专利名称：IEEE 802.11n多入多出应用的IFS波束成型天线的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及天线。更具体地，本发明涉及一种IEEE 802. Iln多入多出应用的 IFS波束成型天线。
背景技术：
IEEE 802. lln-2009 是 IEEE 802. 11-2007 无线网络标准的修正案。IEEE802. Iln 以至少两种方式改进了两个现有标准(IEEE 802. Ila和802. Ilg)的网络吞吐量。首先， IEEE 802. Iln在2. 4GHz/5GHz的双频带下运作。其次，IEEE 802. Iln将最大原始数据速率从54M bit/s显著地增加到了 600M bit/s。虽然IEEE 802. Iln的很多方面都是很优越的，但是IEEE 802. Iln对很多用户来说可能是不切实际的，因为这需要它能支持只与802. llb/g相配的传统设备。因此，直到与802. Iln相匹配的硬件设备变得更加普遍，才能期望运转一个混合的802. llb/g/n网络。 在这样一个混合模式的网络中，期望使用双射频接入点，从而使得802. llb/g通信量位于 2. 4GHz频带上，而802. Iln通信量位于5GHz频带上。为实现上述混合模式网络和双射频接入点，就需要一种2. 4GHz/5GHz双频带多入多出(MIMO)天线。一种公知的解决方案是，使用几个全方位的外部鞭状天线，作为不同方案中的802. Iln的接入点。这种解决方案已被用于2X2和3X3的多入多出应用中。然而， 对于增加了输入和输出量的MIMO应用来说，鞭状天线间的干扰就变得严重，并且接入点的表面外观就变得没有吸引力。因此，另一种公知的解决方案是在天线罩内嵌入单个2. 4GHz波段天线或单个 5GHz波段天线。为操作于双频带，这两个波段可与一个射频(RF)开关组合起来。然而，这种方案使得所需的天线数量增加了一倍。例如，在10X10的MIMO应用中，这种方案需要集成10个在2. 4GHz运转的天线和 10个在5GHz运转的天线。这种集成必须发生在一个小的封包尺寸中，这会导致大量的干扰。为最小化所述干扰，可增加二极管、电容负载元件或开路短截线。然而，这种额外增加的元件会增加接入点的成本，并增加制作的复杂性。鉴于以上，期望一种能适应802. llb/g通信量和802. Iln通信量的改进的双射频接入点。优选的，这种接入点最小化了干扰和所使用的天线数量，同时仍然具有表面的吸引力
发明内容
根据一些实施方式，提供了一种天线。所述天线包括一个接地层构件(ground plane member)，沿接地层构件外围等距位置布置的多个反F形狭槽天线元件，以及沿接地层构件外围等距位置布置的多个狭槽元件。第一和第二狭槽元件可被分别布置于各反F形狭槽天线元件的第一和第二侧上，并且每个反F形狭槽天线元件可在第一频带和第二频带上工作。 在一些实施方式中，各反F形狭槽天线元件可包括一个开口，且各反F形狭槽天线元件开口可包括一个第一臂、一个第二臂、一个短弯头、和一个凹口。所述第一臂可基本平行于第二臂，所述短弯头可基本垂直于第一臂和第二臂，且所述短弯头通过整体邻接所述第一臂和第二臂，可将第一臂和第二臂连接起来。第一臂的长度可比第二臂的长度长，且所述凹口可沿第一臂的长度布置。根据所公开的实施方式的天线，其能够适应IEEE 802. llb/g的通信量，同时也可适应IEEE 802. Iln的。在一些实施方式中，所述天线在2. 4GHz频带和5GHz频带中均可工作。多个狭槽元件能够充分地降低或去除各反F形狭槽天线元件间的干扰。因此，可以实现高度隔离。本发明还提供了一种MIMO波束成型天线。所述MIMO波束成型天线可包括多个反 F形狭槽天线元件，以便每个元件都可在2. 4GHz频带和5GHz频带中进行广播。根据一些实施方式，还提供了一种IEEE 802. Iln接入点。所述IEEE802. Iln接入点可包括一个MIMO天线，所述MIMO天线可包括多个反F形狭槽天线元件，这样所述元件可在2. 4GHz频带和5GHz频带中进行广播
图1是一种MIMO天线的示意图；图IA是一种图1的MIMO天线的典型IFS天线元件的放大视图；以及图2是图1的MIMO天线的示意图，图中示出了其中一个IFS天线元件尺寸。
具体实施例方式本发明容许一个有多种不同形式的实施方式，其在附图中示出并将在此通过其具体实施方式
来进行详细描述，同时还需要明白的是，本公开的内容只是考虑作为本发明的原理的一个范例。其并不是要将本发明限制在具体示出的实施方式中。多种实施方式被描述包括有可适应802. llb/g通信量和802. Iln通信量的改进双射频接入点。依据一些实施方案，这种接入点最小化了干扰和所使用的天线数量，同时仍然具有表面的吸引力。举例来说，依据一些实施方式的接入点可包括2. 4GHz/5GHz双频带多入多出 (MIMO)天线，所述MIMO天线有多个反F形狭槽(inverted F slot, IFS)波束成型天线。各 IFS天线元件可在2. 4GHz频带和5GHz频带中进行广播。在一些实施方式中，各天线元件可如定向天线一样在水平方向上广播。此处所示并描述的MIMO天线可由金属片或印刷电路板(PCB)制成。因此，与PCB 天线或其他三维形式的天线相比，依据所公开的实施方式的MIMO天线可以以一种更具性价比的方式制成。
图1和图2是典型的ΜΙΜΟ天线10的示意图。图2示出了 MIMO天线10上的一个 IFS天线元件的尺寸。然而，需要明白的是，图2中所示的尺寸只是范例且可由本领域技术人员按其所知进行改变。图1和图2中所示的MIMO天线10是一种9X9的应用，其包括9个IFS天线和9 个狭槽元件。然而，需要明白的是，没有以此限制依据本文所公开的实施方式的MIMO天线。 图1和图2只是范例，且所述MIMO天线可包括任意数量的IFS波束成型天线和狭槽元件。 举例来说，依据所公开的实施方式的一个MIMO天线，可以是一个4X 4天线，一个12 X 12天线，或任何本领域技术人员知道或能知道的任何其他尺寸的天线。如图1中所看到的，依据一些实施方式的一个MIMO天线10可包括一个单一的接地层构件(ground plane member) 100，该构件可以是，举例来说，圆形的、卵形的、椭圆形的、矩形的、或其他任何本领域技术人员知道或能知道的形状。虽然图1中所示的构件100 是圆形的，但是并没有以此限制本文所公开的实施方式。多个IFS 天线元件 200-1，200-2，200-3，200-4，200-5，200-6，200-7，200-8，200-9 和多个狭槽元件 300-1，300-2，300-3，300-4，300-5，300-6，300-7，300-8，300-9 可以以同平面的方式置于接地层构件100的内部和/或表面。举例来说，如图1中所看到的，多个IFS 天线元件 200-1，200-2，200-3，200-4，200-5，200-6，200-7，200-8，200-9 可以以等距的方式沿着接地层构件100的外围110布置。多个狭槽元件300-1，300-2，300-3，300-4，300-5， 300-6，300-7，300-8，300-9也可以以等距的方式沿着接地层构件100的外围110布置。在一些实施方式中，所述IFS 天线元件 200-1，200-2，200-3，200-4，200-5，200-6， 200-7，200-8，200-9 和狭槽元件 300-1，300-2，300-3，300-4，300-5，300-6，300-7，300-8， 300-9可以交替布置。因此，一个第一狭槽元件(例如，300-1)可被布置在IFS天线元件 (例如，200-1)的第一侧上，并且一个第二狭槽元件(例如，300-9)可被布置在IFS天线元件(例如，200-1)的第二侧上。各IFS天线元件200-n可在其第一和第二侧上布置狭槽元件 300-n。IFS 天线元件 200-1，200-2，200-3，200-4，200-5，200-6，200-7，200-8，200-9 的数量可等于狭槽元件 300-1，300-2，300-3，300-4，300-5，300-6，300-7，300-8，300-9 的数量。 举例来说，图1中所示的MIMO天线10包括9个IFS天线元件和9个狭槽元件。如图IA中所看到的，各IFS天线元件200-n可包括一个位于接地层构件100上的开孔或开口。所述开口可包括第一臂210、第二臂220和短弯头230。所述第一臂210、第二臂220、和短弯头230可彼此邻接从而形成一个单一、相连的开孔或开口。对于各IFS天线元件200-n，第一臂210可从接地层构件100的外围110延伸向构件100的中心C。因此，第一臂210的第一端212可位于接地层构件100的外围110，并且第一臂210的第二端214可设于远离外围110的接地层构件100的位置上。第一臂210可具有长度Li，并包括沿着其长度Ll的一个凹口 215。举例来说，凹口 215可包括接地层构件100的一部分，该部分凸出进入第一臂210的开孔或开口。在一些实施方式中，凹口 215可位于沿着第一臂210的长度Ll大约一半的点上。在一些实施方式中，第一臂210的长度Ll可大约在1. 5到1. 6英寸之间，例如图2 中所见，大约1. 56英寸。在一些实施方式中，凹口 215的长度大约在0. 1到0. 2英寸之间， 例如图2中所见，大约0. 157英寸。因此，在一些实施方式中，凹口 215的长度大约是第一臂210的长度Ll的10%。在一些实施方式中，第一臂210的宽度Wl大约在0. 1到0. 2英寸之间，例如图2 中所见，约0. 197英寸。短弯头230可以基本垂直于第一臂210，并整体与第一臂210的第二端214相连。 短弯头230也可基本垂直于第二臂220，并整体与第二臂220的第二端2 相连。因此，短弯头230可连接第一臂210和第二臂220。短弯头230可以具有长度L2。在一些实施方式中，短弯头230的长度L2大约在 0. 5到0. 6英寸之间，例如图2中所看到的，约为0. 591英寸。在一些实施方式中，凹口 215可以具有宽度。凹口 215的宽度的第一部分可延伸进入IFS天线元件200-n的开口中，并且凹口 215的宽度的第二部分可延伸进接地层构件 100，并位于开口外。在一些实施方式中，短弯头230的长度L2加上凹口 215的第二部分的宽度，约在0. 4到0. 5英寸之间，例如图2中所看到的，约为0. 472英寸。所述第二臂220基本平行于第一臂210。另外，第二臂220具有长度L3，且在一些实施方式中，第二臂220的长度L3比第一臂210的长度Ll要短。举例来说，在一些实施方式中，第二臂220的长度L3可约在0. 3到0. 4英寸之间，例如图2中所看到的，约为0. 354 英寸。因此，在一些实施方式中，长度L3约为长度Ll的20%到25%。在更进一步的实施方式中，长度L3约为长度Ll的22%。第二臂2 的第一端222可位于接地层构件100上远离外围110的位置，且第二臂 220的第二端2 也可位于接地层构件100上远离外围110的位置。与第二臂220的第二端224到外围110的距离相比，第二臂220的第一端222到外围110的距离要近一些。这就是说，与第二臂220的第一端222相比，第二臂的第二端2M更接近接地层构件100的中心C。各狭槽元件300-n可包括一个布置于接地层构件100中的开孔或开口。所述开口可以是线性的，并具有长度L4。在一些实施方式中，狭槽元件300-n的长度L4可以比所述 IFS天线元件200-n的第一臂210的长度Ll更长。在一些实施方式中，布置于IFS天线元件200-1、200-2、200-3、200-4、200-5、 200-6、200-7、200-8、200-9 之间的狭槽元件 300-1、300-2、300-3、300-4、300-5、300_6、 300-7、300-8、300-9 可改进 IFS 天线元件 200-1、200-2、200-3、200-4、200-5、200-6、200-7、 200-8、200-9的辐射方向图。在一些实施方式中，布置于IFS天线元件200-1、200-2、200-3、 200-4、200-5、200-6、200-7、200-8、200-9 之间的狭槽元件 300-1、300-2、300-3、300_4、 300-5、300-6、300-7、300-8、300-9 也可改进 IFS 天线元件 200-1、200-2、200-3、200_4、 200-5、200-6、200-7、200-8、200-9之间的隔离性。例如，在一些实施方式中，狭槽元件 300-1、300-2、300-3、300-4、300-5、300-6、300-7、300-8、300-9 可充分地降低、减小、或消除 IFS 天线元件 200-1、200-2、200-3、200-4、200-5、200-6、200-7、200-8、200-9 之间的干扰。由上所述，应该注意到，在不偏离本发明的精神和范围的前提下，可产生多种变化和修改。需要明白的是，应该可以推断，意图参照本文所示的特定的系统或方法是不受限定的。当然，本文意指覆盖所有落入所附权利要求精神和范围的所有此类变型。
权利要求
1.一种天线，所述天线包括 一个接地层构件；多个反F形狭槽天线元件，其沿所述接地层构件的外围等距位置布置；以及多个沿所述接地层构件的所述外围等距位置布置的狭槽元件， 其中，第一和第二狭槽元件分别布置于每个反F形狭槽天线的第一侧和第二侧，以及其中，各反F形狭槽天线元件在第一频带和第二频带中工作。
2.如权利要求1所述的天线，其中，所述接地层构件是圆形、卵形、椭圆形和矩形中的一种。
3.如权利要求1所述的天线，其中，所述接地层构件包括金属片和印刷电路板材料中的至少一种。
4.如权利要求1所述的天线，其中，反F形狭槽天线元件的数量等于狭槽元件的数量。
5.如权利要求1所述的天线，其中，多个反F形狭槽天线元件中的每一都包括一个开□。
6.如权利要求5所述的天线，其中，各反F形狭槽天线元件开口包括第一臂、第二臂、短弯头和凹口， 其中，所述第一臂基本平行于所述第二臂， 其中，所述短弯头基本垂直于所述第一臂和所述第二臂，其中，所述短弯头通过整体与所述第一臂和所述第二臂相连，将第一臂与第二臂连接起来，其中，所述第一臂的长度比所述第二臂的长度要长，以及其中，所述凹口沿所述第一臂的长度方向布置。
7.如权利要求6所述的天线，其中，所述凹口包括所述接地层构件伸入所述开口的一部分。
8.如权利要求1所述的天线，其中，所述多个狭槽元件的每一个都包括一个开口。
9.如权利要求8所述的天线，其中，其中各狭槽元件的开口包括线性开口。
10.如权利要求1所述的天线，其中，所述天线能适应IEEE802. llb/g的通信量和 IEEE 802. Iln的通信量。
11.如权利要求1所述的天线，其中，所述多个狭槽元件能充分地去除各反F形狭槽天线元件间的干扰。
12.如权利要求1所述的天线，其中，所述第一频带包括2.4GHz频带。
13.如权利要求1所述的天线，其中，所述第二频带包括5GHz频带。
14.如权利要求1所述的天线，其中，所述多个反F形狭槽天线元件的每一个都作为定向天线工作。
15.如权利要求1所述的天线，其中，所述多个反F形狭槽天线元件包括4个、5个或12 个反F形狭槽天线元件。
16.如权利要求1所述的天线，其中，所述多个狭槽元件包括4个、9个或12个狭槽元件。
17.—种MIMO波束成型天线，所述MIMO波束成型天线包括多个反F形狭槽天线元件， 各元件在2. 4GHz频带和5GHz频带进行广播。
18.如权利要求17所述的MIMO波束成型天线，所述MIMO波束成型天线进一步包括位于各反F形狭槽天线元件的第一和第二侧上布置的狭槽元件。
19.一种IEEE 802. Iln接入点，所述IEEE 802. Iln接入点包括一个MIMO天线，其中， MIMO波束成型天线包括多个反F形狭槽天线元件，各元件在2. 4GHz频带和5GHz频带进行广播。
20.如权利要求19所述的IEEE802. Iln接入点，其中，所述MIMO波束成型天线包括位于各反F形狭槽天线元件的第一和第二侧上布置的狭槽元件。
全文摘要
本发明提供了一种能适应IEEE 802.11b/g的通信量和IEEE 802.11n的通信量的天线。提供了一种包括一个接地层构件，沿接地层构件的外围等距位置布置的多个反F形狭槽天线元件，和沿接地层构件的外围等距位置布置的多个狭槽元件的天线。第一和第二狭槽元件可分别布置于每个反F形狭槽天线的第一侧和第二侧，且各反F形狭槽天线元件在第一频带和第二频带中工作。
文档编号H01Q21/00GK102570004SQ201110462180
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者侯兵, 占英, 张斌 申请人:Pc-Tel,公司