CN101682104A - 天线布置 - Google Patents

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Abstract

一种天线布置包括：第一元件，可在第一谐振频带的第一谐振模式中操作；以及第二元件，布置成与所述第一元件耦合以使第一元件能够在具有第二谐振频带的第二谐振模式中谐振，第二元件在第一谐振频带具有基本上抑制在第一元件与第二元件之间耦合的阻抗。

Description

天线布置
技术领域
本发明的实施例涉及一种天线布置。具体而言，本发明的实施例涉及一种用于移动蜂窝电话的天线布置。
背景技术
近年来，无线设备(比如移动蜂窝电话)可以操作于其中的射频频带和协议的数目已经增加，并且已经变得希望这样的设备能够在多个这些频带和协议中操作。因此，用于这样的设备的天线布置的体积已经相应地增加以便将天线相互隔离从而减少干扰。
然而，业界也希望减少这样的设备的尺寸。因而，用于这样的设备的天线布置可能限制设备的尺寸可以减少的程度和/或限制可以在给定尺寸的设备内容纳的其它电子部件的数目。
因此将希望提供一种替代天线布置。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供一种天线布置，该天线布置包括：第一元件，可在第一谐振频带的第一谐振模式中操作；以及第二元件，布置成与第一元件耦合以使天线布置能够在具有第二谐振频带的第二谐振模式中谐振，第二元件在第一谐振频带具有基本上抑制在第一元件与第二元件之间耦合的阻抗。
天线布置还可以包括第一匹配电路。第一匹配电路可以经由第一馈电点连接到第一元件。第一匹配电路可以在第一谐振频带具有使第一元件能够在第一谐振频带中操作的阻抗。
第一匹配电路可以在第二谐振频带具有基本上防止通过该第一匹配电路发送和接收信号的阻抗。第一匹配电路可以包括低通滤波器。
天线布置还可以包括第二匹配电路。第二匹配电路可以经由第二馈电点连接到第二元件。第二匹配电路可以在第一谐振频带具有基本上防止在第一元件与第二元件之间耦合的阻抗。
第二匹配电路可以在第二谐振频带具有实现通过该第二匹配电路发送和接收信号的阻抗。第二匹配电路可以包括高通滤波器。
天线布置还可以包括接地平面。第二元件可以被定向成相对于接地平面基本上垂直。第二元件可以相对于接地平面基本上平坦。
第一元件可以包括第一端以及与第一端相反的第二端。第一元件可以在第一端连接到馈电点。第二元件可以被定位成与第一元件的第二端相邻。
第二元件可以与第一元件电容性耦合。
根据本发明的另一实施例，提供一种包括如先前段落中所述天线布置的装置。
根据本发明的又一实施例，提供一种包括如先前段落中所述天线布置的移动蜂窝电话。
根据本发明的一些实施例，提供一种制造无线装置的方法，该方法包括：提供第一元件，该第一元件是在第一频带并且连接到用于第一频带的馈电的谐振天线；提供第二元件，该第二元件连接到用于第二频带的馈电并且在第一频带具有基本上抑制耦合的阻抗而在第二频带具有实现耦合的阻抗；以及，将第一和第二元件定位成使得第二元件与第一元件耦合以形成在第二频带谐振的天线布置。
根据本发明的一个实施例，提供一种天线布置，该天线布置包括：第一元件，在第一频带谐振并且连接到用于第一频带的第一馈电；第二元件，连接到用于第二频带的第二馈电并且布置成与第一元件耦合以使天线布置能够在第二谐振频带谐振，第二元件在第一频带具有基本上抑制在第一元件与第二元件之间耦合的阻抗。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在将仅通过例子参照以下附图：
图1A图示了包括根据本发明一个实施例的天线布置的装置的示意图；
图1B图示了包括根据本发明另一实施例的天线布置的装置的示意图；
图2图示了根据本发明一个实施例的天线布置的透视图；
图3图示了根据本发明另一实施例的天线布置的透视图；
图4图示了根据本发明又一实施例的天线布置的透视图；
图5图示了根据本发明另一实施例的天线布置的透视图；以及
图6图示了根据本发明又一实施例的天线布置的透视图。
具体实施方式
附图图示了天线布置12，该天线布置包括：第一元件22，可在第一谐振频带的第一谐振模式中操作；以及第二元件24，布置成与第一元件22耦合以使天线布置12能够在具有第二谐振频带的第二谐振模式中谐振，第二元件24在第一谐振频带具有基本上抑制在第一元件22与第二元件24之间耦合的阻抗。
具体而言，图1A图示了装置10，比如便携电子设备(例如，移动蜂窝电话或者个人数字助理)、蜂窝基站、其它无线电通信设备或者用于这样的设备的模块。
装置10包括天线布置12、第一匹配电路14、第二匹配电路16、收发器18和功能电路20。天线布置12包括第一元件22和第二元件24。第一匹配电路14经由第一馈电点26连接到第一元件22并且还连接到收发器18的第一RF端口21。第二匹配电路16经由第二馈电点28连接到第二元件24并且还连接到收发器18的第二RF端口23。功能电路20连接到收发器18并且可操作用以向收发器18提供信号和从收发器18接收信号。
在装置10为移动蜂窝电话的实施例中，功能电路20可以包括处理器、存储器和输入/输出设备，比如麦克风、扬声器和显示器。提供第一匹配电路14、第二匹配电路16、收发器18和功能电路20的电子部件经由印刷线路板(PWB)30来互连。在各种实施例中可以使用PWB 30作为天线布置12的接地平面。在其它实施例中，天线布置12可以没有接地平面。
第一元件22是可操作用以在第一谐振频带的第一谐振模式中谐振的天线元件。在各种实施例中，第一元件22是多频带天线元件并且可在多个谐振频带中操作。第一元件22可以是任何适当天线并且可以例如具有PIFA天线、PILA天线、环形天线或者螺旋天线。
功能电路20可操作用以经由收发器18、第一匹配电路14和第一馈电点26向第一元件22提供信号和/或从第一元件22接收信号。第一匹配电路14被布置成使得第一元件22在第一谐振频带具有使它能够在该频带操作的阻抗(它可以例如在第一谐振频带具有50欧姆的阻抗)。第一匹配电路14还被布置成使得它在第二谐振频带(不同于第一谐振频带)具有如下阻抗(例如明显不同于50欧姆)，该阻抗基本上防止通过第一匹配电路14发送和接收频率在第二谐振频带内的信号。
在第一谐振频带的频率低于第二谐振频带的一个实施例中，第一匹配地电路14可以包括布置成阻止大于第一谐振频带的频率的低通滤波器32。
第二元件24布置于天线布置12中，从而它与第一元件22电容性耦合以使天线布置12(即这一实施例中的第一元件22和第二元件24)能够在具有第二频带的第二谐振模式中谐振。孤立(即无第一元件22)的第二元件24不能在第一谐振频带或者第二谐振频带中发送和接收信号。
第二匹配电路16被布置成使得第二元件24在第二谐振频带具有使第二元件24能够与第一元件22电容性耦合的阻抗(可以例如为50欧姆)。此外，第二匹配电路16的阻抗使得能够通过第二匹配电路16在第二谐振频带内发送和接收信号。
第二匹配电路16还被布置成使得第二元件24在第一谐振频带具有基本上防止第二元件与第一元件22耦合的阻抗(例如基本上不同于50欧姆)。在第一谐振频带的频率低于第二谐振频带的实施例中，第二匹配电路可以包括布置成阻止低于第二谐振频带的频率的高通滤波器34。
本发明的实施例具有的优点在于，与第二元件24的耦合使第一元件22能够在它的第二谐振模式中操作，并且由此提供附加谐振频带。此外，由于第二元件24在第一谐振频带具有基本上抑制在第一元件22与第二元件24之间耦合的阻抗，所以当第一元件22在第一谐振频带中操作时，第二元件22并不影响第一元件22的性能。
图1B图示了包括根据本发明另一实施例的天线布置12的装置10的示意图。装置10类似于图1A中所示装置，并且在特征相似之处使用相同参考标号。
图1B中所示装置与图1A中所示装置不同之处在于它包括连接到第一匹配电路14和功能电路20的第一收发器181，以及连接到第二匹配电路16和功能电路20的第二收发器182。第一收发器181和第二收发器182可以在相同集成电路封装中或者在不同集成电路封装中。
第一收发器181根据与第二收发器182不同的射频通信协议来操作。例如，第一收发器181可以用于蜂窝通信(例如GSM)，而第二收发器182可以用于GPS。
图2图示了根据本发明一个实施例的天线布置12的透视图。在图中提供了具有相互正交的X轴38和Y轴40的笛卡尔坐标系36。
第一元件22是在+X方向上从第一馈电点26延伸直至它的端点42的平面反型L天线。第一元件22相对于接地平面30为平坦的并且具有在+Y方向上测量的在接地平面30以上的高度h1。
第二元件24在+Y方向上从第二馈电点28延伸到高度h2、因此相对于接地平面30来垂直定向。在这一实施例中，第二元件的高度h2基本上等于第一元件24的高度h1。
第二元件24被定位成与第一元件22的端部42相邻。当第一元件22在操作时，第一元件22的电场E在端部42处于它的最大值。因而，将第二元件24定位成与第一元件22的端部42相邻的一个优点在于，元件22与24之间的电容耦合最大。
图2中所示天线布置12提供的另一优点在于它占用相对小的体积。由于第二元件24被定向成垂直于接地平面30和第一元件22并且没有延伸超出第一元件22的高度h1，所以它占用很少体积。因而，可以在第一元件22中激发出附加谐振模式而天线布置12需要很少额外体积。
图3图示了根据本发明另一实施例的天线布置12的透视图。图3中所示实施例类似于图2中所示实施例，并且在特征相似之处使用相同参考标号。
图3中所示实施例与图2中所示实施例不同之处在于，第二元件24在-X方向上从第二馈电点28延伸直至它的端点44并且相对于接地平面大体上平坦，并且可以与第一元件22共面。第二元件24的端点44被定位成与第一元件22的端部42相邻。
图4图示了根据本发明又一实施例的天线布置12的透视图。图4中所示实施例类似于图2中所示实施例，并且在特征相似之处使用相同参考标号。
应当理解图4中所示笛卡尔坐标系36还具有与x轴38和y轴40正交的Z轴45。
图4中所示实施例与图2中所示实施例不同之处在于，第二元件24被定位成与第一元件22的侧部46相邻而与第一元件22的端部42接近。在所示实施例中，第一元件22的侧部46是第一元件22的具有最高正z轴值的侧部。
图5图示了根据本发明另一实施例的天线布置12的透视图。图5中所示实施例类似于图4中所示实施例，并且在特征相似之处使用相同参考标号。
图5中所示实施例与图4中所示实施例不同之处在于，第二元件24在-Z方向上从第二馈电点28延伸直至它的端点44并且相对于接地平面30大体上平坦，并且可以与第一元件22共面。第二元件24的端点44被定位成与第一元件22的侧部46相邻而与第一元件22的端部42接近。
应当理解图2、3、4和5中所示实施例提供可以如何布置第一元件22和第二元件24的例子。在本发明的其它实施例中，第一元件22和第二元件24可以具有在第一元件22与第二元件24之间提供耦合的替代布置。
图6图示了根据本发明又一实施例的天线布置12的透视图。图6中所示实施例类似于图2中所示实施例，并且在特征相似之处使用相同参考标号。
应当理解图6中所示笛卡尔坐标系36也具有与x轴38和y轴40正交的Z轴45。
图6中所示实施例与图2中所示实施例不同之处在于，第一元件22为L形PILA。第一元件22具有在+X方向上从馈电点26延伸直至端部42的第一部分48和在+Z方向上从馈电点26延伸直至端部52的第二部分50。
第一元件22的第一部分48和第二部分50具有允许它们在不同谐振频带中谐振的不同电长度。例如，在所示实施例中，第一部分48具有小于第二部分50的电长度。因而，第一部分48在高于第二部分50(例如GSM900)的频带(例如GPS 1575.42MHz)中谐振。
第二元件24被定位成与第一元件22的第一部分48的端部42相邻。第二元件24被布置成与第一部分48耦合并且使其在它的谐振频带中谐振。第一馈电点26使第二部分50在它的谐振频带中谐振。
这一实施例提供的优点在于可以通过改变第一部分48和第二部分50的长度来相互独立地调谐第一元件22的两个谐振模式。
此外，相同结构可以用来提供第一谐振模式和第二模式、即两个馈电点26和28在相同结构中激发不同模式，因为第一馈电点26激发一个模式(例如GSM900模式)而第二馈电点28激发另一模式(例如GPS模式)。
在一个实施例(参照图1B、2、3、4、5和6)中，第一谐振频带为GSM 900MHz，而第二谐振频带为GPS 1.5GHz。然而应当理解本发明的实施例不限于这些频带和协议而可以使用任何射频频带或者协议。例如，不同频带和协议可以包括(但不限于)DVB-H 470到702MHz、US-GSM 850(824-894MHz)；EGSM 900(880-960MHz)；GPS 1575.42MHz、PCN/DCS1800(1710-1880MHz)；US-WCDMA1900(1850-1990)频带；WCDMA21000频带(Tx：1920-1980；Rx：2110-2180)；PCS1900(1850-1990MHz)；2.5GHzWLAN/BT、5GHz WLAN、DRM(0.15-30.0MHz)、FM(76-108MHz)、AM(0.535-1.705MHz)、DVB-H[美国](1670-1675MHz)、WiMax(2300-2400MHz、2305-2360MHz、2496-2690MHz、3300-3400MHz、3400-3800MHz、5150-5875MHz)、RFID(LF[125-134kHz]、HF[13.56MHz])UHF[433MHz、865-956MHz或者2.45GHz)以及UWB 3.0到10.6GHz。
虽然在先前段落中已经参照各种例子描述了本发明的实施例，但是应当理解可以进行对给出的例子的修改而不脱离如要求保护的本发明范围。例如，第一匹配电路14可以包括双工器，该双工器连接到用于第一谐振频带的匹配电路并且连接到用于第二谐振频带的另一匹配电路。
集总电容器可以连接到第一元件22和第二元件24的端部(例如图3中所示端部42与44之间)以改进在第一元件22与第二元件24之间的耦合。
可以在第一元件22与第二元件24的端部之间(例如在图3中所示端部42与44之间)提供高介电常数的材料。这可以提供的优点在于，它可以允许增加分别在第一元件22和第二元件24的端部42与44之间的间隙，从而使天线布置12对生产容差的敏感性降低、因此更易于构造。
图3和图5中所示实施例可以被适配成使得第二元件24的高度h2小于第一元件22的高度h1并且使得第二元件24在第一元件22之下至少部分地延伸。这一布置可以改进在第一元件22与第二元件24之间的耦合。
应当理解，天线布置12可以包括用于提供与上述相同的功能和优点的多个第二元件24。另外，可以提供用于耦合到谐振元件如第一元件22的多个第二元件24。
尽管在前述说明书中着力于关注本发明的被认为特别重要的那些特征，但是应当理解申请人关于前文提及的和/或在附图中示出的无论是否已经特别强调的任何可授予专利权的特征或者特征组合都要求保护。

Claims (15)

1.一种天线布置，包括：
第一元件，可在第一谐振频带的第一谐振模式中操作；以及
第二元件，布置成与所述第一元件耦合以使所述天线布置能够在具有第二谐振频带的第二谐振模式中谐振，所述第二元件在所述第一谐振频带具有基本上抑制在所述第一元件与所述第二元件之间耦合的阻抗。
2.如权利要求1所述的天线布置，还包括：第一匹配电路，经由第一馈电点连接到所述第一元件，在所述第一谐振频带具有使所述第一元件能够在所述第一谐振频带中操作的阻抗。
3.如权利要求2所述的天线布置，其中所述第一匹配电路在所述第二谐振频带具有基本上防止通过所述第一匹配电路发送和接收信号的阻抗。
4.如权利要求3所述的天线布置，其中所述第一匹配电路包括低通滤波器。
5.如任一前述权利要求所述的天线布置，还包括：第二匹配电路，经由第二馈电点连接到所述第二元件，在所述第一谐振频带具有基本上防止在所述第一元件与所述第二元件之间耦合的阻抗。
6.如权利要求5所述的天线布置，其中所述第二匹配电路在所述第二谐振频带具有使得能够通过所述第二匹配电路发送和接收信号的阻抗。
7.如权利要求6所述的天线布置，其中所述第二匹配电路包括高通滤波器。
8.如任一前述权利要求所述的天线布置，还包括接地平面，其中所述第二元件被定向成相对于所述接地平面基本上垂直。
9.如权利要求1至7中的任一权利要求所述的天线布置，还包括接地平面，其中所述第二元件相对于所述接地平面基本上平坦。
10.如任一前述权利要求所述的天线布置，其中所述第一元件包括第一端以及与所述第一端相反的第二端，所述第一元件在所述第一端连接到馈电点，而所述第二元件被定位成与所述第一元件的所述第二端相邻。
11.如任一前述权利要求所述的天线布置，其中所述第二元件与第一元件电容性耦合。
12.一种装置，包括如任一前述权利要求所述的天线布置。
13.一种用于无线设备的模块，包括如权利要求1至11中的任一权利要求所述的天线布置。
14.一种制造无线装置的方法，包括：
提供第一元件，所述第一元件是在第一频带的谐振天线，并且连接到用于所述第一频带的馈电；
提供第二元件，所述第二元件连接到用于第二频带的馈电，并且在所述第一频带具有基本上抑制耦合的阻抗而在所述第二频带具有实现耦合的阻抗；以及
将所述第一和第二元件定位成使得所述第二元件与所述第一元件耦合以形成在所述第二频带谐振的天线布置。
15.一种天线布置，包括：
第一元件，在第一频带谐振并且连接到用于所述第一频带的第一馈电；
第二元件，连接到用于第二频带的第二馈电并且布置成与所述第一元件耦合以使所述天线布置能够在所述第二谐振频带谐振，所述第二元件在所述第一频带具有基本上抑制在所述第一元件与所述第二元件之间耦合的阻抗。
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