平面、PHi 0 °平面W及PHi 90 °平面）（W虚 线和实也所示）W及在图21中所示的、频率分别约在698兆赫兹（MHz)、824MHz、894MHz、 960MHz、1785MHz、1910MHz、2110MHz W及 2700MHz 时的图形取向。一般来说，图 22 至图 29 示出了相当于全向的福射图（小外形天线福射图）W及天线系统200良好的效率。因此， 天线系统200具有大的带宽，该允许用于包括抑D和TDD LTE频率或频段的无线通信装置 的多操作频段。此外，该例示性实施方式的天线系统200具有如传统PIFA天线（例如，图 1中所示的PIFA10)那样的竖直方向或水平方向的极化。
[0110] 图30和图31是无源互调（PIM)对具有引出端式连接器（图18B)的原始天线系 统200的端口 1和2测量的频率的例示性线形图。如图所示，天线系统200在低频带（图 30)和高频带（图31)皆具有较低的PIM性能（例如低于-150地C等）。例如天线系统200 可W优选具有-153地C的低PIM或在低频带和高频带更低的PIM。
[0111] W下是具有对具有引出端式连接器的原始天线系统200 (图18B)的第一和第二天 线110 (图2至图5)进行测量所得的性能汇总数据的表1和表2。如表格中所示，具有引出 端式连接器的原始天线系统200通过整个频带而具有良好的效率，在低频带处效果更佳。
[0112] 表1 (具有引出端连接器的第一天线）
[011 引

【权利要求】
1. 一种具有低无源互调的天线系统，其特征在于，所述具有低无源互调的天线系统包 括： 接地面； 第一天线和第二天线； 布置在所述第一天线和所述第二天线之间的第一隔离器；以及 从所述接地面向外延伸的第二隔离器； 从而所述天线系统被构造成能够以低无源互调进行操作。
2. 根据权利要求1所述的具有低无源互调的天线系统，其特征在于，所述接地面、所述 隔离器以及所述第一天线和所述第二天线均由非铁磁材料制成；并且/或者 所述天线系统不包括任何铁磁材料或铁磁部件。
3. 根据权利要求1或2所述的具有低无源互调的天线系统，其特征在于，所述天线系 统能够相对于频率从大约698兆赫兹到大约960兆赫兹和/或从大约1710兆赫兹到大约 2700兆赫兹的载波以低于-150分贝的无源互调进行操作。
4. 根据权利要求1或2所述的具有低无源互调的天线系统，其特征在于，该具有低无源 互调的天线系统进一步包括： 第一连接器和第二连接器，所述第一连接器和第二连接器均具有至少一个电连接到相 应的所述第一天线或所述第二天线的至少一个中心接触部以及电连接到所述接地面的外 部接触部；以及 第一电绝缘体和第二电绝缘体，所述第一电绝缘体和第二电绝缘体被分别定位在所述 第一连接器与所述接地面以及所述第二连接器与所述接地面之间以减小所述第一连接器 和第二连接器与所述接地面之间的电接触面积，从而减少无源互调； 其中，所述接地面和所述第一电绝缘体和第二电绝缘体包括贯穿其中的开口，以使所 述第一连接器和第二连接器的所述中心接触部和所述外部接触部穿过并且被电连接到相 应的所述第一天线和第二天线以及在所述接地面的相反侧连接到所述接地面。
5. 根据权利要求1或2所述的具有低无源互调的天线系统，其特征在于，所述接地面包 括一体形成的特征部，线缆编织带被焊接至所述一体形成的特征部，从而所述一体形成的 特征部被构造成用于减小所述线缆编织带与所述接地面之间的直接电接触表面。
6. 根据权利要求5所述的具有低无源互调的天线系统，其特征在于，所述接地面的所 述一体形成的特征部包括第一对翼片和第二对翼片，所述第一对翼片和第二对翼片从所述 接地面中被冲压并且相对于所述接地面以锐角进行弯折。
7. 根据权利要求1或2所述的具有低无源互调的天线系统，其特征在于，所述接地面和 /或基座包括一体形成的特征部，用于将所述第一隔离器保持为基本上垂直于所述接地面。
8. 根据权利要求7所述的具有低无源互调的天线系统，其特征在于，所述一体形成的 特征部包括穿过开口从所述基座向外凸出的多个部分，其中所述多个部分协作以借助摩擦 将所述第一隔离器保持在所述多个部分之间。
9. 根据权利要求7所述的具有低无源互调的天线系统，其特征在于，所述一体形成的 特征部包括从所述接地面中被冲压并且基本上垂直于所述接地面而弯折的第一翼片和第 二翼片，所述第一隔离器包括具有相反的第一侧和第二侧的直立壁式隔离器，所述直立壁 式隔离器相对于所述第一翼片和第二翼片被定位，使得所述第一翼片沿着所述直立壁式隔 离器的所述第一侧并且所述第二翼片沿着所述直立壁式隔离器的所述第二侧，从而所述第 一翼片和第二翼片协作以借助摩擦将所述直立壁式隔离器保持在该第一翼片和第二翼片 之间。
10. 根据权利要求1或2所述的具有低无源互调的天线系统，其特征在于，所述第二隔 离器包括所述接地面的大致位于所述第一天线与第二天线之间的大致为T形的延伸部，从 而所述大致为T形的延伸部增大了所述接地面的电流，这提高了在低频时的隔离性。
11. 根据权利要求1或2所述的具有低无源互调的天线系统，其特征在于，该具有低无 源互调的天线系统进一步包括布置在所述接地面与所述第一天线和第二天线之间的介电 粘合带，从而阻止所述第一天线和第二天线与所述接地面之间的直接电接触。
12. 根据权利要求1或2所述的具有低无源互调的天线系统，其特征在于，该具有低无 源互调的天线系统进一步包括与相应的所述第一天线和第二天线相邻的第一寄生元件和 第二寄生元件以增加带宽，其中所述第一寄生元件和第二寄生元件不与所述第一天线和 第二天线进行直接电接触。
13. 根据权利要求1或2所述的具有低无源互调的天线系统，其特征在于，所述天线系 统能够至少在从大约698兆赫兹至大约960兆赫兹的第一频率范围以及从大约1710兆赫 兹至大约2700兆赫兹的第二频率范围内操作；或者 所述天线系统能够在从大约698兆赫兹至大约2700兆赫兹的频率范围内操作。
【文档编号】H01Q1/48GK204243211SQ201420532174
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】黄国俊, 黄伟达, J·黄志明 申请人:莱尔德技术股份有限公司