CN103403963B - 多谐振天线、天线模块和无线电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及打算用于小型无线电装置的内部双波段天线、天线模块和具有利用该天线模块实现的天线的无线电装置，该天线包括两个辐射器（7、8）以及两个辐射器（7、8）之间共用的无源元件（14）。无源元件（14）主要在天线模块的三个侧边上实现，这些侧边与其中实现两个辐射器的侧边垂直。无源元件（14）的短路导体（12）沿着无线电装置的电路板的水平面方向延伸靠近天线的一个/多个供给点（3、4），该短路导体（12）从位置（5）连接到无线电装置的接地面（11）。天线结构的尺寸设为使得基于无源元件（14）的两个谐振频率位于比实际辐射器（7、8）的谐振频率低的频率处的两个功能波段上。由此通过处置，加宽了较低和较高频带两者。无源元件的形状使得无线电装置用户的手基本上不会弱化任一功能波段中天线的适应。
Description
技术领域
本发明涉及一种可以用于实现无线电装置内的多波段天线的天线和天线模块。本发明还涉及利用该天线模块的无线电装置。
背景技术
在还具有用于连接到无线数据传输网络的发射器-接收器的小型数据处理装置中，如在移动电话模型、PDA装置(个人数字助理)或便携式计算机中，可将天线置于数据处理装置的外壳内。
该数据处理装置常常必须在其中可采用两个或更多个频带的系统中工作，在必要时，这些频带可以彼此离得相对较远。所采用的频带可以例如在频率范围824-960MHz和1710-2170MHz中。在例如多种移动电话网络中采用这些频带。数据处理装置由此需要若干天线，所以能够处理多个不同频带上的数据传输。可以通过天线共用的供给点来处理对该天线的供给，或作为备选每个采用的天线具有其自己的天线特定的供给点。
在相同的数据处理装置中采用两个频带的一种解决方案是使用两个分开的天线布置，例如以使每个频带在装置中具有其各自的天线。要采用的可能类型的天线是半波天线(两个分开的天线)和采用两个谐振频率的多种天线和IFA天线(倒F型天线)。在此类天线中，在确定天线上的谐振位置时采用不同的被动(passive)(无源)天线元件是可能的。在此类天线解决方案中，可以形成数据处理装置使用的两个频带，并将其彼此独立地调谐在某些限制内。
一个频带上进行的数据传输务必不会干扰相同数据处理装置中某个其他频带上进行的数据传输。因此，采用一个频带的天线解决方案必须使另一个天线解决方案的频带上的信号衰减至少12dB。
但是，两个分开的天线布置的缺点在于，难以在数据处理装置中实现两个天线所需的空间。较低频带天线所需的无源元件具有大尺寸，所以为较高频带天线元件留下的面积/空间就小。在此情况中，频带的仅其中一个的天线能够以期望的方式来优化。同时优化两个频带上的两个天线需要在天线布置的表面区域上增加约20％。此外两个天线都必须从其自身的供给点供给。
在WO2006/070233中，公开一种天线解决方案，其中采用一个单极天线和无源辐射元件。单极天线辐射其固有频率和谐波频率。无源元件在两个工作波段中辐射。
在EP1432072中，公开一种天线系统，其具有两个单极天线和无源元件。一个或多个单极天线或无源元件是硬质导线或金属片结构，并且位于另一方之上。
在WO2010/122220中，公开一种实施例，其中在移动电话的外壳结构上实现单极天线和无源辐射器。该单极天线在较低和较高工作波段中均具有谐振频率，以及无源辐射器在较高工作波段中具有谐振。
使数据处理装置的天线适应到要使用的频带还可以通过在数据处理装置的电路板上采用离散组件来实现。此解决方案使得对正在使用的两个天线采用共用供给点成为可能。但是该适应通常需要五个离散组件连接到电路板。用如此多的组件实现的两个频率范围的优化是困难的任务。尤其是如果必须连同实际天线元件来连接适应电路，则所使用的连接器的电感还使得天线的适应工作更困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于两个频率范围的天线，其中较高频带和较低频带两者均具有以机械尺寸调整确定的两个谐振位置，这些谐振位置在两个频带上都增加带宽，该带宽能够被数据处理装置所采用。
本发明的优点在于，较低频带和较高频带二者具有利用实际天线元件和无源元件两者生成的谐振位置。谐振位置的位置利用确定辐射器的电长度的线圈、无源元件的辐射器和较低频率范围来确定。利用根据本发明的天线解决方案，可使用的带宽在两个所采用的频率范围上增大。
此外，本发明的优点在于，这些频率范围中的天线适应都不需要在电路板上安装离散组件。
本发明的再一个优点在于，仅利用天线布置的部分组件的机械尺寸调整以及利用它们的相互定位来使天线适应。无需安装在电路板上的离散组件。
本发明的再一个优点在于，天线布置中包括的无源元件对所使用的频带上的适应所造成影响很小，以致于可以将其用作可视元件，由此能够将其自由构形，例如为数据处理装置的可视元件。
本发明的再一个优点在于，在较低频率范围和较高频率范围两者中均使用相同的无源元件，从而该天线布置具有紧凑的尺寸。
本发明的再一个优点在于，由于无源元件的特性，数据处理装置的用户的手处于基本上不弱化天线适应的使用状况。
本发明的再一个优点在于，在其中较高波段和较低波段连接在一起且具有一个供给点的天线布置中，采用频率范围中的任一个的天线的信号在该天线所采用的频率范围中衰减至少9dB。
本发明的又一个优点在于，在具有一个供给点的天线解决方案和具有两个分开的供给点的天线解决方案中均可以采用相同的无源元件解决方案。
根据本发明的天线、天线模块和无线装置具有独立权利要求中所呈示的特征。
在从属权利要求中呈示本发明的一些有利实施例。
本发明的基本理念为如下：根据本发明的天线布置包括两个单极型天线元件和一个共用的无源元件，这些单极型天线元件能够连接到供给点，以及它们一起提供数据处理装置中要采用的两个频带。根据本发明的天线布置在介质件表面上实现。介质件可以是例如矩形多面体，从而能够在矩形多面体的两个或更多个表面上实现天线布置。其表面上制造辐射元件和无源元件的介质件称为天线模块。天线模块有利地安装在该数据处理装置的电路板的一个端部中，以使该数据处理装置的电路板的接地面不延伸到留在安装在其位置的天线模块下方的电路板的该部分。将有源天线元件置于将不会靠着电路板的介质件(天线模块)的表面或面上。天线布置的两个天线元件可以具有共用的供给点/天线端口或两个天线元件可以在多面体的表面上具有其自身的分开的供给点/天线端口。
天线布置的无源元件有利地的是U形导体条，在介质多面体的情况中，其位于与电路板的平面垂直的多面体的三个侧边上。无源元件的U的端部指向数据处理装置的电路板的接地面，但是不达到它。当天线模块安装在电路板上时，U的“底”延伸靠近电路板中天线模块所附着到的端部。
使用一个导电条将无源元件连接到数据处理装置的接地面，该导电条位于电路板水平面处且位于电路板的纵轴的方向。当在电路板水平面进行检查时，无源元件的短路导电条在靠近与天线模块相反侧上电路板的天线元件的一个/多个供给点的点处连接到电路板的接地面。所述导电条和无源元件之间的连接点将无源元件分成两个部分，较低频带无源元件和较高频带无源元件。较低频率的无源元件的谐振利用接地接触件的长度来调整。无源元件的较低谐振是四分之一波长谐振。较高频率的谐振通过无源元件的长度(最长尺寸)来调整。由此，较高谐振是半波长谐振。
根据本发明的天线布置的谐振位置，以及由此的可用频率范围仅由辐射元件的供给点与无源元件的供给点/短路导电条之间的距离并且使用短路导电条的机械测量来确定。
根据本发明的天线结构在两个频带上均具有两个分开的谐振位置。较低谐振位置的位置位于根据本发明的无源元件所确定的两个频带上，以及较高谐振位置的位置由辐射天线元件的机械尺寸调整来确定。利用根据本发明的天线布置实现的两个分开的谐振位置提供了所采用的两个频率范围中的期望带宽。
附图说明
在下文中，将详细地描述本发明。描述中参考了附图，其中
图1a作为示例示出介质多面体上的根据本发明的具有两个供给点的天线布置，
图1b作为示例示出介质多面体上的根据本发明的具有一个供给点的天线布置，
图1c作为示例示出不规则介质件上的根据本发明的具有两个供给点的天线布置，
图2示出从具有两个供给点的天线布置测量的天线的反射衰减，
图3示出从具有一个供给点的天线布置测量的反射衰减，
图4示出在自由状态下以及使用人造头部布置测量的根据本发明的天线布置的效率，
图5a示出根据本发明的无线电装置的示例，
图5b示出无线电装置的示例，在其外壳上的无源元件形成可见部件，
图6a示出为其中根据本发明的两个天线布置形成分集式天线系统的天线布置的示例，
图6b示出图6a的天线布置的接线图，以及
图6c示出图6b的主天线和分集式天线的反射衰减。
具体实施方式
下文描述中的实施例仅作为示例给出，以及本领域技术人员可以通过本文描述内容以外的某个其他方式来实现本发明的基本理念。虽然本文描述可参考不同位置中的某个或某些实施例，但是这不意味着参考将针对仅一个描述的实施例或描述的特征将仅在一个描述的实施例中可使用。可以将两个或更多个实施例的单独特征组合，并由此可以提供本发明的新实施例。
图1a和图1b示出根据本发明的天线布置，其中采用介质多面体。在图1c的示例中，介质件具有一个平坦表面，以及介质件的其余部分由至少部分弧形表面构成，其有利地与数据处理装置的外壳的形状一致。
图1a示出根据本发明的天线布置1A的示例，其中两个单极型辐射元件7和8在天线模块2A(多面体)的上表面(辐射面)上具有其自身的供给点/天线端口(附图标记3和4)。图1a中的天线布置1A可以有利地用作采用两个分开的频带的数据处理装置的天线。所使用的频带可以是例如824-960MHz和1710-2170MHz。
数据处理装置包括平坦电路板10(PCB)。电路板10的导电上表面11的主要部分可以起到数据处理装置的接地面(GND)的作用。电路板10有利地具有矩形形状，其具有平行的第一端部10a和第二端部10b。接地面11从电路板10的第二端部10b延伸到根据本发明的天线布置1A中包括的天线模块的无源元件14的接地点5。在根据本发明的天线布置1A中，将要使用的天线模块2A安装在电路板10的第一端部10a中。在留在天线模块2A下方的部分处从电路板10的第一端部10a移除了接地面11。
根据本发明的天线布置1A的天线模块2A有利地在介质多面体上实现，其所有面有利地均是矩形。由此，多面体的相对面是相同形状和尺寸的。多面体的外部尺寸有利地为如下。在图1a中在电路板的第一端部10a的方向上的、投影到电路板10的水平面上的多面体长侧边2a和2d，有利地具有约50mm的长度。投影在电路板10的水平面上的多面体的短侧边2b和2c位于电路板10的纵轴的方向上的侧边的方向上。多面体的短侧边2b和2c有利地具有约15mm的长度。多面体的厚度有利地为约5mm。
天线模块2A有利地安装在电路板10的第一端部10a中。从电路板10的第一端部10a的表面区域移除电路板10的接地面11，当安装就位时电路板10的第一端部10a的该表面区域留在天线模块2A的下方。数据处理装置(图1a中未示出)的电子组件安装在电路板10的第二端部10b中。
在图1a的示例中，根据本发明的天线布置1A中包括的示范无源元件14在天线模块2A的三个侧边/表面2a、2b和2c上实现，三个侧边/表面2a、2b和2c与电路板10定义的水平面垂直。由此，无源元件14有利地在天线模块2A的三个表面上实现。无源元件14有利地具有平底/成锐角的U的形状。无源元件14分成两个分支14a和14b。分支14a起到较低频率范围辐射器7的无源元件的作用。分支14b起到较高频率范围辐射器8的无源元件的作用。
无源元件14的分支14a和14b在天线模块2A的侧边2a上的连接点13处连接在一起。在图1a的示例中，无源元件14的分支14a和14b的连接点13与到侧边2b相比更靠近天线模块的较短侧边2c。在图1a的示例中，无源元件14的分支14a和14b是导电条。
当将天线模块2A安装就位时，无源元件14的分支14a和14b靠近电路板10的第一端部10a的外边缘。由此，无源元件14的U的底大致在天线模块2A的侧边(边缘)2a和电路板10的端部10a的方向上。无源元件14的U的第一臂14a1在天线模块2A的侧边2b的方向上。无源元件14的U的第二臂14b1在天线模块2A的侧边2c的方向上。由此，无源元件14的臂14a1和14b1朝向天线模块2A的侧边2d，以及同时朝向电路板10的接地面11。但是臂14a1和14b1不向远延伸以致使它们会产生至电路板10的接地面11的电接触。
短路到电路板10的接地面11的无源元件14的导电条12在接地点/连接点5处连接到电路板10的接地面11。在电路板的纵轴方向上的导电条12从接地点5出发朝向天线模块2A的侧边2a，导电条12在其分支的14a和14b的连接点13处与U形无源元件14接合。导电条12和接地面11的接地点5位于电路板10的接地面11中靠近其中位于天线模块2A的上表面上的天线元件的供给点3和4能够投影到电路板的水平面上的点。连接点5与供给点3和/或4在电路板10定义的水平面中的投影之间的距离有利地在1-4mm的范围中。此一个/多个投影距离和短路到接地面11的无源元件14的导电条12的长度以及宽度被用于确定用无源元件14提供的较低频带的谐振频率。无源元件在较低频带上产生的谐振位置称为四分之一波长谐振。下文将此谐振位置称为较低频带的第一谐振。
较高频带的无源谐振位置由无源元件14的总长度来确定。较高频带上的谐振频率称为半波长谐振位置。下文将此谐振位置称为较高频带的第一谐振。
天线布置1A的单极型辐射器7和8位于天线模块2A的平坦上表面(辐射表面)上。单极型辐射器7和8由导电条形成，其长度在数据处理装置所使用的频率范围中的任一个的四分之一波长范围中。形成辐射器7和8的导电条的宽度有利地在0.5-3mm的范围中。
较低频率范围辐射器7由天线端口/供给点3供给。供给点3和辐射元件7由线圈6连接，线圈6的电感为约13nH。使用线圈6来缩短较低频率范围辐射器7的物理长度，从而减小辐射器7所需的表面区域。较低频带辐射器7有利地包括四个导电部分7a、7b、7c和7d，它们构成第一导体分支。第一导电部分7a在电路板10的纵轴方向上，以及其起点是线圈6，以及其方向指向天线模块2A的较长侧边2a。在天线模块2A的较长侧边2a前，它转向90°并连接到第二导电部分7b，第二导电部分7b在天线模块2A的侧边2a的方向上。第二导电部分的方向指向天线模块2A的侧边2b。在天线模块2A的侧边2b前，第二导电部分7b连接到第三导电部分7c。在连接点处，在与先前连接点中相同的方向上发生90°转向。第三导电部分7c在天线模块2A的侧边2b的方向上，并从连接点向天线模块2A的侧边2d行进。在天线模块2A的侧边2d前，第三导电部分7c连接到第四导电部分7d。在连接点处，在与先前连接点中相同的方向上发生90°转向。从此连接点处，第四导电部分7d在天线模块2A的侧边2d的方向上延伸指向第一导电部分7a，但是不达到第一导电部分7a。辐射器7的总长度和影响辐射器7的电长度的线圈6产生较低频率范围处的λ/4谐振。下文将此固有谐振位置称为较低频带的较高谐振位置。
较高频率范围的单极型辐射器8由供给点4供给。较高频带辐射器8有利地包括三个导电部分8a、8b和8c。第一导电部分8a在电路板10的纵轴方向上，以及其起点是供给点4，以及其方向指向天线模块2A的较长侧边2a。在天线模块2A的侧边2a前，它连接到第二导电部分8b。在连接点中，发生90°转向朝向天线模块2A的侧边2c。由此，第二导电部分8b在天线模块2A的侧边2a的方向上。在天线模块2A的侧边2c前，第二导电部分8b连接到第三导电部分8c。在连接点处，在与先前连接点中相同的方向上发生90°转向。第三导电部分8c在天线模块2A的侧边2c的方向上，并从连接点向天线模块2A的侧边2d延伸，但是不达到该侧边2d。辐射器8的总长度产生在数据处理装置所使用的较高频率范围上的λ/4谐振。下文将此固有谐振位置称为较高频带的较高谐振位置。
按下文来实现将根据图1a的天线布置1A调谐到两个频带。无源元件14在较低频带上提供的谐振位置由导电条12的机械尺寸以及连接点5与天线辐射器7和8的供给点3和4在电路板10的水平面上的投影距离来定义。在根据本发明的天线布置1A中，连接点5相对于供给点3和/或4在电路板10所定义的水平面上的位置的位置以及短路到接地面的无源元件14的导电条12的长度和宽度(即，电感)定义了无源元件14在较低频率范围上产生的第一谐振位置。该谐振是所谓的四分之一波长谐振位置。较高频率范围的第一谐振位置的位置由无源元件14的总长度来定义，并且它是所谓的半波长谐振位置。
天线布置1A的第二谐振位置(λ/4谐振)在较低频带上在线圈6和单极型辐射器7的长度定义的频率处产生。较高频带的第二谐振位置(λ/4谐振)由单极型辐射器8的长度来定义。
图1b示出根据本发明第二实施例的天线布置1B的示例，其中单极型辐射元件7和8具有天线模块2B的上表面上的共用的供给点/天线端口3a。
在此实施例中，电路板10、安装在电路板上的天线模块2B和无源元件14以其他方式对应于图1a的实施例中的对应结构。较低频率范围辐射器7的位置及其机械尺寸也对应于图1a中呈示的实施例。
在图1b的实施例中，只有一个供给点/天线端口3a。较低频率范围单极型辐射器7的机械元件通过线圈6连接到供给点3a。较高频率范围单极型辐射器8借助于连接导体18连接到供给点3a，连接导体18在点17处连接到该供给点。
按下文来实现将根据图1b的天线布置1B调谐到两个频带。无源元件14在较低频带上提供的第一谐振位置由导电条12的机械尺寸以及连接点5与天线辐射器7和8的供给点3a在电路板10的水平面上的投影的点之间的距离来定义。在根据本发明的天线布置1B中，连接点5相对于供给点3a在电路板10所定义的水平面上的投影位置的位置以及短路到接地面的无源元件14的导电条12的长度和宽度(即，电感)定义了无源元件14在较低频率范围上产生的第一谐振位置。该谐振是所谓的四分之一波长谐振位置。较高频率范围的第一谐振位置的位置由无源元件14的总长度来定义，并且它是所谓的半波长谐振位置。
在图1a和图1b的示例中，无源元件14与无线电装置的宽度相比如此长以致于延伸到天线模块2A或2B的三个侧边2a、2b和2c上。再有，如果无线电装置的外部尺寸改变以致于无线电装置的宽度增加，则无源元件14可以位于端部侧边2a和侧边2c上或仅位于端部侧边2a上。在所有情况中，以上文描述的方式确定无源元件14的谐振频率。
天线布置1B的第二谐振位置(λ/4谐振)在较低频带上在线圈6和单极型辐射器7的长度定义的频率处产生。较高频带的第二谐振位置(λ/4谐振)由单极型辐射器8的机械尺寸来定义。
图1a和图1b所示的实施例的技术优点在于，根据本发明，能够利用天线元件的机械尺寸调整和定位来调整较低和较高频率范围两者的大小。由此，电路板10上无需利用离散组件实现的适应连接。
图1a和图1b的实施例的技术优点还在于，除了供给点外，采用共用供给点或两个天线特定供给点的天线布置在结构上是完全相同的。两种供给方法在较低和较高频带上均提供期望的特性。
图1c示出根据本发明的在部分不规则介质件的表面上实现的的天线布置的示例。图1c未示出其上安装天线模块2C的电路板。图1c所示的两个单极型辐射元件7和8在天线模块2C的上表面上具有其自身的供给点/天线端口(参考3和4)。无源元件14的分支14a和14b在介质件的至少部分弧形侧边表面上实现。无源元件14的短路导体12从短路点5出发，并且在电路板的纵轴方向上前进到电路板的第一端部，该电路板在天线模块2C的大致平坦的下表面上起到安装基座的作用。在天线模块2C的外边缘处，短路导体5转向到天线模块2C的端部表面，其中短路导体5在无源元件的分支的连接点13处连接到无源元件。
还可以通过相同的方式实现根据图1b的具有一个供给点的天线模块。
图2示出根据本发明第一实施例的天线组件1A的反射衰减测量的示例。在此实施例中，两个辐射器具有其自身的分开的供给点3和4。图2以实线20a将从较低频带辐射器7的供给点/天线端口3测量为分贝的反射系数S11示出为范围0-3000MHz中的频率的函数。同一个附图以虚线20b将从较高频带辐射器8的供给点4测量为分贝的反射系数S11示出为范围0-3000中的频率的函数。
实线20a说明从较低频率范围辐射器7的供给点3测量的反射衰减。参考21示出无源元件14的分支14a在反射衰减曲线中提供的可见第一谐振位置。参考23示出辐射器7和线圈6在较低频带中提供的第二谐振。从较低频率范围辐射器7的供给点3测量的反射衰减在频率范围824-960MHz中为至少-12dB。反射衰减在下限频率824MHz中和上限频率960MHz中均是-14dB。
在较高频率范围辐射器8的频率范围1710-2170MHz中，较低频率范围天线信号衰减至少13dB。利用根据本发明的天线布置获得的第一和第二谐振位置在采用的较低频带824-960MHz中提供了足够的带宽以及在采用的较高频带1710-2170MHz中提供了足够的衰减。
虚线20b说明从较高频率范围辐射器8的供给点4测量的反射衰减。参考22示出无源元件14的分支14b在较高频带中提供的第一谐振位置。参考24示出辐射器8在较高频带中提供的第二谐振位置。参考25示出较低频率范围的无源元件14a的谐振的倍数(multiple)，该倍数不在所采用的频率范围中。
从较高频率范围辐射器8的供给点4测量的反射衰减在频率范围1710-2170MHz中为至少-11dB。反射衰减在下限频率1710MHz中和上限频率2170MHz中均是-14dB。在较低频率范围辐射器7的频率范围824-960MHz中，较高频率范围信号衰减至少13dB。利用根据本发明的天线布置获得的第一和第二谐振位置也在采用的较高频带1710-2170MHz中提供了足够的带宽以及在采用的较低频带824-960MHz中提供了足够的衰减。
图3示出根据本发明第二实施例的天线组件1B的反射衰减测量的示例。在此实施例中，单极型辐射器7和8两者具有共用的供给点/天线端口3a。图3以实线30将从供给点3测量为分贝的反射系数S11示出为范围0-3000MHz中的频率的函数。
参考31示出所采用的较低频率范围中在反射衰减曲线中无源元件14的分支14a提供的可见第一谐振位置。参考33示出辐射器7和线圈6在较低频率范围中提供的第二谐振。从较低频率范围辐射器7的供给点3a测量的反射衰减在频率范围824-960MHz中为至少-10.5dB。在下限频率824MHz处反射衰减是-16dB以及在上限频率960MHz处反射衰减是-10.5dB。
参考32示出无源元件14的分支14b在所采用的较高频率范围中提供的第一谐振位置。参考34示出辐射器8在较高频率范围中提供的第二谐振位置。参考35示出较低频率范围的无源元件14a的谐振的倍数，该倍数不在所采用的频率范围中。
从供给点3a测量的反射衰减在较高频率范围1710-2170MHz中为至少-9dB。在下限频率1710MHz处反射衰减是-18dB以及在上限频率2170MHz处反射衰减是-12dB。
图4示出根据图1a和图1b的天线布置1A和1B的测量的总效率。此外，图4示出利用离散组件实现的电路解决方案的测量结果的比较测量。图4的参考40的结果说明在较低和较高频率范围两者中自由状态下测量的总效率。图4的参考41上的结果说明测量中使用人工头部布置时的总效率。
从参考40的曲线，可以看出，在自由状态下测量时，在所采用的频率范围两者的下边缘和上边缘中，根据本发明的天线布置1A和1B两者均具有比相当布置更好的效率。在较低和较高频率范围的中间部分中，根据本发明的天线布置1A和1B就其性能而言对应于从离散组件连接的适应电路的性能。
从参考41的曲线，可以看出，在使用人工头部测量执行测量时，在两个频率范围的下边缘和上边缘中，根据本发明的天线布置1A和1B两者均具有与相当布置完全相同的效率。
图5a示出根据本发明的数据处理装置的示例，该数据处理装置是无线电装置RD。在无线电装置中，RD具有在附图中以虚线示出如上文所述的内部天线模块500，内部天线模块500安装在无线电装置的电路板上。无线电装置RD有利地是在两个或更多个频率上工作的移动电话。
图5b示出根据本发明的无线电装置RD的第二示例。当无线电装置的天线模块500安装就位时，根据本发明的天线模块的无源元件514是无线电装置的外壳的一部分。当设计该装置的外观时，可以采用它。在图5b的示例中，将根据本发明的天线模块500安装在无线电装置RD的第一端部中，其中无线电装置的麦克风位于第一端部。由此，无源元件14的底是无线电装置的第一端部的一部分。无源元件的U的分支在无线电装置的纵轴方向上的两个侧边上。由此，无源元件的U的分支从无线电装置的第一端部(该端部包括麦克风)指向无线电装置的第二端部。
在图5a和图5b的示例中，将根据本发明的天线模块500安装在无线电装置的端部中，该装置的麦克风位于此端部。此类型的天线应该置于装置的麦克风端部，这是因为没有接地面或其他金属表面，从而减少至辐射器下方的用户头部的连接。
图6a示出根据本发明第三实施例的分集式天线布置1C的示例。该分集式天线包括两个天线模块(主天线模块60a和分集式天线模块60b)，该两个天线模块平行地安装在PCB板的同一端部。安装在电路板上的天线模块和无源元件以其他方式对应于图1b的实施例中的对应辐射器结构。主天线模块和分集式天线模块上的无源辐射器的位置也对应于图1b所示的实施例的位置。
主天线模块60a包括两个单极型辐射元件67a和68a，两个单极型辐射元件67a和68a具有天线模块60a的上表面上的共用的供给点/天线端口3c1。辐射元件67a的电长度通过线圈61得以延长。无源辐射器还包括两个分支614a和614b。靠近辐射元件67a的分支614a的电长度通过线圈62得以延长。
分集式天线模块60b也包括单极型辐射元件67b和68b，该单极型辐射元件67b和68b具有天线模块60b的上表面上的共用的供给点/天线端口3c2。辐射元件67b的电长度通过线圈63得以延长。无源辐射器还包括两个分支615a和615b。靠近辐射元件67b的分支615a的电长度通过线圈64得以延长。
图6b将根据本发明第三实施例的分集式天线布置1C的一个示范实施例示出为电路图。
主天线组件60a的输入3c1连接到单极型辐射器67a和68a两者。单极型辐射器67a的电长度通过具有18nH电感的线圈61得以延长。无源辐射器输入GND连接到无源辐射器的分支614a和614b两者。分支614a的电长度通过具有22nH电感的线圈62得以延长。
分集式天线组件60b的输入3c2连接到单极型辐射器67b和68b两者。单极型辐射器67b的电长度通过具有27nH电感的线圈63得以延长。无源辐射器输入GND连接到无源辐射器的分支615a和615b两者。分支615a的电长度通过具有33nH电感的线圈64得以延长。
图6c示出根据本发明第三实施例的天线组件1C的反射衰减测量的示例。在此实施例中，主天线组件60a和分集式天线组件60b平行地安装在PCB板的同一端部。图6c以实线80将从主天线组件的供给点3c1以分贝为单位测量的反射系数S11示出为0-3000MHz的范围中的频率的函数。以虚线70说明的是作为0-3000MHz的范围中的频率的函数、从分集式天线组件的供给点3c2以分贝为单位测量的反射系数S11。
在图6c中可以看出，分集式天线系统满足频率范围869-960MHz和1850-2690MHz中的-6dB的回波损耗要求。
上文描述了根据本发明的天线组件的一些有利实施例。本发明并不局限于上述描述的解决方案，而是在权利要求书的范围内可以通过多种方式应用发明理念。
Claims (16)
1.一种无线电装置内的多波段天线(1A、1B、1C)，所述多波段天线在介质件上实现，该件安装在所述无线电装置的电路板(10)的第一端部(10a)中，从该端部移除了接地面(11)，以及所述多波段天线具有较低和较高功能波段，以及所述多波段天线(1A、1B、1C)具有：在分开的功能波段中辐射的两个单极型元件(7、8)，当从所述电路板(10)的方向查看时，该元件位于所述介质件的上表面上；以及作为一个整体电磁连接到辐射单极型元件(7、8)并且位于所述介质件的表面中的至少一个表面(2a)上的无源元件(14)，所述无源元件(14)形成相对于所述无线电装置的电路板(10)定义的水平面的角度，在所述多波段天线(1A、1B、1C)中，
-将所述较低功能波段的辐射元件(7)布置成由从天线端口连接的供给点(3、3a)供给，所述辐射元件(7)与所述天线的其他部件(6)一起构成谐振器，所述谐振器的固有频率位于所述较低功能波段中；
-将所述较高功能波段的辐射元件(8)布置成从连接到天线端口的供给点(4、3a)供给，所述辐射元件构成谐振器，所述谐振器的固有频率位于所述较高功能波段中；以及
-所述无源元件(14)仅从连接点(5)接地到所述电路板(10)的接地面(11)，所述无源元件(14)与周围天线部件一起也构成谐振器，
其特征在于，所述较低功能波段和所述较高功能波段两者分别有具有较低频率的谐振位置和具有较高频率的谐振位置以便于加宽所述功能波段，其中具有较低频率的谐振位置(21、22、31、32)是所述无源元件(14)产生的谐振位置，以及所述较低功能波段的具有较高频率的谐振位置是所述较低功能波段的辐射元件(7)的谐振位置，而所述较高功能波段的具有较高频率的谐振位置是所述较高功能波段的辐射元件(8)的谐振位置。
2.如权利要求1所述的多波段天线，其特征在于所述单极型辐射元件(7、8)与所述无源元件(14)之间的电磁连接主要由所述单极型辐射元件(7、8)和从所述无源元件(14)的连接点(5)出发的导电条(12)的主电感连接形成，该连接的量值由投影到所述电路板的水平面上的供给点(3、3a、4)与所述无源元件(14)的连接点(5)之间的距离来确定。
3.一种天线模块(2A、2B、2C)，其包括
-介质件，其具有至少一个平坦的第一表面；
-分别在较低功能波段和较高功能波段上辐射的两个单极型元件(7、8)及其在所述介质件的第二表面上的供给点(3、3a、4)，所述第二表面与所述第一表面大致平行；
-无源元件(14)，所述无源元件(14)位于所述介质件的表面中的至少一个表面(2a)上，所述无源元件作为一个整体相对于所述第一和第二表面形成角度；
其特征在于，当安装到无线电装置中时，所述天线模块(2A、2B、2C)布置成在所述较低功能波段和所述较高功能波段两者上分别提供具有较低频率的谐振位置和具有较高频率的谐振位置以便于加宽所述功能波段，其中具有较低频率的谐振位置(21、22、31、32)是所述无源元件(14)产生的谐振位置，以及所述较低功能波段的具有较高频率的谐振位置是在所述较低功能波段上辐射的单极型元件(7)的固有谐振位置，而所述较高功能波段的具有较高频率位置的谐振位置是在所述较高功能波段上辐射的单极型元件(8)的固有谐振位置。
4.如权利要求3所述的天线模块，其特征在于，所述在较低功能波段上辐射的单极型辐射元件(7)包括所述天线模块(2A、2B、2C)的第一侧边(2d)上的供给点(3、3a)、线圈(6)和四分之一波长辐射器，所述四分之一波长辐射器由连接到所述线圈的四个继起的导体分支(7a、7b、7c、7d)构成。
5.如权利要求4所述的天线模块，其特征在于，所述线圈(6)用于缩短所述单极型辐射元件(7)的物理长度。
6.如权利要求4所述的天线模块，其特征在于，其上实现所述天线模块(2A、2B)的介质件是矩形多面体。
7.如权利要求4所述的天线模块，其特征在于，所述在较高功能波段上辐射的单极型辐射元件(8)包括所述天线模块的第一侧边(2d)上的供给点(4)和四分之一波长辐射器，所述四分之一波长辐射器由连接到所述供给点的三个继起的导体分支(8a、8b、8c)构成。
8.如权利要求7所述的天线模块，其特征在于，所述在较高功能波段上辐射的单极型辐射元件(8)和所述在较低功能波段上辐射的单极型辐射元件(7)在所述天线模块(2A)的第一侧边(2d)上具有共用的供给点(3a)。
9.如权利要求3所述的天线模块，其特征在于，所述无源元件(14)是U形的，所述U的底部位于所述天线模块(2A、2B、2C)的端部侧边(2a)处以及其相邻侧边(2b、2c)沿着所述无线电装置的纵轴的方向。
10.如权利要求9所述的天线模块，其特征在于，所述无源元件(14)在短路导体(12)与所述无源元件(14)的连接点(13)处被划分成第一分支(14a)和第二分支(14b)，以及所述无源元件(14)的分支(14a和14b)的臂(14a1、14b1)位于所述天线模块的第三侧边(2b)和第四侧边(2c)上，且指向所述天线模块的第一侧边(2d)，但是未达到所述第一侧边(2d)。
11.如权利要求10所述的天线模块，其特征在于，所述较低功能波段的具有较低频率的谐振位置由所述短路导体(12)的长度定义，以及所述较高功能波段的具有较低频率的谐振位置由所述无源元件的总长度(14a、14b)定义。
12.如权利要求11所述的天线模块，其特征在于，所述较低功能波段的具有较低频率的谐振是四分之一波长谐振，以及所述较高功能波段的具有较低频率的谐振是半波长谐振。
13.如权利要求6-10中的任一项所述的天线模块，其特征在于，所述介质件的第一侧边(2d)和第二侧边(2a)为约50mm，以及第三侧边(2b)和第四侧边(2c)为约15mm以及所述介质件的厚度为约5mm。
14.一种无线电装置(RD)，其具有至少第一和第二功能波段且包括至少一个内部多波段天线(500)，所述内部多波段天线(500)具有在较低频带上辐射的单极型元件(7)和在较高频带上辐射的单极型元件(8)，以及电磁连接到它们的无源元件(14、14a、14b)，辐射单极型元件(7、8)来自连接到所述无线电装置的天线端口的供给点(3、4)，以及所述无源元件(14)从一个短路点(5)连接到所述无线电装置的接地面(11)，在所述天线中，
-所述较低功能波段的单极型辐射元件(7)布置成从供给点(3、3a)供给，所述供给点(3、3a)从天线端口连接，所述单极型辐射元件(7)连同所述天线的其他部件(6)一起构成谐振器，所述谐振器的固有频率在所述较低功能波段中，
-将所述较高功能波段的单极型辐射元件(8)布置成从供给点(4、3a)供给，所述供给点(4、3a)连接到天线端口，所述单极型辐射元件构成谐振器，所述谐振器的固有频率位于所述较高功能波段中，以及
-所述无源元件(14)仅从短路点(5)接地到所述无线电装置的接地面(11)，所述无源元件(14)与周围天线部件一起也构成谐振器，
其特征在于，所述较低功能波段和所述较高功能波段两者分别有具有较低频率的谐振位置和具有较高频率的谐振位置以便于加宽所述功能波段，其中具有较低频率的谐振位置(21、22、31、32)是所述无源元件(14)产生的谐振位置，以及所述较低功能波段的具有较高频率的谐振位置是所述较低功能波段的单极型辐射元件(7)的谐振位置，而所述较高功能波段的具有较高频率的谐振位置是所述较高功能波段的单极型辐射元件(8)的谐振位置。
15.如权利要求14所述的无线电装置，其特征在于，安装在所述无线电装置中的无源元件(14、514)是U形的，所述U的底部位于构成所述无线电装置的第一外侧端部的侧边上，以及所述无源元件(14)在短路导体(12)与所述无源元件(14)的连接点(13)处被划分成第一分支(14a)和第二分支(14b)，以及所述无源元件(14)的分支(14a和14b)的臂(14a1、14b1)位于所述无线电装置的第三和第四侧边上，且从所述无线电装置的第一端部指向所述无线电装置的第二端部。
16.如权利要求14所述的无线电装置，其特征在于，所述内部多波段天线(500)包括配置成构成分集式天线系统的两个平行安装的多波段天线组件(60a、60b)。
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