宽带鞭状天线的制作方法
宽带鞭状天线的制作方法
【专利说明】宽带鞭状天线
[0001]相关申请的引用
[0002]本文参考2012 年 10 月 31 日申请之名为 “CHOKE COUPLED INTO MATCHINGSTRUCTURE OF THE MONOPOLE ANTENNA RADIAT1N ELEMENT” 之美国临时专利申请案第61/720, 756 号，以及 2012 年 11 月 6 日申请之名为“LMP TR1-BAND ANTENNA WITH REDUCEDLENGTH”之美国临时专利申请案第61/722，864号，其揭示内容以引用的方式并入本文中且根据37CFR 1.78(a) (4)及(5)⑴主张其优先权。
【技术领域】
[0003]本发明大体上涉及天线，特别是涉及鞭状天线。
【【背景技术】】
[0004]现有领域中已知有各种类型的鞭状天线。
【
【发明内容】
】
[0005]本发明旨在提供一种具有宽带性能的改良鞭状天线。
[0006]因而，根据本发明的优选实施例提供了一种宽带天线，其包括:一射频连接器，提供一射频电流；一长形福射元件，电连接所述射频连接器，所述长形福射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径；以及至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
[0007]优选地，所述射频连接器包含一同轴连接件，所述同轴连接件包含一导电外部连接件本体和一导电内部插针。
[0008]优选地，所述长形辐射元件具有一基底末端，所述基底末端电连接至所述导电内部插针。
[0009]优选地，所述长形辐射元件设置于所述射频连接器上。
[0010]根据本发明的一优选实施例，所述长形辐射元件包含一单极。
[0011]优选地，所述至少一概呈圆柱形导电元件包含一导电管，所述导电管包围所述单极并通过一绝缘间隔件与所述单极分隔开；所述导电管与所述导电外部连接件本体重叠，以形成所述电容的射频电流路径。
[0012]优选地，在所述至少一概呈圆柱形导电元件和所述长形辐射元件之间无电流接触。
[0013]根据本发明的另一优选实施例，所述射频连接器还包含一内同轴线。
[0014]优选地，所述长形辐射元件具有一基底末端，所述基底末端电连接至所述内同轴线。
[0015]优选地，所述天线还包含一平衡-不平衡变换器电连接至所述射频连接器。
[0016]优选地，所述长形辐射元件形成一偶极的一第一臂，所述平衡-不平衡变换器形成所述偶极的一第二臂。
[0017]优选地，所述至少一概呈圆柱形导电元件包含一导电管，所述导电管包围所述长形辐射元件且通过一绝缘间隔件与其分隔开，所述导电管和所述平衡-不平衡变换器重叠以便形成所述电容的射频电流路径。
[0018]根据本发明的再一优选实施例，所述天线还包含一匹配电路用以匹配所述长形辐射元件的一阻抗至所述射频连接器的一阻抗。
[0019]优选地，所述至少一概呈圆柱形导电元件包含一导电扼流器，所述导电扼流器包围所述长形辐射元件的一部分且通过一绝缘间隔件与所述长形辐射元件分隔开。
[0020]优选地，所述导电扼流器和所述导电外部连接件本体的一部分重叠以便形成所述电容的射频电流路径。
[0021]优选地，所述导电扼流器形成所述匹配电路的一部分。
[0022]优选地，所述匹配电路还包含一导电衬套和一线圈。
[0023]优选地，所述导电扼流器对所述长形辐射元件电容馈电。
[0024]根据本发明的又一优选实施例，所述至少一概呈圆柱形导电元件包含至少一导电套管，所述导电套管围绕所述长形辐射元件的一部分，且通过一绝缘间隔件与所述长形辐射兀件分隔开。
[0025]优选地，所述天线还一螺旋形辐射元件围绕所述长形辐射元件和所述至少一导电套管。
[0026]优选地，所述至少一导电套管对所述螺旋形辐射元件上的射频电流进行滤波。
[0027]优选地，所述螺旋形辐射元件辐射于一第一甚高频136-174MHZ频带。
[0028]优选地，所述长形辐射元件电容耦合至所述至少一导电套管，以形成一复合高频辐射元件。
[0029]优选地，所述天线为一三频段天线。
[0030]根据本发明的另一优选实施例提供了一种宽带天线，其包括:一射频连接器，提供一射频电流；一单极福射元件电连接至所述射频连接器，所述单极福射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径；以及一管状导电辐射元件包围所述单极辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
[0031]根据本发明的又一优选实施例提供了一种宽带天线，其包括:一射频连接器，提供一射频电流；一长形福射元件，电连接至所述射频连接器，所述长形福射元件形成一偶极的一第一臂并为所述射频电流提供一电流的射频电流路径；一平衡-不平衡变换器，电连接至所述射频连接器，所述平衡-不平衡变换器形成所述偶极的一第二臂；以及一概呈圆柱形导电福射元件，包围所述长形福射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
[0032]根据本发明的又一优选实施例提供了一种宽带天线，其包括:一射频连接器，提供一射频电流；一单极福射元件，电连接至所述射频连接器，所述单极福射元件并为所述射频电流提供一电流的射频电流路径；以及一导电扼流器，包围所述单极辐射元件的至少一部分和所述射频连接器，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
[0033]根据本发明的另一优选实施例再提供了一种宽带天线，其包括:一射频连接器，提供一射频电流；一长形福射元件，电连接至所述射频连接器，所述长形福射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径；一螺旋形辐射元件，电连接至所述射频连接器并围绕所述长形辐射元件；以及至少一圆柱形导电元件，围绕所述长形辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
【【附图说明】】
[0034]通过参考下列结合附图的详细说明，将可更全面地了解和理解本发明，其中在附图中:
[0035]图1A和IB是根据本发明一优选实施例构建和操作的天线各自的简化立体和剖面示意图；
[0036]图2A和2B是根据本发明另一优选实施例构建和操作的天线各自的简化立体和剖面示意图；
[0037]图3A和3B是根据本发明再一优选实施例构建和操作的天线各自的简化立体和剖面不意图；以及
[0038]图4A和4B是根据本发明又一优选实施例构建和操作的天线各自的简化立体和剖面示意图。
【【具体实施方式】】
[0039]现在参考图1A和1B，是根据本发明一优选实施例构建和操作的天线各自的简化立体和剖面示意图。
[0040]如图1A和IB所示，其提供了一天线100。天线100优选包含:一提供天线100射频电流的射频(RF)连接器102，以及一电连接射频连接器102的长形辐射元件104。在此，举例而言，射频连接器102体现为一同轴连接件106，其具有一导电外部连接件本体108和一导电内部插针110。如在放大图112最清楚可见的，长形辐射元件104优选是在其一基底末端114电连接至同轴连接件106的内部插针110。
[0041]本领域技术人员可以理解的是，基于射频连接器102和长形辐射元件104的电流连接 ，长形福射元件104为射频连接器102提供的射频电流形成一电流(galvanic)的射频电流路径。
[0042]天线100还包含至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件104的至少一部分，举例而言，其在此体现为一圆柱形导电管120，与所述长形辐射元件104共同延伸且通过一绝缘间隔件122分隔开。管120优选是延伸超过长形辐射元件104的基底末端114，以在一重叠区124内和所述外部连接件本体108的一部分重叠。
[0043]如在放大图112最佳可见的，在重叠区124中，通过相互重叠并以绝缘间隔件122分隔开的导电管120和导电外部连接件本体108所形成的该结构是一电容结构，其导致外部连接件本体108和导电管120之间的电容耦合。优选地，在长形辐射元件104和管120之间无电流接触(galvanic contact)。导电管120因此为射频连接器102提供的射频电流形成了一电容的射频电流路径。
[0044]本领域技术人员可以理解的是，基于长形辐射元件104的长度特质，天线100—般类似于一鞭状类型的单极天线。然而，天线100所提供由长形辐射元件104和管120各自形成的电流的和电容的电流路径，相较于传统的单极鞭状天线，增强了天线100的宽带性能。
[0045]在天线100的操作中，长形辐射元件104和导电管120，基于其各自所沿着的电流的和电容的射频电流路径，优选皆做为辐射元件。天线100适于操作在各种的频率范围，例如包括 380-800MHZ。
[0046]可以理解的是，天线100的操作频率可通过修改长形辐射元件104与导电管120的几何性质来改变，包括修改它们各自的高度和厚度以及彼此之间的间隔。可以了解的是尽管导电管120在图1B中是示意成平行地且沿着长形辐射元件104的整体长度进行延伸，导电管120可选择地具有一短于所述长形辐射元件104的长度，前提是导电管120与射频连接器102的一部分相重叠以维持两者之间的电容耦合区域。
[0047]长形辐射元件104可由任何合适的导电材料构成，并且优选体现为一柔性轴电缆(flexible shaft cable) ο如图1A所示，天线100可被一外护套140包覆，以增强其耐用度和机械稳定性。
[0048]现在参照图2Α和2Β，其是根据本发明另一优选实施例构造和操作的天线的简化立体图和剖视图。
[0049]如图2Α和2Β所示，其提供了天线200。天线200优选包含:一提供天线200射频电流的射频(RF)连接器202，以及一电连接射频连接器202的长形辐射元件204。在此，举例而言，射频连接器202体现为一同轴连接件206，其具有一导电外部连接件本体208、一导电内部插针210和一电连接至导电内部插针210的内同轴线211。如在放大图212最清楚可见的，长形辐射元件204优选是体现为一电线，以其一基底末端214电连接至内同轴线211。在天线200的实施例中，长形辐射元件204和内同轴线211是成形为一单片(singlemonolithic)元件，具有两功能部位分别对应所述长形福射元件204和内同轴线211。可以理解的是，然而，长形辐射元件204可成形为一与内同轴线211分离的导电元件，让天线200的带宽得以改善。
[0050]本领域技术人员可以理解的是，基于射频连接器202和长形辐射元件204的电流连接，长形福射元件204为射频连接器202提供的射频电流形成一电流(galvanic)的射频电流路径。
[0051]天线200还包含至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件204的至少一部分，举例而言，其在此体现为一圆柱形导电管220，与所述长形辐射元件204共同延伸且通过一绝缘间隔件222分隔开。管220优选是延伸超过长形辐射元件204的基底末端214，以在一重叠区224内和一平衡-不平衡变换器(balun)223的一部分重叠。平衡-不平衡变换器223优选是电连接至一同轴编织层226，该同轴编织层226优选轮流地在区域228电连接所述外部连接件本体208。
[0052]如在放大图212最佳可见的，在重叠区224中，通过相互重叠并以绝缘间隔件222分隔开的导电管220和平衡-不平衡变换器223所形成的该结构，为一电容结构，其导致了平衡-不平衡变换器223和导电管220之间的电容耦合。优选地，在长形辐射元件204和管220之间无电流接触。导电管220因此为射频连接器202提供的射频电流形成了一电容的射频电流路径，该电容的射频电流路径优选包含平衡-不平衡变换器223。
[0053]本领域技术人员可以理解的是，基于长形辐射元件204和平衡-不平衡变换器223的安排，天线200 —般类似于一套管偶极型(sleeve-dipole type)天线，其中长形福射元件204做为一第一偶极臂(dipole arm)且平衡-不平衡变换器223做为一第二偶极臂。然而，天线200所提供的电流的和电容的电流路径，相较于传统的套管偶极天线，增强了天线200的宽带性能。
[0054]在天线200的操作中，长形辐射元件204和平衡-不平衡变换器223的结合，基于其所沿着的电流的射频电流路径，优选构成一偶极(dipole)辐射元件。再者，导电管220，基于其所沿着的电容的射频电流路径，优选作为一额外辐射元件。
[0055]天线200适于操作在各种的频率范围，例如包括800-1000MHZ。
[0056]可以理解的是，天线200的操作频率可通过修改长形辐射元件204与导电管220以及平衡-不平衡变换器223的几何性质来改变，包括修改它们各自的高度和厚度以及彼此之间的间隔。可以了解的是尽管导电管220在图2B中是示意成平行地且沿着长形辐射元件204的整体长度进行延伸，导电管220可选择地具有一短于所述长形辐射元件204的长度，前提是导电管220与平衡-不平衡变换器223的一部分相重叠以维持两者之间电容耦合的区域。
[0057]长形辐射元件204可由任何合适的导电材料构成，并且优选体现为一镀锡铜线(tin-plated copper wire)。如图2A所示，天线200可被一外护套240包覆，以增强其耐用度和机械稳定性。
[0058]现在参照图3A和3B，其是根据本发明再一优选实施例构造和操作的天线的简化立体图和剖视图。
[0059]如图3A和3B所示，其提供了天线300。天线300优选包含:一提供天线300射频电流的射频(RF)连接器302，以及一电连接射频连接器302的长形辐射元件304。在此，举例而言，射频连接器302体现为一同轴连接件306，其具有一导电外部连接件本体308和一导电内部插针310。如在放大图312最清楚可见的，长形辐射元件304优选是在其一基底末端314电连接至一匹配结构315，该匹配结构优选包含一线圈316。线圈316优选以一导电臂318电连接至同轴连接件306的内部插针310。
[0060]本领域技术人员可以理解的是，基于射频连接器302的内部插针310和长形辐射元件304的电流连接，通过匹配结构315和导电臂318，长形福射元件304为射频连接器302提供的射频电流形成一电流的射频电流路径。
[0061]天线300还包含至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件304的至少一部分，举例而言，其在此体现为一圆柱形导电扼流器(choke) 320，其围绕所述长形辐射元件304的一下部且接近基底末端314。扼流器320优选是通过一绝缘间隔件32 2与长形辐射元件304分隔开。扼流器320优选是延伸超过长形辐射元件304的基底末端314，以在一重叠区324内和所述外部连接件本体308的一部分重叠。扼流器320优选终止于一环绕长形辐射元件304周围的锥形段326。
[0062]如在放大图312最佳可见的，在重叠区324中，通过相互重叠并以绝缘间隔件322分隔开的扼流器320和导电外部连接件本体308所形成的该结构，为一电容结构，其导致了导电外部连接件本体308和扼流器320之间的电容耦合。扼流器320因此为射频连接器302提供的射频电流形成了一电容的射频电流路径。
[0063]本领域技术人员可以理解的是，基于长形辐射元件304的长度特质，天线300—般类似于一鞭状类型的单极天线。然而，天线300所提供的个别由长形辐射元件304和扼流器320结合射频连接器302形成的电流的和电容的电流路径，相较于传统的单极鞭状天线，增强了天线300的宽带性能。
[0064]在天线300的操作中，长形辐射元件304优选操作成一宽带多频段天线，具有下、上操作频带。天线300的下操作频带优选包含一跨越约380-900MHZ的连续带。天线300的上操作频带可包含一 1575MHz的频带及/或一 2.4-2.5GHz的频带，取决于长形辐射元件304的四分之一波长四分之一波长整数倍数有效电长度(effective electrical length)。可理解的是，然而，这些天线300的下上操作频带的特定频率值仅做为示范，天线300适合操作于各种的频率范围。
[0065]所述天线300的连续超宽带380-900MHZ的下操作频带可归结于扼流器320所提供的电容的射频电流路径的存在。因此，除了长形辐射元件304利用匹配结构315电流连接至射频连接器302来接收射频电流之外，长形辐射元件304优选也通过扼流器320形成的电容的射频电流路径来接收射频电流。扼流器320可因此被视为形成是用来对长形辐射元件304进行馈电的电容馈电装置的一部分。
[0066]本发明的优选实施例的一特定特征在于:扼流器320，除了形成天线300的馈电结构的一部分之外，也促成了在天线300的下操作频带的匹配结构315。用于长形辐射元件304的所述匹配结构315优选包含一线圈316，一导电衬套330和扼流器320。可以了解的是，然而，匹配结构316可包括附加的或替代的感应元件。可进一步理解的是，尽管线圈316在图3B中是示意为包含一个单匝，线圈316的匝数数目和半径可依据天线300的操作需求而变化。匹配结构315有助于匹配长形辐射元件304固有的高阻抗至射频连接器302的低输入阻抗。
[0067]本领域技术人员可以理解的是，所述天线300的1575MHz的上操作频带对应使用于全球定位系统(GPS)中的频带。天线300，因其在1575MHz频带的辐射图形，特别适合用于GPS应用。相比于传统的鞭状天线，传统的鞭状天线通常主要辐射在方位角，天线300具有一辐射图形，该辐射图形主要在1575MHz朝上指向。天线300的变更GPS辐射图形相较于传统的鞭状天线的辐射图形，基于天线300操作在1575MHz的整个长度，包括长形元件304和扼流器320，有效地作为一辐射元件，而非由长形元件304或扼流器320单独作为该辐射元件。相较于传统鞭状天线的辐射图形，如此造成了改变的辐射图形，使得天线300特别适用于GPS应用，其中其至少一部分辐射优选是朝上指向。
[0068]可以理解的是，天线300的操作频率可通过修改长形辐射元件304与扼流器320的几何性质而改变，包括修改它们各自的高度和厚度以及彼此之间的间隔。已发现扼流器320的一优选长度约对应到天线300的上操作频带的一四分之一波长。然而，由于扼流器320形成长形辐射元件304的匹配结构315的一部分，扼流器320的确切长度优选是选择能够最优化长形辐射元件304对射频连接器302的阻抗匹配。
[0069]如图3A所示，天线300可被一外护套340包覆，以增强其耐用度和机械稳定性。长形辐射元件304可由任何合适的导电材料构成，并且优选体现为一柔性轴电缆。
[0070]现在参照图4A和4B，其是根据本发明又一优选实施例构造和操作的天线的简化立体图和剖视图。
[0071]如图4A和4B所示，其提供了天线400。天线400优选包含:一提供天线400射频电流的射频(RF)连接器402，以及一电连接射频连接器402的长形辐射元件404。在此，举例而言，射频连接器402体现为一同轴连接件406，其具有一导电外部连接件本体408和一导电内部插针410。如在放大图412最清楚可见的，长形辐射元件404优选是在其一基底末端414电连接至一匹配结构415，该匹配结构优选包含一电感416。电感416优选电连接至同轴连接件406的内部插针410。可以理解的是，匹配结构415以电感416构成的结构仅做为示范，匹配结构415可包括各种电抗元件。匹配结构415特别优选地体现为一种在PCT国际申请号PCT/IL2013/050263中所描述的集总元件匹配电路，该PCT国际申请与本发明申请同为相同的受让人。
[0072]本领域技术人员可以理解的是，基于射频连接器402和长形辐射元件404的电流连接，通过匹配结构415，长形辐射元件404为射频连接器402所提供的射频电流形成一电流的射频电流路径。
[0073]天线400还包含至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件404的至少一部分，举例而言，其在此体现为一导电套管420，其围绕所述长形辐射元件404的一部分且利用一绝缘间隔件422分隔开。导电套管420优选在一重叠区424内和所述长形辐射元件404的一上部重叠。在重叠区424中，通过相互重叠并以绝缘间隔件422分隔开的导电套管420和长形辐射元件404所形成的该结构，为一电容结构，其导致了长形辐射元件404和导电套管420之间的电容耦合。优选地，在长形辐射元件404和套管420之间无电流接触(galvanic contact)。导电套管420因此为射频连接器402提供的射频电流形成了一电容的射频电流路径，该电容的电流路径优选包含长形辐射元件404。
[0074]天线400优选还额外包含一螺旋形辐射元件430，其围绕长形辐射元件404和导电套管420两者。螺旋形辐射元件430优选是电连接至射频连接器402。导电套管420优选是与螺旋形辐射元件430和内部的长形辐射元件404两者隔离开。
[0075]在天线400的操作中，螺旋形辐射元件430优选以甚高频(VHF) 136_174MHz的频带进行辐射。长形辐射元件404优选电容耦合于导电套管420，以形成一复合辐射元件，优选辐射于380-520MHZ和780_870MHz的上频带。天线400因此为一三频段天线，能够操作于甚高频带 136-174MHz，380-520MHz 和 780_870MHz。
[0076]本发明的优选实施例的一特定特征在于:天线400的上操作频带优选由长形辐射元件404结合导电套管420所形成的复合两件式辐射元件所提供。将复合两件式辐射元件使用于天线400避免了在螺旋形辐射元件430设置单一极长辐射元件的需要，该单一极长辐射元件会在天线400操作的甚高频频带136-174MHZ造成明显耗损。
[0077]本发明的优选实施例的一特定特征在于:导电套管420额外提供一电容的射频电流路径，也有助于通过降低螺旋形辐射元件430的这些相邻区段的射频电流来控制螺旋 形辐射元件430上的电流分配。导电套管420因此相对于螺旋形辐射元件430是作为一滤波元件。螺旋形辐射元件430在一给定的频带上的有效电长度因而可通过修改导电套管420的位置及/或宽度而被调整。
[0078]为了进一步控制长形辐射元件404和螺旋形辐射元件430中的射频电流，如在放大图412最佳可见的，天线400可选择地包含一第二导电套管432。第二导电套管432优选在空间上从第一导电套管420分支出去，并用于控制射频电流流动在天线中不同于第一导电套管420控制的射频电流的频率范围和位置。
[0079]本发明一优选实施例特别的有益特征在于，由于螺旋形辐射元件430、长形辐射元件404以及第一和第二导电套管420和432的电性交互作用，螺旋形辐射元件430良好地匹配射频连接器402的输入阻抗。长形辐射元件404以及第一和第二导电套管420和432的存在有助于降低螺旋形辐射元件430固有的大电感，因此改善了螺旋形辐射元件430对于天线400的50欧姆输入阻抗的阻抗匹配。若没有长形辐射元件404以及导电套管420和432，螺旋形辐射元件430固有的大电感会造成螺旋形辐射元件430不良匹配于50欧姆输入阻抗，因而增加天线400的输入损耗。
[0080]长形辐射元件404可由任何合适的导电材料构成，并且优选体现为一柔性轴电缆。如图4A所示，天线400可被一外护套440包覆住，以增强其耐用度和机械稳定性。
[0081]本领域的技术人员将理解的是，本发明不限于以下权利要求请求保护的内容。相反，本发明的范围包括以上描述的特征的各种组合和子组合，以及本领域的技术人员在阅读了前述说明书以及参考附图后对其所作的不属于现在技术的变形和改变。
【主权项】
1.一种宽带天线，包含: 一射频连接器，提供一射频电流； 一长形福射元件，电连接所述射频连接器，所述长形福射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径；以及 至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。2.根据权利要求1所述的宽带天线，其中所述射频连接器包含一同轴连接件，所述同轴连接件包含一导电外部连接件本体和一导电内部插针。3.根据权利要求2所述的宽带天线，其中所述长形辐射元件具有一基底末端，所述基底末端电连接至所述导电内部插针。4.根据权利要求1所述的宽带天线，其中所述长形辐射元件设置于所述射频连接器上。5.根据权利要求2所述的宽带天线，其中所述长形辐射元件包含一单极。6.根据权利要求5所述的宽带天线，其中所述至少一概呈圆柱形导电元件包含一导电管，所述导电管包围所述单极并通过一绝缘间隔件与所述单极分隔开；所述导电管与所述导电外部连接件本体重叠，以形成所述电容的射频电流路径。7.根据前述权利要求中任一项所述的宽带天线，其中在所述至少一概呈圆柱形导电元件和所述长形福射元件之间无电流接触。8.根据权利要求2所述的宽带天线，其中，所述射频连接器还包含一内同轴线。9.根据权利要求8所述的宽带天线，其中所述长形辐射元件具有一基底末端，所述基底末端电连接至所述内同轴线。10.根据权利要求8或9所述的宽带天线，其中还包含一平衡-不平衡变换器电连接至所述射频连接器。11.根据权利要求10所述的宽带天线，其中所述长形辐射元件形成一偶极的一第一臂，所述平衡-不平衡变换器形成所述偶极的一第二臂。12.根据权利要求10或11所述的宽带天线，其中所述至少一概呈圆柱形导电元件包含一导电管，所述导电管包围所述长形辐射元件且通过一绝缘间隔件与其分隔开，所述导电管和所述平衡-不平衡变换器重叠以便形成所述电容的射频电流路径。13.根据权利要求2所述的宽带天线，其中还包含一匹配电路用以匹配所述长形辐射元件的一阻抗至所述射频连接器的一阻抗。14.根据权利要求13所述的宽带天线，其中所述至少一概呈圆柱形导电元件包含一导电扼流器，所述导电扼流器包围所述长形辐射元件的一部分且通过一绝缘间隔件与所述长形辐射元件分隔开。15.根据权利要求14所述的宽带天线，其中所述导电扼流器和所述导电外部连接件本体的一部分重叠以便形成所述电容的射频电流路径。16.根据权利要求14所述的宽带天线，其中所述导电扼流器形成所述匹配电路的一部分。17.根据权利要求16所述的宽带天线，其中所述匹配电路还包含一导电衬套和一线圈。18.根据权利要求14所述的宽带天线，其中所述导电扼流器对所述长形辐射元件电容馈电。19.根据权利要求13所述的宽带天线，其中所述至少一概呈圆柱形导电元件包含至少一导电套管，所述导电套管围绕所述长形辐射元件的一部分，且通过一绝缘间隔件与所述长形辐射元件分隔开。20.根据权利要求19所述的宽带天线，其中还包含一螺旋形辐射元件围绕所述长形辐射元件和所述至少一导电套管。21.根据权利要求20所述的宽带天线，其中所述至少一导电套管对所述螺旋形辐射元件上的射频电流进行滤波。22.根据权利要求20所述的宽带天线，其中所述螺旋形辐射元件辐射于一第一甚高频136-174MHz 频带。23.根据权利要求20所述的宽带天线，其中所述长形辐射元件电容耦合至所述至少一导电套管，以形成一复合高频辐射元件。24.根据权利要求20所述的宽带天线，其中所述天线为一三频段天线。25.一种宽带天线，包含: 一射频连接器，提供一射频电流； 一单极福射元件电连接至所述射频连接器，所述单极福射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径；以及 一管状导电辐射元件包围所述单极辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。26.一种宽带天线，包含: 一射频连接器，提供一射频电流； 一长形福射元件，电连接至所述射频连接器，所述长形福射元件形成一偶极的一第一臂并为所述射频电流提供一电流的射频电流路径； 一平衡-不平衡变换器，电连接至所述射频连接器，所述平衡-不平衡变换器形成所述偶极的一第二臂；以及 一概呈圆柱形导电辐射元件，包围所述长形辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。27.一种宽带天线，包含: 一射频连接器，提供一射频电流； 一单极辐射元件，电连接至所述射频连接器，所述单极辐射元件并为所述射频电流提供一电流的射频电流路径；以及 一导电扼流器，包围所述单极辐射元件的至少一部分和所述射频连接器，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。28.一种宽带天线，包含: 一射频连接器，提供一射频电流； 一长形福射元件，电连接至所述射频连接器，所述长形福射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径； 一螺旋形辐射元件，电连接至所述射频连接器并围绕所述长形辐射元件；以及 至少一圆柱形导电元件，围绕所述长形辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
【专利摘要】一种宽带天线，其包含：一提供射频电流的射频连接器；一长形辐射元件电连接至所述射频连接器，所述长形辐射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径；以及至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
【IPC分类】H01Q1/00
【公开号】CN104904062
【申请号】CN201380069439
【发明人】根纳蒂·巴比特斯基, 马提·马蒂斯凯宁, 维克托·霍普菲纳
【申请人】盖尔创尼克斯有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月31日
【公告号】US20150311584, WO2014068571A1
【专利说明】宽带鞭状天线
[0001]相关申请的引用
[0002]本文参考2012 年 10 月 31 日申请之名为 “CHOKE COUPLED INTO MATCHINGSTRUCTURE OF THE MONOPOLE ANTENNA RADIAT1N ELEMENT” 之美国临时专利申请案第61/720, 756 号，以及 2012 年 11 月 6 日申请之名为“LMP TR1-BAND ANTENNA WITH REDUCEDLENGTH”之美国临时专利申请案第61/722，864号，其揭示内容以引用的方式并入本文中且根据37CFR 1.78(a) (4)及(5)⑴主张其优先权。
【技术领域】
[0003]本发明大体上涉及天线，特别是涉及鞭状天线。
【【背景技术】】
[0004]现有领域中已知有各种类型的鞭状天线。
【
【发明内容】
】
[0005]本发明旨在提供一种具有宽带性能的改良鞭状天线。
[0006]因而，根据本发明的优选实施例提供了一种宽带天线，其包括:一射频连接器，提供一射频电流；一长形福射元件，电连接所述射频连接器，所述长形福射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径；以及至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
[0007]优选地，所述射频连接器包含一同轴连接件，所述同轴连接件包含一导电外部连接件本体和一导电内部插针。
[0008]优选地，所述长形辐射元件具有一基底末端，所述基底末端电连接至所述导电内部插针。
[0009]优选地，所述长形辐射元件设置于所述射频连接器上。
[0010]根据本发明的一优选实施例，所述长形辐射元件包含一单极。
[0011]优选地，所述至少一概呈圆柱形导电元件包含一导电管，所述导电管包围所述单极并通过一绝缘间隔件与所述单极分隔开；所述导电管与所述导电外部连接件本体重叠，以形成所述电容的射频电流路径。
[0012]优选地，在所述至少一概呈圆柱形导电元件和所述长形辐射元件之间无电流接触。
[0013]根据本发明的另一优选实施例，所述射频连接器还包含一内同轴线。
[0014]优选地，所述长形辐射元件具有一基底末端，所述基底末端电连接至所述内同轴线。
[0015]优选地，所述天线还包含一平衡-不平衡变换器电连接至所述射频连接器。
[0016]优选地，所述长形辐射元件形成一偶极的一第一臂，所述平衡-不平衡变换器形成所述偶极的一第二臂。
[0017]优选地，所述至少一概呈圆柱形导电元件包含一导电管，所述导电管包围所述长形辐射元件且通过一绝缘间隔件与其分隔开，所述导电管和所述平衡-不平衡变换器重叠以便形成所述电容的射频电流路径。
[0018]根据本发明的再一优选实施例，所述天线还包含一匹配电路用以匹配所述长形辐射元件的一阻抗至所述射频连接器的一阻抗。
[0019]优选地，所述至少一概呈圆柱形导电元件包含一导电扼流器，所述导电扼流器包围所述长形辐射元件的一部分且通过一绝缘间隔件与所述长形辐射元件分隔开。
[0020]优选地，所述导电扼流器和所述导电外部连接件本体的一部分重叠以便形成所述电容的射频电流路径。
[0021]优选地，所述导电扼流器形成所述匹配电路的一部分。
[0022]优选地，所述匹配电路还包含一导电衬套和一线圈。
[0023]优选地，所述导电扼流器对所述长形辐射元件电容馈电。
[0024]根据本发明的又一优选实施例，所述至少一概呈圆柱形导电元件包含至少一导电套管，所述导电套管围绕所述长形辐射元件的一部分，且通过一绝缘间隔件与所述长形辐射兀件分隔开。
[0025]优选地，所述天线还一螺旋形辐射元件围绕所述长形辐射元件和所述至少一导电套管。
[0026]优选地，所述至少一导电套管对所述螺旋形辐射元件上的射频电流进行滤波。
[0027]优选地，所述螺旋形辐射元件辐射于一第一甚高频136-174MHZ频带。
[0028]优选地，所述长形辐射元件电容耦合至所述至少一导电套管，以形成一复合高频辐射元件。
[0029]优选地，所述天线为一三频段天线。
[0030]根据本发明的另一优选实施例提供了一种宽带天线，其包括:一射频连接器，提供一射频电流；一单极福射元件电连接至所述射频连接器，所述单极福射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径；以及一管状导电辐射元件包围所述单极辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
[0031]根据本发明的又一优选实施例提供了一种宽带天线，其包括:一射频连接器，提供一射频电流；一长形福射元件，电连接至所述射频连接器，所述长形福射元件形成一偶极的一第一臂并为所述射频电流提供一电流的射频电流路径；一平衡-不平衡变换器，电连接至所述射频连接器，所述平衡-不平衡变换器形成所述偶极的一第二臂；以及一概呈圆柱形导电福射元件，包围所述长形福射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
[0032]根据本发明的又一优选实施例提供了一种宽带天线，其包括:一射频连接器，提供一射频电流；一单极福射元件，电连接至所述射频连接器，所述单极福射元件并为所述射频电流提供一电流的射频电流路径；以及一导电扼流器，包围所述单极辐射元件的至少一部分和所述射频连接器，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
[0033]根据本发明的另一优选实施例再提供了一种宽带天线，其包括:一射频连接器，提供一射频电流；一长形福射元件，电连接至所述射频连接器，所述长形福射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径；一螺旋形辐射元件，电连接至所述射频连接器并围绕所述长形辐射元件；以及至少一圆柱形导电元件，围绕所述长形辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
【【附图说明】】
[0034]通过参考下列结合附图的详细说明，将可更全面地了解和理解本发明，其中在附图中:
[0035]图1A和IB是根据本发明一优选实施例构建和操作的天线各自的简化立体和剖面示意图；
[0036]图2A和2B是根据本发明另一优选实施例构建和操作的天线各自的简化立体和剖面示意图；
[0037]图3A和3B是根据本发明再一优选实施例构建和操作的天线各自的简化立体和剖面不意图；以及
[0038]图4A和4B是根据本发明又一优选实施例构建和操作的天线各自的简化立体和剖面示意图。
【【具体实施方式】】
[0039]现在参考图1A和1B，是根据本发明一优选实施例构建和操作的天线各自的简化立体和剖面示意图。
[0040]如图1A和IB所示，其提供了一天线100。天线100优选包含:一提供天线100射频电流的射频(RF)连接器102，以及一电连接射频连接器102的长形辐射元件104。在此，举例而言，射频连接器102体现为一同轴连接件106，其具有一导电外部连接件本体108和一导电内部插针110。如在放大图112最清楚可见的，长形辐射元件104优选是在其一基底末端114电连接至同轴连接件106的内部插针110。
[0041]本领域技术人员可以理解的是，基于射频连接器102和长形辐射元件104的电流连接 ，长形福射元件104为射频连接器102提供的射频电流形成一电流(galvanic)的射频电流路径。
[0042]天线100还包含至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件104的至少一部分，举例而言，其在此体现为一圆柱形导电管120，与所述长形辐射元件104共同延伸且通过一绝缘间隔件122分隔开。管120优选是延伸超过长形辐射元件104的基底末端114，以在一重叠区124内和所述外部连接件本体108的一部分重叠。
[0043]如在放大图112最佳可见的，在重叠区124中，通过相互重叠并以绝缘间隔件122分隔开的导电管120和导电外部连接件本体108所形成的该结构是一电容结构，其导致外部连接件本体108和导电管120之间的电容耦合。优选地，在长形辐射元件104和管120之间无电流接触(galvanic contact)。导电管120因此为射频连接器102提供的射频电流形成了一电容的射频电流路径。
[0044]本领域技术人员可以理解的是，基于长形辐射元件104的长度特质，天线100—般类似于一鞭状类型的单极天线。然而，天线100所提供由长形辐射元件104和管120各自形成的电流的和电容的电流路径，相较于传统的单极鞭状天线，增强了天线100的宽带性能。
[0045]在天线100的操作中，长形辐射元件104和导电管120，基于其各自所沿着的电流的和电容的射频电流路径，优选皆做为辐射元件。天线100适于操作在各种的频率范围，例如包括 380-800MHZ。
[0046]可以理解的是，天线100的操作频率可通过修改长形辐射元件104与导电管120的几何性质来改变，包括修改它们各自的高度和厚度以及彼此之间的间隔。可以了解的是尽管导电管120在图1B中是示意成平行地且沿着长形辐射元件104的整体长度进行延伸，导电管120可选择地具有一短于所述长形辐射元件104的长度，前提是导电管120与射频连接器102的一部分相重叠以维持两者之间的电容耦合区域。
[0047]长形辐射元件104可由任何合适的导电材料构成，并且优选体现为一柔性轴电缆(flexible shaft cable) ο如图1A所示，天线100可被一外护套140包覆，以增强其耐用度和机械稳定性。
[0048]现在参照图2Α和2Β，其是根据本发明另一优选实施例构造和操作的天线的简化立体图和剖视图。
[0049]如图2Α和2Β所示，其提供了天线200。天线200优选包含:一提供天线200射频电流的射频(RF)连接器202，以及一电连接射频连接器202的长形辐射元件204。在此，举例而言，射频连接器202体现为一同轴连接件206，其具有一导电外部连接件本体208、一导电内部插针210和一电连接至导电内部插针210的内同轴线211。如在放大图212最清楚可见的，长形辐射元件204优选是体现为一电线，以其一基底末端214电连接至内同轴线211。在天线200的实施例中，长形辐射元件204和内同轴线211是成形为一单片(singlemonolithic)元件，具有两功能部位分别对应所述长形福射元件204和内同轴线211。可以理解的是，然而，长形辐射元件204可成形为一与内同轴线211分离的导电元件，让天线200的带宽得以改善。
[0050]本领域技术人员可以理解的是，基于射频连接器202和长形辐射元件204的电流连接，长形福射元件204为射频连接器202提供的射频电流形成一电流(galvanic)的射频电流路径。
[0051]天线200还包含至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件204的至少一部分，举例而言，其在此体现为一圆柱形导电管220，与所述长形辐射元件204共同延伸且通过一绝缘间隔件222分隔开。管220优选是延伸超过长形辐射元件204的基底末端214，以在一重叠区224内和一平衡-不平衡变换器(balun)223的一部分重叠。平衡-不平衡变换器223优选是电连接至一同轴编织层226，该同轴编织层226优选轮流地在区域228电连接所述外部连接件本体208。
[0052]如在放大图212最佳可见的，在重叠区224中，通过相互重叠并以绝缘间隔件222分隔开的导电管220和平衡-不平衡变换器223所形成的该结构，为一电容结构，其导致了平衡-不平衡变换器223和导电管220之间的电容耦合。优选地，在长形辐射元件204和管220之间无电流接触。导电管220因此为射频连接器202提供的射频电流形成了一电容的射频电流路径，该电容的射频电流路径优选包含平衡-不平衡变换器223。
[0053]本领域技术人员可以理解的是，基于长形辐射元件204和平衡-不平衡变换器223的安排，天线200 —般类似于一套管偶极型(sleeve-dipole type)天线，其中长形福射元件204做为一第一偶极臂(dipole arm)且平衡-不平衡变换器223做为一第二偶极臂。然而，天线200所提供的电流的和电容的电流路径，相较于传统的套管偶极天线，增强了天线200的宽带性能。
[0054]在天线200的操作中，长形辐射元件204和平衡-不平衡变换器223的结合，基于其所沿着的电流的射频电流路径，优选构成一偶极(dipole)辐射元件。再者，导电管220，基于其所沿着的电容的射频电流路径，优选作为一额外辐射元件。
[0055]天线200适于操作在各种的频率范围，例如包括800-1000MHZ。
[0056]可以理解的是，天线200的操作频率可通过修改长形辐射元件204与导电管220以及平衡-不平衡变换器223的几何性质来改变，包括修改它们各自的高度和厚度以及彼此之间的间隔。可以了解的是尽管导电管220在图2B中是示意成平行地且沿着长形辐射元件204的整体长度进行延伸，导电管220可选择地具有一短于所述长形辐射元件204的长度，前提是导电管220与平衡-不平衡变换器223的一部分相重叠以维持两者之间电容耦合的区域。
[0057]长形辐射元件204可由任何合适的导电材料构成，并且优选体现为一镀锡铜线(tin-plated copper wire)。如图2A所示，天线200可被一外护套240包覆，以增强其耐用度和机械稳定性。
[0058]现在参照图3A和3B，其是根据本发明再一优选实施例构造和操作的天线的简化立体图和剖视图。
[0059]如图3A和3B所示，其提供了天线300。天线300优选包含:一提供天线300射频电流的射频(RF)连接器302，以及一电连接射频连接器302的长形辐射元件304。在此，举例而言，射频连接器302体现为一同轴连接件306，其具有一导电外部连接件本体308和一导电内部插针310。如在放大图312最清楚可见的，长形辐射元件304优选是在其一基底末端314电连接至一匹配结构315，该匹配结构优选包含一线圈316。线圈316优选以一导电臂318电连接至同轴连接件306的内部插针310。
[0060]本领域技术人员可以理解的是，基于射频连接器302的内部插针310和长形辐射元件304的电流连接，通过匹配结构315和导电臂318，长形福射元件304为射频连接器302提供的射频电流形成一电流的射频电流路径。
[0061]天线300还包含至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件304的至少一部分，举例而言，其在此体现为一圆柱形导电扼流器(choke) 320，其围绕所述长形辐射元件304的一下部且接近基底末端314。扼流器320优选是通过一绝缘间隔件32 2与长形辐射元件304分隔开。扼流器320优选是延伸超过长形辐射元件304的基底末端314，以在一重叠区324内和所述外部连接件本体308的一部分重叠。扼流器320优选终止于一环绕长形辐射元件304周围的锥形段326。
[0062]如在放大图312最佳可见的，在重叠区324中，通过相互重叠并以绝缘间隔件322分隔开的扼流器320和导电外部连接件本体308所形成的该结构，为一电容结构，其导致了导电外部连接件本体308和扼流器320之间的电容耦合。扼流器320因此为射频连接器302提供的射频电流形成了一电容的射频电流路径。
[0063]本领域技术人员可以理解的是，基于长形辐射元件304的长度特质，天线300—般类似于一鞭状类型的单极天线。然而，天线300所提供的个别由长形辐射元件304和扼流器320结合射频连接器302形成的电流的和电容的电流路径，相较于传统的单极鞭状天线，增强了天线300的宽带性能。
[0064]在天线300的操作中，长形辐射元件304优选操作成一宽带多频段天线，具有下、上操作频带。天线300的下操作频带优选包含一跨越约380-900MHZ的连续带。天线300的上操作频带可包含一 1575MHz的频带及/或一 2.4-2.5GHz的频带，取决于长形辐射元件304的四分之一波长四分之一波长整数倍数有效电长度(effective electrical length)。可理解的是，然而，这些天线300的下上操作频带的特定频率值仅做为示范，天线300适合操作于各种的频率范围。
[0065]所述天线300的连续超宽带380-900MHZ的下操作频带可归结于扼流器320所提供的电容的射频电流路径的存在。因此，除了长形辐射元件304利用匹配结构315电流连接至射频连接器302来接收射频电流之外，长形辐射元件304优选也通过扼流器320形成的电容的射频电流路径来接收射频电流。扼流器320可因此被视为形成是用来对长形辐射元件304进行馈电的电容馈电装置的一部分。
[0066]本发明的优选实施例的一特定特征在于:扼流器320，除了形成天线300的馈电结构的一部分之外，也促成了在天线300的下操作频带的匹配结构315。用于长形辐射元件304的所述匹配结构315优选包含一线圈316，一导电衬套330和扼流器320。可以了解的是，然而，匹配结构316可包括附加的或替代的感应元件。可进一步理解的是，尽管线圈316在图3B中是示意为包含一个单匝，线圈316的匝数数目和半径可依据天线300的操作需求而变化。匹配结构315有助于匹配长形辐射元件304固有的高阻抗至射频连接器302的低输入阻抗。
[0067]本领域技术人员可以理解的是，所述天线300的1575MHz的上操作频带对应使用于全球定位系统(GPS)中的频带。天线300，因其在1575MHz频带的辐射图形，特别适合用于GPS应用。相比于传统的鞭状天线，传统的鞭状天线通常主要辐射在方位角，天线300具有一辐射图形，该辐射图形主要在1575MHz朝上指向。天线300的变更GPS辐射图形相较于传统的鞭状天线的辐射图形，基于天线300操作在1575MHz的整个长度，包括长形元件304和扼流器320，有效地作为一辐射元件，而非由长形元件304或扼流器320单独作为该辐射元件。相较于传统鞭状天线的辐射图形，如此造成了改变的辐射图形，使得天线300特别适用于GPS应用，其中其至少一部分辐射优选是朝上指向。
[0068]可以理解的是，天线300的操作频率可通过修改长形辐射元件304与扼流器320的几何性质而改变，包括修改它们各自的高度和厚度以及彼此之间的间隔。已发现扼流器320的一优选长度约对应到天线300的上操作频带的一四分之一波长。然而，由于扼流器320形成长形辐射元件304的匹配结构315的一部分，扼流器320的确切长度优选是选择能够最优化长形辐射元件304对射频连接器302的阻抗匹配。
[0069]如图3A所示，天线300可被一外护套340包覆，以增强其耐用度和机械稳定性。长形辐射元件304可由任何合适的导电材料构成，并且优选体现为一柔性轴电缆。
[0070]现在参照图4A和4B，其是根据本发明又一优选实施例构造和操作的天线的简化立体图和剖视图。
[0071]如图4A和4B所示，其提供了天线400。天线400优选包含:一提供天线400射频电流的射频(RF)连接器402，以及一电连接射频连接器402的长形辐射元件404。在此，举例而言，射频连接器402体现为一同轴连接件406，其具有一导电外部连接件本体408和一导电内部插针410。如在放大图412最清楚可见的，长形辐射元件404优选是在其一基底末端414电连接至一匹配结构415，该匹配结构优选包含一电感416。电感416优选电连接至同轴连接件406的内部插针410。可以理解的是，匹配结构415以电感416构成的结构仅做为示范，匹配结构415可包括各种电抗元件。匹配结构415特别优选地体现为一种在PCT国际申请号PCT/IL2013/050263中所描述的集总元件匹配电路，该PCT国际申请与本发明申请同为相同的受让人。
[0072]本领域技术人员可以理解的是，基于射频连接器402和长形辐射元件404的电流连接，通过匹配结构415，长形辐射元件404为射频连接器402所提供的射频电流形成一电流的射频电流路径。
[0073]天线400还包含至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件404的至少一部分，举例而言，其在此体现为一导电套管420，其围绕所述长形辐射元件404的一部分且利用一绝缘间隔件422分隔开。导电套管420优选在一重叠区424内和所述长形辐射元件404的一上部重叠。在重叠区424中，通过相互重叠并以绝缘间隔件422分隔开的导电套管420和长形辐射元件404所形成的该结构，为一电容结构，其导致了长形辐射元件404和导电套管420之间的电容耦合。优选地，在长形辐射元件404和套管420之间无电流接触(galvanic contact)。导电套管420因此为射频连接器402提供的射频电流形成了一电容的射频电流路径，该电容的电流路径优选包含长形辐射元件404。
[0074]天线400优选还额外包含一螺旋形辐射元件430，其围绕长形辐射元件404和导电套管420两者。螺旋形辐射元件430优选是电连接至射频连接器402。导电套管420优选是与螺旋形辐射元件430和内部的长形辐射元件404两者隔离开。
[0075]在天线400的操作中，螺旋形辐射元件430优选以甚高频(VHF) 136_174MHz的频带进行辐射。长形辐射元件404优选电容耦合于导电套管420，以形成一复合辐射元件，优选辐射于380-520MHZ和780_870MHz的上频带。天线400因此为一三频段天线，能够操作于甚高频带 136-174MHz，380-520MHz 和 780_870MHz。
[0076]本发明的优选实施例的一特定特征在于:天线400的上操作频带优选由长形辐射元件404结合导电套管420所形成的复合两件式辐射元件所提供。将复合两件式辐射元件使用于天线400避免了在螺旋形辐射元件430设置单一极长辐射元件的需要，该单一极长辐射元件会在天线400操作的甚高频频带136-174MHZ造成明显耗损。
[0077]本发明的优选实施例的一特定特征在于:导电套管420额外提供一电容的射频电流路径，也有助于通过降低螺旋形辐射元件430的这些相邻区段的射频电流来控制螺旋 形辐射元件430上的电流分配。导电套管420因此相对于螺旋形辐射元件430是作为一滤波元件。螺旋形辐射元件430在一给定的频带上的有效电长度因而可通过修改导电套管420的位置及/或宽度而被调整。
[0078]为了进一步控制长形辐射元件404和螺旋形辐射元件430中的射频电流，如在放大图412最佳可见的，天线400可选择地包含一第二导电套管432。第二导电套管432优选在空间上从第一导电套管420分支出去，并用于控制射频电流流动在天线中不同于第一导电套管420控制的射频电流的频率范围和位置。
[0079]本发明一优选实施例特别的有益特征在于，由于螺旋形辐射元件430、长形辐射元件404以及第一和第二导电套管420和432的电性交互作用，螺旋形辐射元件430良好地匹配射频连接器402的输入阻抗。长形辐射元件404以及第一和第二导电套管420和432的存在有助于降低螺旋形辐射元件430固有的大电感，因此改善了螺旋形辐射元件430对于天线400的50欧姆输入阻抗的阻抗匹配。若没有长形辐射元件404以及导电套管420和432，螺旋形辐射元件430固有的大电感会造成螺旋形辐射元件430不良匹配于50欧姆输入阻抗，因而增加天线400的输入损耗。
[0080]长形辐射元件404可由任何合适的导电材料构成，并且优选体现为一柔性轴电缆。如图4A所示，天线400可被一外护套440包覆住，以增强其耐用度和机械稳定性。
[0081]本领域的技术人员将理解的是，本发明不限于以下权利要求请求保护的内容。相反，本发明的范围包括以上描述的特征的各种组合和子组合，以及本领域的技术人员在阅读了前述说明书以及参考附图后对其所作的不属于现在技术的变形和改变。
【主权项】
1.一种宽带天线，包含: 一射频连接器，提供一射频电流； 一长形福射元件，电连接所述射频连接器，所述长形福射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径；以及 至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。2.根据权利要求1所述的宽带天线，其中所述射频连接器包含一同轴连接件，所述同轴连接件包含一导电外部连接件本体和一导电内部插针。3.根据权利要求2所述的宽带天线，其中所述长形辐射元件具有一基底末端，所述基底末端电连接至所述导电内部插针。4.根据权利要求1所述的宽带天线，其中所述长形辐射元件设置于所述射频连接器上。5.根据权利要求2所述的宽带天线，其中所述长形辐射元件包含一单极。6.根据权利要求5所述的宽带天线，其中所述至少一概呈圆柱形导电元件包含一导电管，所述导电管包围所述单极并通过一绝缘间隔件与所述单极分隔开；所述导电管与所述导电外部连接件本体重叠，以形成所述电容的射频电流路径。7.根据前述权利要求中任一项所述的宽带天线，其中在所述至少一概呈圆柱形导电元件和所述长形福射元件之间无电流接触。8.根据权利要求2所述的宽带天线，其中，所述射频连接器还包含一内同轴线。9.根据权利要求8所述的宽带天线，其中所述长形辐射元件具有一基底末端，所述基底末端电连接至所述内同轴线。10.根据权利要求8或9所述的宽带天线，其中还包含一平衡-不平衡变换器电连接至所述射频连接器。11.根据权利要求10所述的宽带天线，其中所述长形辐射元件形成一偶极的一第一臂，所述平衡-不平衡变换器形成所述偶极的一第二臂。12.根据权利要求10或11所述的宽带天线，其中所述至少一概呈圆柱形导电元件包含一导电管，所述导电管包围所述长形辐射元件且通过一绝缘间隔件与其分隔开，所述导电管和所述平衡-不平衡变换器重叠以便形成所述电容的射频电流路径。13.根据权利要求2所述的宽带天线，其中还包含一匹配电路用以匹配所述长形辐射元件的一阻抗至所述射频连接器的一阻抗。14.根据权利要求13所述的宽带天线，其中所述至少一概呈圆柱形导电元件包含一导电扼流器，所述导电扼流器包围所述长形辐射元件的一部分且通过一绝缘间隔件与所述长形辐射元件分隔开。15.根据权利要求14所述的宽带天线，其中所述导电扼流器和所述导电外部连接件本体的一部分重叠以便形成所述电容的射频电流路径。16.根据权利要求14所述的宽带天线，其中所述导电扼流器形成所述匹配电路的一部分。17.根据权利要求16所述的宽带天线，其中所述匹配电路还包含一导电衬套和一线圈。18.根据权利要求14所述的宽带天线，其中所述导电扼流器对所述长形辐射元件电容馈电。19.根据权利要求13所述的宽带天线，其中所述至少一概呈圆柱形导电元件包含至少一导电套管，所述导电套管围绕所述长形辐射元件的一部分，且通过一绝缘间隔件与所述长形辐射元件分隔开。20.根据权利要求19所述的宽带天线，其中还包含一螺旋形辐射元件围绕所述长形辐射元件和所述至少一导电套管。21.根据权利要求20所述的宽带天线，其中所述至少一导电套管对所述螺旋形辐射元件上的射频电流进行滤波。22.根据权利要求20所述的宽带天线，其中所述螺旋形辐射元件辐射于一第一甚高频136-174MHz 频带。23.根据权利要求20所述的宽带天线，其中所述长形辐射元件电容耦合至所述至少一导电套管，以形成一复合高频辐射元件。24.根据权利要求20所述的宽带天线，其中所述天线为一三频段天线。25.一种宽带天线，包含: 一射频连接器，提供一射频电流； 一单极福射元件电连接至所述射频连接器，所述单极福射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径；以及 一管状导电辐射元件包围所述单极辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。26.一种宽带天线，包含: 一射频连接器，提供一射频电流； 一长形福射元件，电连接至所述射频连接器，所述长形福射元件形成一偶极的一第一臂并为所述射频电流提供一电流的射频电流路径； 一平衡-不平衡变换器，电连接至所述射频连接器，所述平衡-不平衡变换器形成所述偶极的一第二臂；以及 一概呈圆柱形导电辐射元件，包围所述长形辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。27.一种宽带天线，包含: 一射频连接器，提供一射频电流； 一单极辐射元件，电连接至所述射频连接器，所述单极辐射元件并为所述射频电流提供一电流的射频电流路径；以及 一导电扼流器，包围所述单极辐射元件的至少一部分和所述射频连接器，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。28.一种宽带天线，包含: 一射频连接器，提供一射频电流； 一长形福射元件，电连接至所述射频连接器，所述长形福射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径； 一螺旋形辐射元件，电连接至所述射频连接器并围绕所述长形辐射元件；以及 至少一圆柱形导电元件，围绕所述长形辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
【专利摘要】一种宽带天线，其包含：一提供射频电流的射频连接器；一长形辐射元件电连接至所述射频连接器，所述长形辐射元件为所述射频电流形成一电流的射频电流路径；以及至少一概呈圆柱形导电元件包围所述长形辐射元件的至少一部分，并为所述射频电流形成一电容的射频电流路径。
【IPC分类】H01Q1/00
【公开号】CN104904062
【申请号】CN201380069439
【发明人】根纳蒂·巴比特斯基, 马提·马蒂斯凯宁, 维克托·霍普菲纳
【申请人】盖尔创尼克斯有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月31日
【公告号】US20150311584, WO2014068571A1
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