[发明专利]天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线，例如超宽带天线，尤其是用在天线中的一种无源(parasitic)天线元件。

背景技术

超宽带(Ultra-wideband，简称UWB)是跨过非常宽的频带(3.1GHz至10.6GHz)传输数字数据的一种无线电技术。它利用超低的传输功率，一般小于-41dBm/MHz，所以该技术在其他传输频率(诸如，现有的Wi-Fi、GSM和蓝牙)之下可以完全地隐藏。这意味着超宽带能够和其他射频技术共存。然而，这存在将通信限制到一般为5米到20米的距离的限制。

存在对于UWB的两种方法：时域方法，其从具有UWB特性的脉冲波形构造信号，以及频域调制方法，其在多个(频率)带上使用传统的基于FFT的正交频分复用(OFDM)，称为MB-OFDM。两种UWB方法导致均光谱分量覆盖频谱中非常宽的带宽，因此称术语超宽带，由此带宽占用中心频率的20％以上，一般至少500MHz。

超宽带连同非常宽带宽的这些特性意味着UWB是用于在家庭或办公室环境中提供高速无线通信的理想技术，从而，通信设备彼此之间相距在20米范围内。

图1示出用于超宽带通信的多频带正交频分复用(MB-OFDM)系统中的频带的布置。该MB-OFDM系统包括每个均为528MHz的14个子频带，并且将在子频带之间的每312ns的跳频作为访问方法。在每个子频带中，可以采用OFDM和QPSK或DCM编码来传输数据。需要注意的是，在5GHz附近的子频段(当前为5.1-5.8GHz)空着，以避免干扰现有的窄带系统，例如802.11a WLAN系统、安全代理通信系统或航空业。

十四个子频带被分成五个频带组：具有3个528MHz的子频带的四个频带组，以及具有2个528MHz的子频带的一个频带组。如图1所示，第一频带组包括子频带1，子频带2和子频带3。典型UWB系统将在频带组的子频带之间采用跳频，这样第一数据符号在频带组的第一频率子频带中的第一312.5ns持续时间间隔内被传输，第二数据符号在频带组的第二频率子频带中的第二312.5ns持续时间间隔内被传输，以及第三数据符号在频带组的第三频率子频带中的第三312.5ns持续时间间隔内被传输。因此，在每个时间间隔内，数据符号在具有528MHz带宽的各个子频带中被传输，例如，子频带2具有以3960MHz为中心的528MHz的基带信号。

UWB系统的基本时序结构是超帧。一个超帧由256个介质访问隙(MAS)组成，其中，每个MAS均具有限定的持续时间，例如256μs。每个超帧始于持续一个或多个连续MAS的信标周期(Beacon Period)。信标周期中第一MAS的开始被称为“信标周期开始”。

超宽带的技术特性意味着它正在被开发用于数据通信领域中的应用。例如，聚焦于电缆替代的多种应用存在于下列环境中：

-PC和外围设备之间的通信，即，诸如硬盘驱动、CD刻录机、打印机、扫描仪等外部设备等。

-家庭娱乐设备，诸如电视机和无线装置连接的设备、无线扬声器等。

-手持设备和PC之间的通信，例如移动电话和PDA，数码相机和MP3播放器等。

当前UWB设计利用了全向天线。在未来的系统中，以非常高的数据速率应用为目标，具有使用大量高增益元件的益处，每个元件均覆盖特定角度的扇区。尽管能够选择行波元件提供所需要的宽带宽，但是这种元件的阵列相对较大。

因此，需要一种容易用于在特定方向上发射并且宽频率范围上的天线。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种无源天线元件，包括：位于天线元件的底部附近的第一开关，用于选择性地将天线元件耦合至地平面以抑制第一电流模式；以及沿天线元件设置的第二开关，用于选择性地将天线元件划分成第一部分和第二部分，从而抑制更高阶电流模式。

无源天线元件具有在宽频率范围内选择性地反射或者透过的优点。此外，无源天线元件还具有成本低的优点，这是因为它可以被印制在印刷电路板(PCB)上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种天线阵列，包括在所附权利要求中限定的至少一个无源天线元件。

附图说明

为了更好地理解本发明，以及更清楚地示出本发明如何有效实施，现在将通过示例的方式参考以下附图进行描述，其中：

图1示出多频带OFDM联盟(MBOA)规定的MB-OFDM系统的频谱；

图2示出天线阵列；

图3示出无源天线元件；