專利名稱：分集式天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分集式天線，特別適用于節(jié)省空間是頭等重要的場(chǎng)合，例如用于輕便型的裝置中。
由兩個(gè)或更多的間隔天線的接收被稱為分集式接收，它是為了克服由于諸如多路接收和/或電離層變化以及相類似的影響傳播的變化。一般地說(shuō)，某些形式的轉(zhuǎn)換裝置被應(yīng)用在天線之間的快速轉(zhuǎn)換，以便在接收機(jī)的合成信號(hào)是依次以每個(gè)天線來(lái)的時(shí)間多路傳輸信號(hào)。如果單個(gè)天線相對(duì)于輸入信號(hào)被適當(dāng)?shù)匕仓煤烷g隔的話，那么分集式天線的使用就能基本上補(bǔ)償多信號(hào)通道的衰減。
例如，在輕便型的裝置中，空間是應(yīng)當(dāng)考慮的，通常分集式技術(shù)不能使用的原因是因?yàn)樘炀€系統(tǒng)的尺寸，從整體來(lái)看，很明顯地比普通單個(gè)天線大得多。
在本發(fā)明中，分集式作用是由在兩個(gè)間隔位置上激勵(lì)的天線單元的單個(gè)天線單元來(lái)達(dá)到的，以致合成的電流峰值是被間隔開(kāi)的。實(shí)際上，這種天線的作用就如同在電流峰值之間有一定距離的間隔分開(kāi)的二個(gè)天線一樣。在實(shí)施例中，天線單元在任何一端交替地饋電，分集式轉(zhuǎn)換裝置被用來(lái)激勵(lì)一端或者另一端。在上述的方法中，這種轉(zhuǎn)換能夠用連續(xù)快速的方法轉(zhuǎn)換，或者僅在所需要的信號(hào)條件下，轉(zhuǎn)換可以在靈活的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。該天線能夠用于接收或發(fā)送。
為了更好地理解發(fā)明，現(xiàn)在僅僅通過(guò)參考隨后的附圖以舉例的方法對(duì)實(shí)施例進(jìn)行描述

圖1是根據(jù)本發(fā)明分集式天線的一個(gè)實(shí)施例的示意圖;
圖2是實(shí)際的實(shí)施例的基本印制電路板的布局圖;
圖3是與圖2類似的圖，但更進(jìn)一步表示用于轉(zhuǎn)換所必須的元件;以及圖4和圖5是在圖2的基礎(chǔ)上，用圖解法分別表示在右面饋電和在左面饋電期間的電流分布圖。
參考圖1，天線單元包括位于接地面2上的四分之一的波長(zhǎng)帶1并且分別從開(kāi)關(guān)S1和S2的任何一端饋電，開(kāi)關(guān)S1和S2的每一個(gè)連接到轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S3，并且所有三個(gè)開(kāi)關(guān)都是同軸聯(lián)動(dòng)一起動(dòng)作的，根據(jù)本申請(qǐng)，標(biāo)號(hào)3是信號(hào)源或接收機(jī)輸入電路，為了激勵(lì)開(kāi)關(guān)S1、S2和S3而設(shè)置的裝置(未示出)去轉(zhuǎn)換在天線單元兩端提供的分集式開(kāi)關(guān)從一個(gè)位置至另一個(gè)位置。
在這個(gè)例子中，當(dāng)從任何一端饋電時(shí)，電流峰值的空間分隔幾乎是四分之一波長(zhǎng)。這樣，使用這種方法，實(shí)際上天線的作用就如同包含幾乎四分之一波長(zhǎng)間隔分開(kāi)的兩個(gè)天線的分集式天線。顯然，這樣形成的兩個(gè)有影響的天線不能同時(shí)被使用，但是可以用已說(shuō)明的轉(zhuǎn)換裝置來(lái)代替，以便交替地動(dòng)作。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2和圖3，表示本發(fā)明用于發(fā)送和接收的實(shí)施例。它工作在約為1GHZ的典型頻率。圖2表示以印制電路板4的形式安裝在介質(zhì)基片上的四分之一波長(zhǎng)帶1和接地面2的基銅形式。帶1和接地面2是在板的相反的兩側(cè)，因此與另外一側(cè)是絕緣的帶1在板的表面一側(cè)，而接地面2在板的相反的一側(cè)。在工作中，帶1的作用就如同一個(gè)四分之一波長(zhǎng)的單極天線的作用一樣。
帶1是從公共RF饋電點(diǎn)7饋到相同排列的四分之一波長(zhǎng)傳輸線5、6的任何一端饋電的。RF饋電點(diǎn)8經(jīng)過(guò)輸入線9、再經(jīng)過(guò)耦合電容10連接到饋電點(diǎn)7。傳輸線5、6由印制的銅箔帶形成，或者采用加到印制板4表面的其它材料形成。
帶1的從左面到右面饋電的轉(zhuǎn)換是由一對(duì)PIN二極管11、12來(lái)實(shí)現(xiàn)的，反之亦然。每個(gè)PIN二極管是分別從傳輸線5、6的一對(duì)接點(diǎn)連接到公共接點(diǎn)13的。接點(diǎn)13經(jīng)過(guò)印制板4連接到接地面2。把適當(dāng)?shù)腄C電位施加到二極管11、12，將能夠使天線選擇饋電短的一端轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S1的動(dòng)作是由二極管11和左面四分之一波長(zhǎng)線5來(lái)完成的;開(kāi)關(guān)S2的動(dòng)作是由二極管12和右面四分之一波長(zhǎng)線5，以及開(kāi)關(guān)S3的動(dòng)作是由二極管11或者二極管12的作用來(lái)完成的，并且它們與左面或右面四分之一波長(zhǎng)線6相結(jié)合。
二極管11、12的這種連接，以致當(dāng)一個(gè)是正向偏壓時(shí)，而另一個(gè)是反向偏壓。提供給二極管的偏壓是取自DC控制輸入端14，它經(jīng)過(guò)電阻15和另一四分之一波長(zhǎng)傳輸線16連接到公共饋電點(diǎn)7，以及經(jīng)過(guò)左面和右面?zhèn)鬏斁€6連接到二極管。RF旁路電容24是從電阻15和傳輸線16之間的結(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)連接點(diǎn)17接到地，而連接點(diǎn)17是通過(guò)印制板4連接到接地面2的。
圖4和圖5分別表示在右面和左面饋電期間的RF電流分布圖。標(biāo)號(hào)18表示接地面的電流圖象;標(biāo)號(hào)19表示在單極1中電流的分布。電流的最小值由標(biāo)號(hào)20表示，標(biāo)號(hào)21表示電流的最大值。
電流的分布確定了單極1的輻射場(chǎng)。電流的最大值基本上是垂直的，因此，所產(chǎn)生的輻射場(chǎng)與集中在有源電流最大值的垂直半波偶極子的輻射場(chǎng)相似。左面和右面的電流最大值被幾乎是四分之一波長(zhǎng)分開(kāi)，于是所提供的空間分集式就等于由最大值之間的距離移動(dòng)一個(gè)垂直半波的偶極子。
工作如下當(dāng)正向DC電壓加到DC控制輸入端14時(shí)，單極1的右面一側(cè)由最大值RF電流22饋電(圖4)。PIN二極管11被偏置，并且將左面?zhèn)鬏斁€5和6之間的結(jié)點(diǎn)接地短路。PIN二極管12截止并且不起作用。它的作用是對(duì)單極1和公共饋電點(diǎn)7的左面一側(cè)呈現(xiàn)開(kāi)路，于是最大值RF電流就在單極的右面一側(cè)(標(biāo)號(hào)22)。
當(dāng)負(fù)的DC電壓加到DC控制輸入端14時(shí)，情況正好相反，單極1的左面一側(cè)由最大值RF電流23饋電(圖5)。PIN二極管12被偏置，PIN二極管11截止并且失去作用。
加到端14的DC電壓也可以交替地安排在接地面的上、下，其結(jié)果是從一端，然后是從另一端周期性地給單極1饋電，或者可以安排只保留一個(gè)極性，其結(jié)果是僅僅連續(xù)地從一端饋電，直到信號(hào)的情況惡化到必需給予一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)為止。在后者可采用的方法中，信號(hào)的情況能夠從被連接到天線的保持電路(未示出)中可以監(jiān)視，當(dāng)必需的時(shí)候，產(chǎn)生改變DC偏置電壓極性的控制信號(hào)施加到端14上。
由于電容24的作用，DC饋電四分之一波長(zhǎng)線16對(duì)RF總是呈現(xiàn)開(kāi)路狀態(tài)。由電容10將RF輸入端8鎖定到施加在輸入端14的DC電壓上。施加到輸入端8(RF)和輸入端14(DC)的信號(hào)是相對(duì)于接地面2的，關(guān)于這一點(diǎn)是可以理解的。
上面描述了僅采用單個(gè)天線單元，就能使天線實(shí)現(xiàn)分集式，因此，在輕便型的裝置中就可以節(jié)省空間。一般說(shuō)來(lái)，本發(fā)明用在時(shí)分多路(TDM)通信系統(tǒng)中是特別有效的;然而，展望分集式天線的特殊應(yīng)用是作為用于在無(wú)繩CT2電話裝置的手機(jī)外形部件中的收發(fā)機(jī)的天線。
權(quán)利要求
1.一種分集式天線，包括一個(gè)單個(gè)天線單元，和用于在兩個(gè)間隔位置上的激勵(lì)裝置，這樣，以致產(chǎn)生的電流最大值被間隔分開(kāi)。
2.如權(quán)利要求1的分集式天線，其中所說(shuō)的位置包括元件的端點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1或2的分集式天線，其中所說(shuō)的激勵(lì)裝置包括可操作的轉(zhuǎn)換裝置，以便操作開(kāi)關(guān)從所說(shuō)位置的一端到所說(shuō)位置的另一端饋電到天線，并且反之亦然。
4.如權(quán)利要求3的分集式天線，其中所說(shuō)的轉(zhuǎn)換裝置包括開(kāi)關(guān)二級(jí)管。
5.如權(quán)利要求2至4中任一個(gè)權(quán)利要求的分集式天線，包括RF信號(hào)從單元接收(在接收端)或從RF信號(hào)被發(fā)送到單元(在發(fā)送端)的RF饋電點(diǎn)，RF信號(hào)連接裝置用于提供一個(gè)經(jīng)過(guò)包括所說(shuō)的轉(zhuǎn)換裝置的各個(gè)裝置的分離的RF連接到單元上的各自的位置，以及為了交換單元的饋電位置而用于激勵(lì)所說(shuō)的開(kāi)關(guān)的裝置。
6.如權(quán)利要求5的分集式天線，其中所說(shuō)的轉(zhuǎn)換裝置是與各自的RF連接裝置并接的。
7.如權(quán)利要求4和6的分集式天線，進(jìn)一步包括一個(gè)DC饋電點(diǎn)，用于提供一個(gè)DC偏置電壓，以偏置所說(shuō)的開(kāi)關(guān)二極管，其安排是這樣的在任何時(shí)候，所說(shuō)的分離的RF接點(diǎn)之一對(duì)地短路，而另一個(gè)接點(diǎn)不短路。
8.如權(quán)利要求7的分集式天線，進(jìn)一步包括用于提供一個(gè)限定在兩個(gè)不同DC電平的矩形波的所說(shuō)的饋電點(diǎn)，其饋電是在周期交替的基礎(chǔ)上，以交替改變所說(shuō)單元的饋電位置的方式可操作地交換所說(shuō)的二極管。
9.如權(quán)利要求7的分集式天線，進(jìn)一步包括根據(jù)RF信號(hào)電流的狀態(tài)改變加到DC饋電點(diǎn)的DC電位的裝置，僅僅當(dāng)需要的時(shí)候，以便根據(jù)主要的狀態(tài)改變所說(shuō)的單元的饋電位置。
全文摘要
一種分集式天線包括以四分之一波長(zhǎng)單極1形成的單個(gè)天線單元，與用于從公共RF饋電點(diǎn)3的一端或另一端交替地給單極饋電的轉(zhuǎn)換裝置S
文檔編號(hào)H01Q3/24GK1077314SQ9211516
公開(kāi)日1993年10月13日 申請(qǐng)日期1992年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月11日
發(fā)明者G·E·比斯利 申請(qǐng)人:謝伊通訊有限公司