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CN106532259B - 具有辐射样式间的减少的干扰的天线系统和天线模块 - Google Patents

具有辐射样式间的减少的干扰的天线系统和天线模块 Download PDF

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CN106532259B CN201610662611.1A CN201610662611A CN106532259B CN 106532259 B CN106532259 B CN 106532259B CN 201610662611 A CN201610662611 A CN 201610662611A CN 106532259 B CN106532259 B CN 106532259B
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Abstract

本发明涉及改进的天线系统和整合有该天线系统的天线模块。天线系统包括适于第一频带的第一天线元件和适于第二频带的第二天线元件。第二天线的辐射样式被改进，因为第一天线元件包括：设置在介电基底的第一侧上的辐射结构，和至少部分地设置在介电基底的第二反向侧上的至少一个谐振结构。所述至少一个谐振结构是适于以第二频带中的频率谐振的开环型谐振器。所述至少一个谐振结构紧邻辐射结构设置在介电基底的反向侧上，并在介电基底的第二侧上占据一区域，该区域仅部分地由介电基底的第一侧上的辐射结构遮盖。

Description

具有辐射样式间的减少的干扰的天线系统和天线模块
技术领域
本发明涉及一种改进的天线系统，天线系统包括第一天线元件和第二天线元件，其中这些天线元件中的至少一个的构造允许每一个天线元件中的辐射样式之间的干扰降低。另外，本发明涉及整合了同样天线系统的天线模块。
背景技术
在本发明的上下文中，天线系统被理解为包括第一天线元件和第二天线元件的天线布置。因此，天线系统可以包括第一天线元件和第二天线元件之外的其它天线元件，并且在这方面是无限制的。
一般地，天线系统在技术中有着广泛讨论，因为一个系统中的多个天线元件的分组允许各种结构上的优点。特别地，天线系统组装在单个结构模块中允许多个天线元件之间共享机械部件和电子部件。
因此，在天线系统中，可以布置多个天线元件，并且因此多个天线元件共用同一壳体、同一基部，可以共用同一PCB电路，并且可以共用相同电连接，用于分别将外部电信号发射到天线系统内的多个天线元件，以及从天线系统内的多个天线元件接收电信号。
但是，多个天线元件在天线系统中的布置受到缺陷的影响，特别是当多个天线元件布置在彼此的近场中时。在该情形中，多个天线元件受到互相干扰影响，特别是关于它们各自的辐射样式(radiating patterns)。
US 6,917,340 B2涉及一种包括两个天线元件的天线系统。为了降低耦合以及由此引起的干扰影响，两个天线元件中的一个被细分为多个区段，这些区段的电长度对应于另一天线元件的波长的3/8。
另外，所述一个天线元件的这些区段经由电气电抗电路电气互连，电气电抗电路在另一天线元件的频带中呈现足够高的阻抗，而在所述一个天线元件的频带中呈现足够低的阻抗。
即使上述方案允许降低两个天线元件的辐射样式的干扰，但是包括两个天线元件的该天线系统的设计鉴于加入有额外的电子部件而变得更复杂，即整合电气电抗电路的制造和布置。
特别地，电气电抗电路的设计和它们在相应天线元件上的布置是复杂的，需要额外的开发步骤。另外，电气电抗电路的部件以及到天线元件的例如焊接的电连接对于频率特性引入了不可接受的变化。
发明内容
在这方面，本发明的目的在于提出一种克服了上述缺陷的、改进的天线系统，即其避免了额外的组装步骤。此外，本发明的另一目的在于提出一种减少了其中包含的多个天线元件的辐射样式之间的干扰的天线系统。
根据本发明第一方面，提出了一种天线系统，其包括第一天线元件和第二天线元件。第一天线元件适于第一频带。第二天线元件适于不同于第一频带的第二频带。另外，第一天线元件包括：辐射结构，其设置在介电基底的第一侧上；和至少一个谐振结构，其至少部分地设置在介电基底的第二反向侧上。所述至少一个谐振结构是开环型(open-looptype)谐振器，适于以第二频带中的频率谐振。至少一个谐振结构紧邻辐射结构设置在介电基底的反向侧上，在介电基底的第二侧上占据一区域，该区域仅部分地由介电基底的第一侧上的辐射结构遮盖。
根据天线系统的有利变型，与辐射结构的邻接(adjoining)区段的宽度相比，辐射结构在遮盖至少一个谐振结构中的一个谐振结构的区段上具有减小的宽度。
根据天线系统的另一有利变型，辐射结构包括在遮盖至少一个谐振结构中的一个谐振结构的区段上的至少一个凹进(recessed)导体。辐射结构的该至少一个凹进导体面向与至少一个谐振结构中的所述一个谐振结构相同的和/或相反的方向。
根据天线系统的另外有利变型，至少一个谐振结构包括设置在介电基底的第二侧上的第一导体；第一导体具有开环轮廓(profile)，具有在其两个区段之间形成的间隙。
根据天线系统的再一有利变型，第一导体的中间区段中的至少一个中间区段以曲折(meandering)样式布线。
根据天线系统的再另外有利变型，第一导体的两个间隙形成区段占据未被辐射结构遮盖的区域。
根据天线系统的另一有利变型，第一导体的两个间隙形成区段中的至少一个具有增大的宽度。
根据天线系统的另外有利变型，第一导体的两个间隙形成区段中的至少一个进一步连接具有增大的宽度的截留部(stub)。
根据天线系统的再一有利变型，至少一个谐振结构进一步包括：设置在介电基底的第一侧上的第二导体，该第二导体与辐射结构空间地分离开；其中第二导体紧邻第一导体的间隙形成区段设置，在介电基底的第一侧上占据一区域，该区域至少部分地由介电基底的第二侧上的第一导体的两个间隙形成区段中的至少一个或者截留部遮盖。
根据天线系统的再进一步有利变型，第二导体具有开环轮廓，所述第二导体的开环轮廓与所述第一导体的开环轮廓具有沿着相同的方向的转弯部(turns)。
根据天线系统的另一有利变型，至少一个谐振结构进一步包括：至少一个过孔，其适于将第一导体的两个间隙形成区段中的一个与第二导体连接。
根据天线系统的进一步有利变型，辐射结构包括：包括多个区段的导体，该多个区段适于以第一频带中的不同频率辐射。
根据天线系统的再一有利变型，第一天线元件是多频带平面倒F(inverted-F)天线元件。
根据天线系统的再进一步有利变型，第二天线元件是截角的(corner-truncated)矩形贴片天线元件。
根据本发明的第二方面，提出了一种用在车辆车顶(rooftop)上的天线模块。天线模块包括：先前描述的的天线系统，其中车辆车顶提供到第一天线元件和第二天线元件的接地平面。
附图说明
附图整合在说明书中，并且形成说明书的一部分，用以例示本发明的多个实施方式。这些附图连同说明书用以解释本发明的原理。
这些附图仅为了例示如何形成和使用本发明的优选及替代示例，并不解释为本发明仅局限于例示和描述的实施例。
此外，实施例的多个方面可分别以或以不同组合形成根据本发明的解决方案。根据以下关于如在附图中例示的本发明各种实施例的更具体描述，其它特征和优点将变得明显，在这些图中，同样的附图标记指代同样的元件，其中：
图1A和1B从两个不同方向、即从“西-南”方向和“东-北”方向示出了根据本发明第一实施方式的示例性天线系统10的两个透视图；
图2A和2B示出了包括第一天线元件1和第二天线元件2的、根据本发明第二实施方式的天线系统20的截面图，以及天线元件1的等效电路；
图3A和3B示出了包括第一天线元件1和第二天线元件2的、根据本发明第三实施方式的天线系统30的截面图，以及天线元件1的等效电路；
图4示出了根据本发明第四实施方式的天线系统40的截面图；
图5示出了根据本发明第五实施方式的天线系统50的截面图；以及
图6A和6B示出了包括第一天线元件1和第二天线元件2的、根据本发明第六实施例的天线系统60的截面图，以及第一天线元件1的模拟电流分布。
具体实施方式
在下文中，给出关于根据本发明的天线系统的各种实施方式的详细说明。特别地，全部各种实施方式示出了包括具有平面构造的第一天线元件和第二天线元件的天线系统。
但是，本发明的天线系统在此方面无限制。本发明的天线系统可以等同地包括具有非平面构造的第一和/或第二天线元件，例如其中辐射和/或谐振结构设置在弯曲表面上。
现在参考图1A和1B，示出了根据本发明第一实施方式的示例性天线系统10的两个透视图。特别地，这些透视图呈现当从两个不同方向、即从“西-南”方向和“东-北”方向看时的同一个天线系统10。
天线系统10包括布置在彼此近场中的第一天线元件1和第二天线元件2。因此，第二天线元件2的辐射样式(radiation pattern)会受到来自第一天线元件1的干扰的影响，反之亦然。
在本发明的上下文中，术语“近场”应当理解为围绕第一天线元件1和第二天线元件2中各天线元件的区域，在该区域中，它们的辐射样式明显受到来自第一天线元件1和第二天线元件2中的相应另一天线元件的干扰的影响。例如，如果第一天线元件和第二天线元件1、2比它们适于发射的波长λ的一半短，则近场定义为具有半径r的区域，其中r<λ。
第一天线元件1适于发射/接收第一频带的电磁波。简而言之，第一天线元件1适于第一频带。为示例目的，第一天线元件1显示为多频带天线。但是，第一天线元件1在这方面应无限制。另外，第一天线元件1可以例如是单极(monopole)天线、偶极(dipole)天线、平面倒F、PIFA天线，或者不同构造的多频带天线。第二天线元件2适于发射/接收第二频带的电磁波。简而言之，第二天线元件2适于第二频带。为例示的目的，第二天线元件2也显示为平面天线元件，即显示为截角(corner-truncated)的贴片(patch)天线。但是，第二天线元件2在这方面也应无限制。
特别地，第一天线元件1所适于的第一频带以及第二天线元件2适于的第二频带彼此不同。因此，第一频带和第二频带在频率上无互相重叠。然而，如果天线元件1和/或2是多频带天线，则第一频带可以包围第二频带。
第一天线元件1包括辐射结构3、至少一个谐振结构4和介电基底5。辐射结构3是设置在介电基底5的第一侧上的导体。特别地，辐射结构3的导体可以包括适于以第一频带中的不同频率辐射的多个区段。
另外，至少一个谐振结构4至少部分地设置在介电基底5的第二反向侧上。特别地，至少一个谐振结构4包括(仅)设置在介电基底5的第二反向侧上的第一导体(例如，参见图2A中的4-1、4-2和4-3)。
示例性地，第一天线元件1的介电基底5可具有平面构造或者非平面构造。在平面构造的情况下，辐射结构3可以实现为平面导体，并且至少一个谐振结构4可以实现为包括至少第一导体作为在介电基底5的平面表面上的平面导体。
替代地，在非平面构造的情况下，辐射结构3可以实现为非平面导体(或者弯曲导体)，以及至少一个谐振结构4可以实现为包括至少第一导体作为在介电基底5的反向非平面表面上的非平面导体(或者弯曲导体)。
可选地，谐振结构4包括(仅)设置在介电基底5的第一侧上的第二导体(例如，参见图2A中的4-4)，该第二导体在空间上从辐射结构3的导体分离开。第二导体紧邻第一导体的端部设置，占据由此被至少部分地遮盖的区域。谐振结构4的第二导体也可以实现为平面导体或者非平面导体(或者弯曲导体)。
因此，在第一天线元件1中，辐射结构3和至少一个谐振结构4至少部分地设置在同一介电基底5的反向(或相反)侧上。
另外，至少一个谐振结构4构造为用于第一天线元件1的开环型谐振器。简而言之，至少一个谐振结构4是开环谐振器。特别地，至少一个谐振结构4构造成以第二频带中的频率谐振。
因此，至少一个谐振结构4适于充当第一天线元件1中的阻带滤波器，即它抑制在与辐射结构3适于辐射的第一频带不同的第二频带中的频率。
至少一个谐振结构4紧邻辐射结构3设置，且由于它们的布置而至少部分地设置在介电基底5的反向侧上。特别地，介电基底5的厚度确定邻近程度，即确定为介电基底5的、在其上至少部分地设置辐射结构3和至少一个谐振结构4的第一和第二反向侧之间的距离。
另外，在第一天线元件1中，介电基底5在空间上将辐射结构3和至少部分地至少一个谐振结构4分离开。
如根据进一步描述将清楚的，第一天线元件1的谐振结构4不局限于仅设置在介电基底的第二反向侧上。特别地，为电容性负载的目的，在第一天线元件1的谐振结构4中包含可选择的第二导体(例如，参见图2A中的4-4)。
虽然如此，在本发明的上下文中，谐振结构4的这一可选的第二导体布置为远离介电基底5的第一侧上的辐射结构3，使得仅谐振结构4的第一导体紧邻第一天线元件1中的辐射结构3设置。
更特别地，在本发明的上下文中，如根据下文将变得清楚的，谐振结构4的第一导体中的仅“被遮盖”区段紧邻第一天线元件1中的辐射结构3设置。
至少一个谐振结构4设置为占据一区域，该区域部分地由辐射结构3(在介电基底5的第一侧上)遮盖。因此，至少一个谐振结构4还占据部分地不被辐射结构3(在介电基底5的第一侧上)遮盖的区域。
换句话说，至少一个谐振结构4可以细分为“被遮盖”区段(即，占据由辐射结构3遮盖的区域)以及“不被遮盖”区段(即，占据不被辐射结构3遮盖的区域)。
在介电基底5的第二反向侧上，至少一个谐振结构4的“被遮盖”区段布置在介电基底5的第一侧上的辐射结构3的正下方(上方)，而至少一个谐振结构4的“不被遮盖”区段与之并靠布置(在布置在其旁边)。因此，无辐射结构3在介电基底5的第一侧上设置在介电基底5的第二反向侧上的至少一个谐振结构4的“不被遮盖”区段的正下方(或上方)。
对于第一天线元件1，介电基底5上的至少一个谐振结构4的这一仅部分被遮盖布置有利地允许相对于辐射结构3的更柔性天线设计，即允许至少一个谐振结构4作为开环谐振器的更柔性设计。
特别地，至少一个谐振结构4的尺寸可自由设定并且独立于第一天线元件1采用的辐射结构3的类型。这一布置的另外优点根据稍后详述的另外实施例将变得明显。
总之，由于至少一个谐振结构4部分地由介电基底5的反向侧上的辐射结构3遮盖，至少一个谐振结构4与辐射结构3感性耦合。另外，至少一个谐振结构4和辐射结构3共同作用为互感器，由此引起从辐射结构3进入至少一个谐振结构4的电流，以及反之亦然。
所述至少一个开环谐振器类型的谐振结构4适于以第二频带中的频率谐振。因此，至少一个谐振结构4的尺寸根据第二频带中的相同频率确定。更具体地，适当确定开环谐振器类型结构4的间隙宽度、导体宽度和路径尺寸，以便匹配第二频带中的频率。
因此，辐射结构3和至少一个谐振结构4的组合抑制第一天线元件1以第二天线元件2所适于的第二频带中的频率辐射。换句话说，第一天线元件1的结构3、4降低了与第二天线元件2的干扰效应，第一天线元件1和第二天线元件2两者均包含在天线系统10中。
在示例性构造中，介电基底5构造为薄层构造(类似于印制电路板)。由此，辐射结构3和至少一个谐振结构4紧邻设置，进一步改进了两者间的感性耦合和/或容性耦合。将具有在0.5mm到1.0mm的范围内的厚度的平面注塑成型塑料承载件用作介电基底5已被证明是方便的。
在另一示例性构造中，介电基底5构造为具有等间距设置的外表面和内表面的薄弯曲结构(例如，壳体到天线系统的部分)。换句话说，介电基底5的外表面和内表面具有类似的弯曲轮廓。同样在本示例中，将厚度在0.5mm到1.0mm的范围中注塑成型塑料承载件用作介电基底5已被证明是方便的。
在另外的示例性构造中，辐射结构3和至少一个谐振结构4两者通过将导体(例如导电层)印刷、蚀刻或者(电)沉积在介电基底5的相应侧面上制成，以形成第一天线元件1。由此，当制造包括第一天线元件1和第二天线元件2的天线系统10时，能够避免额外的组装步骤(如关于现有技术所述的)。
可选地，天线系统10的辐射结构3包括至少一个“瓶颈”区段3-1，从而进一步增强与至少一个谐振结构4的感性耦合。瓶颈区段3-1提高了辐射结构3和至少一个谐振结构4之间的阻抗变换比，且因此提高了以五分之一切割的、有效电流的有效带宽。
为此，与辐射结构3的邻接区段的宽度相比，辐射结构3在遮盖至少一个谐振结构4中的一个的区段(即，“瓶颈”区段)处具有减小的宽度。换句话说，形成辐射结构3的导体在谐振结构4的“被遮盖”区段正上方(或者正下方)具有相同的减小宽度。
在本发明的上下文中，辐射结构3的宽度应该被理解为相对于设置第一天线元件1的介电基底5的表面横向延伸的、第一天线元件1的导体区段的尺寸。
更详细地，辐射结构3在遮盖至少一个谐振结构4中的一个的区段处包括凹进导体(即，具有减小的宽度)。辐射结构3的凹进导体面向与至少一个谐振结构4中的该一个谐振结构相同和/或相反的方向。换句话说，形成辐射区段的导体在谐振结构4的“被遮盖”区段的正上方(或正下方)设有凹部(recess)，该凹部的开口沿与谐振结构4的“不被遮盖”区段相同的方向或者相反方向指向。
总体上，图2A—6B示出了在根据本发明不同实施例的天线系统中使用的第一天线元件的替代构造的截面图。更具体地，不同构造的第一天线元件将用在额外地包括上述第二天线元件的天线系统的实施例中。因此，这些实施例采用了以上已经讨论过的相同原理和优点，出于简化的目的而略去了它们。
现在参考图2A，示出了根据本发明第二实施例的天线系统20的截面图。天线系统20包括第一天线元件1和第二天线元件2。图2B示出了天线元件1的等效电路。该第二实施例另外采用开环型谐振器的电容性负载的原理。
虽然未示出，天线系统20还包括上述的第二天线元件2，从而这一实施例同样允许减少均包含在同一天线系统20中的第一天线元件1和第二天线元件2之间的干扰效应。
第一天线元件1包括辐射结构3、至少一个谐振结构4以及介电基底5。辐射结构3是设置在介电基底5的第一侧上的导体。所述至少一个谐振结构4包括(仅)设置在介电基底5的第二反向侧上的第一导体4-1、4-2和4-3。
谐振结构4的第一导体设置为占据一区域，该区域部分地(例如，参见图2A中的a1)被辐射结构3遮盖(在介电基底5的第一侧上)。因此，第一导体同样占据一区域，该区域部分地(参见例如图2A中的a2)不由辐射结构3遮盖(在介电基底5的第一侧上)。
换句话说，所述至少一个谐振结构4可以细分为“被遮盖”区段4-1(即，占据辐射结构3遮盖的区域a1)和“不被遮盖”区段4-2、4-3(即，占据不被辐射结构3遮盖的区域a2)。
特别地，谐振结构4的第一导体4-1、4-2和4-3具有开环轮廓，在其两个区段4-3之间形成间隙(下文中表述为：间隙形成区段)。换句话说，到谐振结构4的开环轮廓的间隙由彼此紧邻布置在介电基底5的第二侧上的、谐振结构4的第一导体的两个支腿4-3形成。
特别地，所述至少一个谐振结构4另外包括第二导体4-4，第二导体4-4(仅)设置在介电基底5的第一侧上，从辐射结构3的导体(在空间上分离开)分离。
第二导体4-4紧邻第一导体的端部(即，间隙形成区段4-3)设置，占据由此被至少部分地遮盖的一区域。换句话说，第二导体4-4紧邻第一导体4-1、4-2和4-3的间隙形成区段4-2设置，在介电基底5的第一侧上占据一区域，该区域至少部分地由介电基底5的第二侧上的第一导体4-1、4-2和4-3的间隙形成区段遮盖。
由于这一构造，第一导体的间隙形成区段4-3和第二导体4-4的“遮盖”区段形成电容，更准确地是两个串联的电容器，这从天线元件1的等效电路能够看出。
换句话说，在介电基底5的第二反向侧上，第一导体的间隙形成区段4-3布置在介电基底5的第一侧上的第二导体4-4的“遮盖”区段的直接下方(或上方)，从而两个区段在谐振结构4中彼此容性耦合。
总之，第二实施例的构造允许开环谐振器型谐振结构4的电容性负载，从而改进了谐振结构4以及其以第二频带中的频率谐振的能力，第二频带不同于辐射结构3适于的第一频带。
有利地，由于至少一个谐振结构4占据部分地不被辐射结构3遮盖(在介电基底5的第一侧上)的一区域，通过第二导体使得电容性负载是可能的。
在示例性构造中，第一导体4-1、4-2和4-3的两个间隙形成区段4-3均在其端部处具有与其邻接区段相比增大的宽度。换句话说，与谐振结构4的第一导体连接的支腿4-3(或者间隙形成区段)的端部布置成形成焊盘，这些焊盘具有与第一导体的中间部4-2的表面区域相比更宽的表面区域。
因此，增大了谐振电路4的第一导体和第二导体遮盖的表面区域，从而进一步提高了第一天线元件1中的开环谐振器型谐振结构4的电容性负载。
现在参考图3A，示出了根据本发明第三实施例的天线系统30的截面图。天线系统30包括第一天线元件1和第二天线元件2。图3B示出了天线元件1的等效电路。与第二实施例比较，这一第三实施例进一步提高了开环型谐振器的电容性负载。
虽然未示出，天线系统30还包括上述的第二天线元件2，从而这一实施例同样允许减少均包含在天线系统30中的第一天线元件和第二天线元件1、2之间的干扰效应。
第一天线元件1包括辐射结构3、至少一个谐振结构4以及介电基底5。辐射结构3是设置在介电基底5上的第一侧上的导体。所述至少一个谐振结构4包括(仅)设置在介电基底5的第二反向侧上的第一导体4-1、4-2和4’-3。
谐振结构4的第一导体设置成占据一区域，该区域部分地由辐射结构3遮盖(在介电基底5的第一侧上)。因此，第一导体同样占据一区域，该区域部分地不被辐射结构3遮盖(在介电基底5的第一侧上)。换句话说，所述至少一个谐振结构4可以细分为“被遮盖”区段4-1和“不被遮盖”区段4-2、4’-3。
特别地，谐振结构4的第一导体4-1、4-2和4’-3具有开环轮廓，在其两个区段4’-3之间形成间隙(下文中：间隙形成区段)。换句话说，到谐振结构4的开环轮廓的间隙由彼此紧邻布置在介电基底5的第二侧上的、谐振结构4的第一导体的两个支腿4’-3形成。
所述至少一个谐振结构4同样包括第二导体4-4，第二导体4-4(仅)设置在介电基底5的第一侧上，从辐射结构3的导体(在空间上分离开)分离。
第二导体4-4紧邻第一导体的端部(即间隙形成区段4’-3)设置，占据一由此至少部分地遮盖的区域。换句话说，谐振结构4的第二导体4-4紧邻第一导体4-1、4-2和4’-3的间隙形成区段4’-3设置，在介电基底5的第一侧上占据一至少部分地由介电基底5的第二侧上的第一导体的间隙形成区段4’-3遮盖的区域。
特别地，所述至少一个谐振结构4进一步包括至少一个过孔4-5(即直通连接)，该至少一个过孔4-5构造成将第一导体4-1、4-2和4’-3的两个间隙形成区段4’-3中的一个与第二导体4-4电连接。换句话说，第一导体的两个间隙形成区段4’-3中的一个通过至少一个过孔(4-5)短接到布置在其直接下方(或上方)的第二导体4-4的“遮盖”区段。
因此，由于第一导体的间隙形成端部4’-3中的一个与谐振电路4的第二导体4-4短接，第一导体的两个间隙形成区段4’-3中的另一个(未短接的)和第二导体4-4的“遮盖”区段构造仅单个电容器。
有利地，且与公开了两个串联电容器的第二实施例相反地，这一第三实施例使用具有单个电容器的构造且电容器具有高总值的电容，从而进一步增强了包含在天线系统30的第二天线元件1中的开环型谐振器的电容性负载。
在示例性构造中，第一导体4-1、4-2和4’-3的两个间隙形成区段4’-3中的另一个(未短接的)在其端部处具有与其邻接区段相比增大的宽度4’-3。换句话说，与谐振结构4的第一导体连接的支腿4’-3(或者间隙形成区段)的另一端部布置成形成焊盘，这些焊盘具有与第一导体的中间部4-2的表面区域相比更宽的表面区域。
因此，增大了谐振电路4的第一导体和第二导体遮盖的表面区域，从而进一步提高了第一天线元件1中的开环谐振器型谐振结构4的电容性负载。
现在参考图4，示出了根据本发明第四实施例的天线系统40的截面图。天线系统40包括第一天线元件1和第二天线元件2。有利地，与先前实施例相比，这一第四实施例进一步增大了开环型谐振器的电感值。
虽然未示出，天线系统40还包括上述的第二天线元件2，从而这一实施例同样允许减少均包含在同一天线系统20中的第一天线元件和第二天线元件1、2之间的干扰效应。
第一天线元件1包括辐射结构3、至少一个谐振结构4以及介电基底5。辐射结构3是设置在介电基底5的第一侧上的导体。所述至少一个谐振结构4包括(仅)设置在介电基底5的第二反向侧上的第一导体4-1、4-2、4”-3和4-6。
特别地，为增大谐振结构4的电感值，第一导体4-1、4-2、4”-3和4-6的中间区段4-2中的至少一个以曲折样式4-6布线。换句话说，第一导体4-1、4-2、4”-3和4-6包括居于谐振结构4的间隙形成区段4”-3中间的曲折区段4-6。
在本发明的上下文中，第一导体4-1、4-2、4”-3和4-6的中间区段4-2中的至少一个可说是以曲折样式布置，只要它具有(即，曲折区段具有)在相反的横贯(traverse)方向上指向的导电区段的连续环。
在示例性构造中，谐振结构4的第一导体的曲折区段4-6同样占据(在介电基底5的第二反向侧上的)一区域，该区域部分地不被辐射结构3遮盖(在介电基底5的第一侧上)。
这一构思的应用无关于间隙形成区段是否设有增大的宽度、是否提供第二导体用于开环型谐振器的电容性负载，或者是否使用至少一个过孔将第一导体的间隙形成区段中的一个与第二导体短接。
因此，天线系统40的第一天线元件1可以利用上述谐振电路4的修改中的一者或另一者，如同包含在其中，以适应上述原理。在这方面，为简明原因，仅参考关于各种实施方式的先前描述。
在示例性构造中，第一导体4-1、4-2、4”-3和4-6的两个间隙形成区段4”-3中的另一个(未短接)的端部处具有与其邻接区段相比增大的宽度4”-3。
现在参考图5，示出了根据本发明第五实施例的天线系统50的截面图。天线系统50包括第一天线元件1和第二天线元件2。有利地，与先前实施例相比，这一第五实施例进一步增大了开环型谐振器的电感值。
特别地，这一第五实施例采用构思的方面不仅在于谐振电路4的第一导体具有开环轮廓(谐振电路4作为开环型谐振器所规定的)，而且包含在谐振电路4中的第二导体也具有开环轮廓。
虽然未示出，天线系统50还包括上述的第二天线元件2，从而这一实施例同样允许减少均包含在同一天线系统20中的第一天线元件和第二天线元件1、2之间的干扰效应。
第一天线元件1包括辐射结构3、至少一个谐振结构4和介电基底5。辐射结构3是设置在介电基底5的第一侧上的导体。所述至少一个谐振结构4包括(仅)设置在介电基底5的第二反向侧上的第一导体4-1、4-2、4*-3和4-6。
为此，至少一个谐振结构4包括：
第一，第一导体4-1、4-2、4*-3和4-6设置在介电基底5的第二侧上，第一导体具有开环轮廓，在第一导体的两个区段4*-3之间形成间隙。另外，第一导体4-1、4-2、4*-3和4-6的两个间隙形成区段4*-3中的至少一个电连接具有增大的宽度的截留部4-7。
第二，第二导体4*-4以在空间上从辐射结构分离开的方式设置在介电基底5的第一侧上。特别地，第二导体4*-4紧邻第一导体4-1、4-2和4*-3的两个间隙形成区段4*-3设置。特别地，第二导体4*-4在介电基底5的第一侧上占据一区域，该区域至少部分地由设置在介电基底5的第二侧上的截留部4*-7遮盖。
第三，至少一个过孔4-5构造成将第一导体4-1、4-2和4*-3的两个间隙形成区段4*-3中的一个(即，“被遮盖”的一个)与第二导体4*-4电连接。
基于至少一个谐振结构4的这一构造，第二导体4*-4适于开环轮廓且该开环轮廓沿与第一导体4-1、4-2和4*-3的开环轮廓相同的方向回转。
有利地，这两个开环轮廓导体(即，谐振结构4的第一导体4-1、4-2和4*-3以及第二导体4*-4)形成具有沿同一方向的双转弯部(turns)的连续螺旋。由此，与先前实施例相比，开环型谐振器的电感值增大。有利地，这一构造允许甚至用在小型第一天线元件1中，有助于形成仅仅最小量空间的谐振结构4。
另外，两个导体的复杂构造变成必要，以将谐振结构4的第一导体和第二导体联接在一起，而同时允许开环结构的连续回转。
在示例性构造中，通过以曲折样式4-6布线第一导体4-1、4-2和4*-3的中间区段4-2中的至少一个，可以进一步增大谐振结构4的电感值。换句话说，第一导体4-1、4-2、4*-3和4-6包括居于其间隙形成区段4”-3中间的曲折区段4-6。
在进一步的示例性构造中，谐振结构4的第一导体的曲折区段4-6同样占据(在介电基底5的第二反向侧上的)一区域，该区域部分地不被辐射结构3遮盖(在介电基底5的第一侧上)。
现在参考图6A，显示了根据本发明第六实施例的天线系统60的截面图。天线系统60包括第一天线元件1和第二天线元件2。图6B例示了第一天线元件1的模拟电流分配。
有利地，这一第六实施例进一步改进了均包含在第一天线元件1中的辐射单元3和至少一个谐振结构4之间的感性耦合。如图2A所示的类似构造已经参考第一实施例的可选构造讨论。
虽然未示出，天线系统60还包括上述的第二天线元件2，从而这一实施例同样允许减少均包含在同一天线系统20中的第一天线元件和第二天线元件1、2之间的干扰效应。
第一天线元件1包括辐射结构3、至少一个谐振结构4和介电基底5。辐射结构3是设置在介电基底5的第一侧上的导体。该至少一个谐振结构4包括(仅)设置在介电基底5的第二反向侧上的第一导体4-1、4-2和4-3。
天线系统60的辐射结构3包括至少一个“瓶颈”区段3-1，以进一步增强与至少一个谐振结构4的感性耦合。瓶颈区段3-1增强辐射结构3和至少一个谐振结构4之间的阻抗变换比，因此改进了有效电流切断的有效带宽。此外，能够有利地应用可配置阻抗变换比方面的额外自由度，以优化整体的天线系统。
为此，与辐射结构3的邻接区段的宽度相比，辐射结构3在遮盖至少一个谐振结构4中的一个的区段(即，“瓶颈”区段3-1)处具有减小的宽度。换句话说，形成辐射结构3的导体在谐振结构4的“被遮盖”区段正上方(或者正下方)具有相同的减小横截面。
更详细地，辐射结构3在遮盖至少一个谐振结构4中的一个的区段处包括凹进导体(即，具有减小的宽度)。辐射结构3的凹进导体面向与至少一个谐振结构4中的该一个谐振结构相同和/或相反的方向。换句话说，形成辐射区段的导体在谐振结构4的“被遮盖”区段的正上方(或正下方)构造有凹部，该凹部的开口沿与谐振结构4的“不被遮盖”区段相同的方向或者相反方向指向。
如从图6B能够看到的，“瓶颈”区段3-1集中用于辐射结构3和至少一个谐振结构4之间的感性耦合的电流。特别地，在辐射结构3的“瓶颈”区段3-1处存在一些电流，这些电流相对于谐振结构的“被遮盖区段”上的电流在相反方向上指向。因此，抵消了谐振结构对于辐射结构3的整体远场影响。
最后，上述天线系统的各种实施方式均可包含在用在车辆车顶上的天线模块中。为引起，除天线系统外，天线模块包括用于保护天线系统免受外部影响的壳体、用于布置天线系统的基部、天线匹配电路，和用于将外部电信号传送到天线系统的第一天线元件和第二天线元件/从天线系统的第一天线元件和第二天线元件接收电信号的电连接。另外，车辆车顶对天线系统的第一天线元件和第二天线元件提供了接地平面。
附图标记：
Figure GDA0002680565680000161

Claims (14)

1.一种天线系统，包括：
第一天线元件(1)，所述第一天线元件适于第一频带；
第二天线元件(2)，所述第二天线元件适于第二频带，所述第二频带不同于所述第一频带；
其中：
所述第一天线元件(1)包括：
辐射结构(3)，所述辐射结构(3)设置在介电基底(5)的第一侧上，以及
至少一个谐振结构(4)，所述至少一个谐振结构至少部分地设置在所述介电基底(5)的与所述第一侧相反的第二侧上；
所述至少一个谐振结构(4)是适于以所述第二频带中的频率谐振的开环型谐振器；
所述至少一个谐振结构(4)紧邻所述辐射结构(3)设置在所述介电基底(5)的第二侧上，并且在所述介电基底(5)的第二侧上占据一区域，所述区域仅部分地由所述介电基底(5)的第一侧上的所述辐射结构(3)遮盖；
其中所述至少一个谐振结构(4)包括：
第一导体(4-1、4-2和4-3)，所述第一导体设置在所述介电基底(5)的所述第二侧上；所述第一导体具有开环轮廓，在所述第一导体的两个区段之间形成有间隙；
第二导体(4-4)，所述第二导体设置在所述介电基底(5)的第一侧上、与所述辐射结构空间地分离开；其中，所述第二导体(4-4)紧邻所述第一导体(4-1、4-2和4-3)的两个间隙形成区段设置，在所述介电基底的第一侧上占据一区域，所述区域至少部分地由所述介电基底(5)的第二侧上的所述第一导体(4-1、4-2和4-3)的所述两个间隙形成区段中的至少一个遮盖。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其中：
与所述辐射结构(3)的邻接区段的宽度相比，所述辐射结构(3)在遮盖所述至少一个谐振结构(4)中的一个谐振结构的区段处具有减小的宽度。
3.根据权利要求1或2所述的天线系统，其中：
所述辐射结构(3)在遮盖所述至少一个谐振结构(4)中的一个谐振结构的区段处包括至少一个凹进导体，并且
所述辐射结构(3)的所述至少一个凹进导体与所述至少一个谐振结构(4)中的所述一个谐振结构面向相同和/或相反的方向。
4.根据权利要求1所述的天线系统，其中所述第一导体(4-1、4-2和4-3)的中间区段(4-2)中的至少一个中间区段以曲折样式(4-6)布线。
5.根据权利要求1或2所述的天线系统，其中所述第一导体(4-1、4-2和4-3)中的两个间隙形成区段占据未被所述辐射结构(3)遮盖的区域。
6.根据权利要求1或2所述的天线系统，其中所述第一导体(4-1、4-2和4-3)的所述两个间隙形成区段中的至少一个具有增大的宽度。
7.根据权利要求1或2所述的天线系统，其中所述第一导体(4-1、4-2和4-3)的所述两个间隙形成区段中的至少一个进一步连接具有增大的宽度的截留部(4-7)。
8.根据权利要求7所述的天线系统，其中第二导体(4-4)在所述介电基底的第一侧上占据的区域至少部分地由所述截留部(4-7)遮盖。
9.根据权利要求8所述的天线系统，其中所述第二导体(4-4)具有开环轮廓，所述第二导体的开环轮廓与所述第一导体的开环轮廓具有沿着相同的方向的转弯部。
10.根据权利要求9所述的天线系统，其中所述至少一个谐振结构(4)进一步包括：
至少一个过孔(4-5)，所述至少一个过孔适于将所述第一导体(4-1、4-2和4-3)的所述两个间隙形成区段中的一个间隙形成区段与所述第二导体(4-4)连接。
11.根据权利要求1或2所述的天线系统，其中所述辐射结构包括：
导体，所述导体包括适于以所述第一频带中的不同频率辐射的多个区段。
12.根据权利要求1或2所述的天线系统，其中所述第一天线元件是多频带平面倒F天线元件。
13.根据权利要求1或2所述的天线系统，其中所述第二天线元件是截角的矩形贴片天线元件。
14.一种使用在车辆车顶上的天线模块，包括：
根据权利要求1至13中的一项所述的天线系统，其中所述车辆车顶提供到所述第一天线元件和所述第二天线元件的接地平面。
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