CN1761105A - 用于移动电子设备的并联环形天线 - Google Patents

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Abstract

一种诸如智能个人物体的移动电子设备包括用于发射和接收信号的天线系统。该天线系统包括电气上并联连接以定义一等效电路的至少两根天线，该等效电路具有减少的电感量，而不实质上影响该等效电路的感应电压。

Description

用于移动电子设备的并联环形天线
技术领域
本发明一般涉及移动电子设备，尤其涉及用于移动电子设备的天线系统。
背景技术
由于社会变得越来越移动，移动电子设备正在享受着流行和增长的浪潮。蜂窝电话、无线PDA、无线膝上电脑以及其它移动通信设备正在向主流顾客施加深刻的影响。然而，约束这一增长以及限制顾客的满意度的是缺少真正足够的高覆盖区域、廉价、小型、电池更有效的无线通信系统。蜂窝数据传输的基于电话的解决方案功率远不够有效，且施加了令它们不可用的(相对)成本和尺寸负担。
开发了一套新技术，包括低干扰用户接口、新的操作系统平台以及新的通信能力。智能个人物体是日常的物体，诸如钟、笔、钥匙链和皮夹，它们通过使用特殊的软件而变得越来越智能，且越来越个性化和越来越有用。这些日常物体已经大量地存在，并且当然，它们全都已经具有人们认为有价值的一些主要功能。它们也可被扩展以便不仅仅显示时间，而且还能显示及时的信息—交通信息、时间表更新、新闻—时间上关键且对人们有用的任何信息。
这些物体接收和利用该信息的能力部分地依赖于每一物体的信号接收和发送能力。对于某些应用，期望利用FM频带的某一部分来发送信息。然而，潜在的问题可阻碍FM信号的有效利用。例如，某些FM和高频杆状天线(除铁氧体损失外)的电感量往往会显著地增加。增加的电感量通常需要减少电容量。然而，印刷线路板(PWB)迹线(或印刷电路板(PCB)迹线)和集成电路(IC)包，以及接收器IC具有为储能电路设置可达到的最小电容量的电容量。IC输入通常是高阻抗，而匹配电路的使用往往涉及更多的损失。匹配电路往往也包括寄生电容。此外，由于相对于便携式设备的PWB尺寸非常长的波长，使用任何类型的微带匹配是不合需要的。因此，对于移动电子设备需要一种更健壮的天线系统。
发明内容
在低功率便携式计算机中，本发明利用了并联连接的至少两根天线来从来源接收信息。依照本发明的一个实施例，一种天线系统包括用于改进调频(FM)信号的接收的至少两根多环形天线。该天线系统包括在天线电路中彼此并联连线的两根天线，从而获得了具有减少的电感量的等效电路，而没有实质上影响等效电路的感应电压。该天线系统允许系统中每一天线的较高的电感量和辐射电阻，同时允许用于天线调谐的可管理电容值。本发明允许智能个人物体技术设备和其它高频(HF)(3-30MHz(波长：1000m-10m))、甚高频(VHF)(30-300MHZ(波长：10m-1m))、以及超高频(UHF)(300-3000MHz(波长：1m-10cm))设备具有改进的灵敏度和配置灵活性。
本发明及其改进的更完整理解可通过参考以下简要概述的附图、以下本发明的说明性实施例的详细描述以及所附权利要求书来获得。
附图说明
图1是示出一操作环境的图示；
图2是示出一电子设备的示意图；
图3描绘了包括用户接口的手表设备；
图4描述了另一手表设备和相关的组件；
图5A是耦合至依照本发明的一个实施例的天线系统的移动电子设备的功能框图；
图5B示出了用于RF收发器的引脚布局；
图5C描绘了依照本发明的一个实施例的天线系统；
图6描绘了单根环形天线的电路模型；
图7描绘了并联连接的两根环形天线的电路模型；
图8示出了用于确定图7的电路模型的戴维宁等效电压(Vth)的电路分析；
图9示出了用于确定图7的电路模型的戴维宁等效源阻抗的电路分析；
图10示出了图7的电路模型的最终戴维宁等效电路；
图11示出了等效天线电路、谐振电容和收发器；
图12和13示出了单天线的模拟；以及
图14和15示出了并联连接且在同一频率谐振的两根天线的模拟。
具体实施方式
本发明是在诸如个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、寻呼机、智能电话、摄像机电话等无线客户机设备的上下文中描述的。在一个较佳实施例中，客户机设备是手表类型的设备，尤其是被配置成接收通信信号的设备。
本发明提供了一种用于电子设备的天线系统。更具体地，本发明提供了一种用于移动电子设备的天线系统，来改进设备对高频、甚高频和超高频信号的接收。依照一个较佳实施例，该天线系统包括在天线电路中彼此并联地连线的第一和第二天线。并联天线结构能获得具有减少的电感量的等效电路，而不会实质上影响该等效电路的感应电压。该天线系统往往允许每一天线的更高的电感量和辐射电阻，同时允许用于天线调谐的可管理电容值。
如下文所描述的，电子设备可以是智能手表类型的设备，它们尤其被配置成接收和/或发送通信信号。尽管在基于手表的系统的上下文中描述了某些实施例，然而明显的是，本申请的技术对其它移动设备，诸如便携式计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、闹钟、钥匙链、冰箱磁铁等具有等效的适用性。手表的使用是说明性的，仅仅是为了简化以下讨论，并且可与“移动设备”和/或“客户机设备”互换使用。
“计算机可读介质”可以是可由客户机/服务器设备访问的任何可用介质。作为示例，而非局限，计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于储存诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息的任一方法或技术实现的易失性和非易失性，可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备、或可以用来储存所期望的信息并可由客户机/服务器设备访问的任一其它介质。
通信介质通常具体化为诸如载波或其它传输机制的已调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并包括任一信息传送介质。术语“已调制数据信号”指以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变其一个或多个特征的信号。作为示例而非局限，通信介质包括有线介质，如有线网络或直接连线连接，以及无线介质，如声学、RF、红外和其它无线介质。上述任一的组合也应当包括在计算机可读介质的范围之内。
术语“内容”可以是可储存在电子设备中的任何信息。作为示例，而非局限，内容可包括图形信息、文本信息以及图形和文本信息的任一组合。内容可以是可显示信息或可听见信息。可听见信息可包括单个声音或声音流。
本发明的总操作环境将参考图1-2在下文讨论。
操作环境
图1示出了用于本发明的一个示例操作环境100。如图所示，FM收发器或广播通过通信信道110发送到各种电子设备。具有FM接收器或收发器的示例电子设备可包括台式计算机、手表、便携式计算机、无线蜂窝电话(蜂窝电话)和/或个人数字助理(PDA)。电子设备被安排成从FM广播接收信息。FM广播可以是任意数量的类型，包括但不限于：标准FM传输、副载波FM传输、或如所需要的任何其它类型的FM传输。
图1示出了可包括被安排成依照该交互模型操作的电子系统的示例电子设备。该电子系统可采用诸如如上所述的FM传输系统的无线接口。该电子系统的每一个通过通信信道接收消息/信息。
所示和描述的操作环境仅是合适的操作环境的示例，并非旨在暗示对本发明的使用范围或功能的任何局限。可适用于本发明的其它公知的系统、环境和/或配置包括但不限于，个人计算机、服务器计算机、手持式或膝上设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程消费者电子产品、网络PC、小型机、大型计算机、包括上述系统或设备的任一个的分布式计算环境等等。
说明性电子系统
图2是示出说明性电子设备200的功能组件的示意图。电子设备200具有处理器260、存储器262、显示屏228、以及用户接口232。存储器262一般包括易失性存储器(例如，RAM)和非易失性存储器(例如，ROM、闪存等)两者。电子设备200包括操作系统264，诸如来自微软公司的Windows CE操作系统或另一操作系统，它驻留在存储器262中并在处理器260上执行。用户接口232可以是一系列按钮、滚轮、数字拨号盘(诸如典型电话上的)或另一类型的用户接口装置。显示屏228可以是液晶显示屏、多位显示屏、或全色显示屏或常在电子设备中使用的任何其它类型的显示屏。在一个示例中，显示屏228可以是可担当输入设备的触敏显示屏。
一个或多个应用程序266被加载到存储器262中，并在操作系统264上运行。应用程序的示例包括电话拨号器程序、电子邮件程序、调度/日历程序、PIM(个人信息管理)程序、因特网浏览器程序等等。电子设备200也包括位于存储器262内的非易失性存储268。非易失性存储268可用于储存持久信息，该信息在电子设备200被断电时不应丢失。应用程序266可使用和储存存储268中的信息，诸如由电子邮件应用程序使用的电子邮件或其它消息、由PIM使用的联系人信息、由调度程序使用的约会信息、由文字处理应用程序使用的文档等等。
电子设备200具有电源270，它可以被实现为一个或多个电池。电源270还可包括外部功率源，如AC适配器或对电池进行补充或充电的充电器。
电子设备200也被示出具有两种类型的外部通知机制：LED 240和音频接口274。这些设备可以直接耦合至电源270，使得当被激活时，即使处理器和其它组件可能被关闭以保存电池功率，它们也能保持开通由通知机制指定的一段持续时间。LED 240可以被编程为无限地保持开通直到用户采取行动来指示设备的加电状态。音频接口274用来向用户提供并从其接收可听见的信号。例如，音频接口274可以耦合至用于提供可听见输出的扬声器以及用于接收可听见输入的麦克风，诸如以便方便电话会议，或作为使用语音识别的用户接口。在另一示例中，振动设备(未示出)可用于向用户给予反馈，诸如用于向用户提醒新到达的消息。电子设备200可单独控制每一提醒机制(例如，音频、振动以及视觉提示)。
电子设备200也可包括执行接收和/或发送射频通信的功能的无线电接口层272。无线电接口层272通过通信载波或服务供应商促进了电子设备200和外部世界之间的无线连接。来往于无线电接口层272的传输在操作系统264的控制下进行。换言之，由无线电接口层272接收到的通信可通过操作系统264被散布到应用程序266，反之亦然。
在本发明的一个示例中，电子设备200是诸如手表设备等包括无线接口的移动电子设备。如下文将描述的，图3A中示出了手表设备的一个示例性用户接口。尽管下文描述的用户接口配置包括多个选择器按钮(例如，四个选择器按钮)，然而许多选择器按钮的功能可由单个选择器(例如，按钮、弹出开关(rocket switch)、拨轮等)来组合。
用户接口(UI)
图3示出了示例性手表设备300，它包括被配置成利用可扫视信息技术的用户接口。手表设备300包括前盖310，它具有电子系统(例如，见图2)。电子系统以与先前参考图2所描述的硬件一致的方式执行功能。前盖310具有显示屏320，如液晶显示屏、多位显示屏或全色显示屏。在一个实施例中，表针在显示屏320上电子地生成。在一个替换实施例中，前盖包括不会不利地干扰显示屏320的模拟类型表针。手表设备300包括一系列按钮330(a)-(e)，它们被安排成作为用户接口(UI)来运作。
这些按钮的每一个作为用户接口中的选择器来运作。每一按钮具有默认的功能和/或环境确定的功能。当前选中的信道为每一选择器确定了环境。或者，当前活动的显示屏可为每一选择器确定了环境。例如，显示屏幕(例如，帮助屏幕)可以附加在主显示屏之上，使得该显示屏幕变为活动环境。电子设备300是环境敏感的，因为与每一选择器相关联的功能可基于所选中的信道或显示屏幕而改变。
用于移动电子设备的天线系统
本发明提供了一种用于电子设备的天线系统。更具体地，本发明提供了一种用于诸如手表等移动电子设备的天线系统，以改进该设备对高频、甚高频和超高频信号的接收。依照一个较佳实施例，该天线系统包括在天线电路中彼此并联地连线的第一和第二天线。并联天线结构导致了具有减少的电感量的等效电路，而不会实质上影响该等效电路的感应电压。该天线系统往往允许每一天线的较高的电感量和辐射电阻，同时允许用于天线调谐的可管理电容值。在期望的实施例中，该电子设备可以是特别地被配置成接收和/或发送通信信号的智能手表类型的设备。
以下讨论涉及用于手表设备和类似的电子系统的天线系统。然而，可以理解，本发明不限于手表设备，本领域的技术人员将认识到本发明对于其它移动和便携式电子设备的益处。
图4示出了一个示例性手表设备400。手表设备400包括电子系统402，它被配置成依照本发明操作。电子系统402可包含在诸如图4所示的前盖中，或者可以在手表设备的某一其它部分中。手表设备400也可包括用于将手表附加到用户手腕的表带404。
电子系统402是基于计算机的系统，包括作为接收器和/或收发器类型的设备操作的功能。如图所示，该电子系统包括收发器406、微机单元或微处理器408以及模拟无线电410。如下文将详细描述的，天线连接到收发器406，用于发射和/或接收信息信号。微处理器408和无线电组件之间的事务通过微处理器—数字收发器接口来调停。手表设备400的组件容纳在手表大小的外壳中，并且仅依赖于电池功率来操作。
收发器406一般包括执行收发器的控制、调度和后处理任务的数字信号处理器(DSP)412，以及包括数字无线电、系统定时和实时事件分派的实时设备(RTD)414。DSP 412耦合至微处理器408，并且收发器任务由微处理器408来命令。
DSP的任务之一可处理接收到的信号，用于诸如副载波相位恢复、波特恢复和/或跟踪、衰落效应补偿、解调、解交织、信道状态估算和/或纠错等目的。分组的后处理可在接收到整个分组时或另一随后的时间发生。DSP 412分析所发送的数据分组，以确定相对于RTD 414的本地时钟的广播站信号定时。本地时钟与发射器的时钟信号同步，以维持信号采样完整性。接收器周期性地达到与发射器的码元同步，以最小化接收数据的错读。
RTD 414的数字部分可包括系统时基生成器，诸如为微处理器408和DSP 412提供系统时钟的晶体振荡器。时基也提供了用于发送和接收操作的波特和样值定时、用于无线电操作的启动/停止控制，并控制对微处理器408和DSP 412的时钟挂起周期。RTD 414也执行无线电操作，并也可执行附加的操作。无线电410被安排成接收以分组排列的数据段。
现在参考图5A-5C，依照本发明的一个较佳实施例的天线系统500被示出为电子地连接到收发器502(RF IC)，诸如结合图4的手表设备400所描述的收发器406。依照本实施例，收发器502包括模拟信号处理能力、振荡器、锁相环(PLL)、ADC，并提供天线调谐控制。如图5A所示，收发器与数字IC 503进行通信。数字IC 503包括处理器、存储器、数字乘法器和滤波器。数字IC 503与诸如LCD等显示屏505通信。电源507通过电源电路509向设备提供电源。RFIC 502可用于将天线调谐为谐振回路电路，并提供放大、混合和摸数转换。数字IC 503可用于提供数字信号处理和系统级定时和控制以及用户I/O。
天线系统500具有包括视轴和一个或多个零信号(null)的相关联天线方向图，以及在大约100MHz大约-25dBi的天线增益。这一增益包括天线方向性和效率。可以理解，特定的增益值随着手表设备的操作频率而改变。手表设备可用于对每一情况自动调谐，并可包括前向误差计算算法，用于处理当天线空信号定向到信息源时的数据。也可以理解，此处描述的天线系统也适用于仅发送和仅接收应用。
继续参考图5A，天线系统500包括电子地彼此并联连接的第一和第二天线504和506。依照一个较佳实施例，每一天线的一端504a、506a(例如使用铜箔螺旋)连到收发器电路的铜迹线的一端(迹线上焊接在一起的两端可被描述为“终端”)。如下所述，参考图5B，依照本发明的一个实施例，铜迹线的另一段连到芯片引脚522、524和526(RX+、TX+、CAP1+)。以类似的方式，每一天线的另一端504b、506b连到收发器电路的另一铜迹线。铜迹线的另一端连到芯片引脚516、518和520(RX-、TX-、CAP1-)。
在一个实施例中，并联天线组合的一个终端连接到芯片引脚516、518和520(RX-、TX-、CAP1-)，并联电路的另一终端连到芯片引脚522、524和526(RX+、TX+、CAP1+)(见图5B)。在一个替换实施例中，CAP2组可通过将并联天线组合的一个终端连接到芯片引脚516、518和528(RX-、TX-、CAP2-)，并将并联天线组合的另一终端连到芯片引脚522、524和530(RX+、TX+、CAP2+)来使用。在又一替换实施例中，CAP1组和CAP2组可通过将并联天线组合的一个终端连接到芯片引脚516、518、520和528(RX-、TR-、CAP1-、CAP2-)，并将并联天线组合的另一终端连到芯片引脚522、524、526和530(RX+、TX+、CAP1+、CAP2+)。
收发器(RF IC)502可用于基于与特定的一个或多个电容组将电容量从大约5pf调整到35pf。例如，当CAP1组被连接时，电感量可以是大约94nH到大约218nH。当CAP2组被连接时，电感量可以是大约94nH到大约218nH。如果CAP1和CAP2都被连接，则电感量可以是大约47nH到大约109nH。由此，基于特定的移动电子设备及其相关的应用，CAP1组、CAP2组或两者可以被实现为天线系统的一部分。
依照一个较佳实施例，第一天线504长度大约是40mm，并且具有大约8mm的直径。依照该实施例，如图5C所示，第一天线504包括用铜带510缠绕的铁氧体磁条508，从而形成了围绕该磁条的多个回路，它形成了平面螺旋绕组配置。第二天线506长度也是大约40mm，并且包括大约8mm的直径。使用铁氧体磁条作为每一天线的一部分可有效地增加每一天线的有效辐射电阻和辐射效率。对于本实施例，每一天线包括用铜带缠绕的铁氧体磁条，其中，每一天线的铜带具有三个绕组。此外，依照本实施例，每一绕组与围绕相应铁氧体磁条的相邻绕组间隔大约3mm，并且铜带围绕每一相应铁氧体磁条以同一方向缠绕(如图11所示，对每一天线为逆时针方向)。然而，本领域的技术人员可以理解，铜带可以包括更少或更多线圈，取决于特定的应用及其期望结果。
依照本发明，天线系统500往往对每一天线504和506提供更高的电感量和辐射电阻，同时允许用于天线调谐的可管理电容量。如下文进一步描述的，天线系统500能获得具有降低的电感的等效电路，而不会实质上影响该等效电路的感应电压。
该天线系统的无线电接收能力可以通过使天线系统500与跟系统500并联的电容谐振来增强。电容谐振或消除天线的电抗(电感)分量，使得接收到的信号电压不会主要跨电感而出现，并且由此不会变得完全无法由收发器使用。较佳地，收发器502包括一个或多个电容组，如上所述(见图5B的电容组CAP1、CAP2)。依照本发明的一个较佳实施例，电容组CAP1和/或CAP2分别并联地连接到第一和第二天线504和506。收发器502可用于基于第一和第二天线的电感来自动调整电容，即，第一和第二天线以及CAP1和/或CAP2形成了振荡器，且收发器502利用二进制步进模式来调整电容量，直到找到正确的频率。
天线系统500的天线504和506可以被描述为环形天线，其每一个具有包含在铜带绕组内的高导磁率核心，如铁氧体。然而，依照一个替换实施例，每一天线可包括具有多个线圈或绕组的缠绕导体，而没有内部磁条或核心。对于电气上小型的环形天线(环直径＜＜波长)，跨开路天线的终端感应的电压与噪声电压相比较小。在某些应用中，可使用储能电路来增加感应电压量。储能电路是包括电感、电容和可任选电阻的并联谐振电路。
电压或电动势(EMF)(V或EMF＝N*(dPHI/dt)，其中PHI是磁通量，而N是线圈数)的进一步增加可通过使用具有多个线圈的回路来获得，然而，当设计天线系统时，必须考虑线圈数(N)与由于导体损耗、任何绝缘体的介电损耗、相邻导体的接近损耗等损耗之间的折衷。增加给定磁场(“H”场)的磁通密度的另一种方法是在环形天线内部插入具有较高导磁率(ur)的材料。在FM频率(大约85到108MHz)以及较高的频率，也必须考虑任何高ur材料损耗。
如上所述，依照本发明的一个较佳实施例，使用铁氧体磁条作为天线系统500的每一天线504、506的天线核心。然而，也可使用其它高导磁率材料，并且本发明不限于此处所描述的任何示例或实施例。此外，当使用铁氧体或其它高导磁率材料磁条作为天线核心时，磁通密度可通过将磁条的两端延长到超出导体绕组的最外部边缘来增强。由于较多绕组而引起的“额外”损耗可以实质上通过将磁条的两端延长到超出导体绕组的边缘来消除。
如上文依照本发明所描述的，通过与谐振电容并联地连接一个以上环形天线，减少等效电路的电感量，同时对该等效电路维持实质上相同的感应电压是可能的。例如，对于给定诸如智能手表等移动电子设备的尺寸约束(“形状因子”)，这变得尤为需要。此外，等效电路的损耗电子也得以减少。
图6示出了单环形天线的电路模型。符号R表示导体和绝缘体损耗和辐射电阻。V表示由磁场感应的电压(V＝N*(dPHI/dt))。图7示出了并联连接的两根环形天线的电路模型。注意，由于环形天线在电气上是小型的，因此假定V1和V2在相位和幅度上是相等的(对于实质上相同的环形天线将在同一方向)。同样，在实质上相同的环形天线的本实施例中，R和电感(L)对于每一环形天线是相等的。
如上所述，参考图6所示的实施例，天线系统500的第一和第二天线504、506间隔一距离，该距离往往能够将互感减少到可忽略的量。间隔较佳地为铁氧体磁条的直径或宽度，对于本示例，在每一磁条包括多个导体绕组或线圈(诸如上文所描述的铜带绕组)，为大约8mm到大约10mm。图8示出了用于确定图7的电路模型的戴维宁等效电压(Vth)的电路分析。图9示出了用于确定图7的电路模型的戴维宁等效源阻抗Zo(其中S被定义为用于根据频率定义电抗分量阻抗和电路激励和相应的拉普拉斯变换变量)的电路分析。
图10示出了用于并联连接的两根天线的最终戴维宁等效电路。重要的是注意，单根天线的电感L在天线系统的两根并联天线的等效电路中现在是L/2。较低的电感允许实现用于谐振储能电路的较大的电容(本示例中为2*C)。因此，大大地减轻了由于寄生电容而对储能电路的限制。同样要注意，R在等效电路中现在是R/2，而Vth电压仍与图6的单根天线的情况一样。
图11示出了等效天线电路、谐振电容和收发器。当收发器输入电阻或电容的等效并联损耗电阻变为天线系统的等效并联电阻的数量级时，跨接收器输入终端的电压随着并联天线而增加。
作为一个示例，对于收发器的输入电阻较高(例如，10兆欧)的情况，并联天线系统具有Vth/2R的谐振电流。该谐振电流流过1(jw2*C)的电容性电抗(见图11)。对于单根天线的情况，谐振电流是Vth/4R，它流过1(jw*C)的电容性电抗。由于电抗对于以正确频率调谐的并联天线较低(1/2)，而谐振电流较高(×2)，因此跨电容(以及接收器输入)的电压对于单根或并联天线是相同的。但是如果收发器输入电阻较低(例如，6千欧)，则某些谐振电流流过输入电阻，且改变谐振电容的效果较小。这一增加的电压通过对每一天线使用多个线圈和铁氧体材料核心而提高了敏感度，以及依照本发明的一个较佳实施例增加辐射电阻的原始目的。
图12-15参考具有10兆欧输入电阻的收发器描绘了一个示例。图12和13示出了单根天线的模拟。图14和15示出了并联连接且以同一频率谐振的两根天线的模拟。
实验结果：
以下表1和2提供了单根天线和两根并联天线系统之间的比较数据。单根天线由围绕40mm×8mm铁氧体磁条缠绕3圈的10mm宽铜带组成。铁氧体磁条是由FAIR-RITE制造的材料67。铜带是厚度为0.0014英寸的3M PN1194。装配类似于图5A所示的天线系统的原型以测试两根并联天线系统。对两根并联天线的测试是使用与单根天线的情况相同的带和铁氧体材料来做出的，但是所使用的铁氧体磁条是45mm×8mm。长度的略微增加对于总体结果是可忽略的。单根天线被连接到手表模块，它包括接收FM副载波上的数据的RF收发器。类似地，两根并联天线被连接到手表模块，它包括接收FM副载波上的数据的RF收发器。在两种情况下使用了同一手表模块，并且测试是在千兆赫横电磁模块(GTEM)中做出的，以允许大约0.5dB的可重复性。
                                  表1
  场强(dBuV/m)  单根天线，1根铁氧体磁条上绕3圈，块出错率％   并联连接的两根天线，每一根铁氧体磁条上绕3圈，块出错率％
  56  62％   0％
  55  94％   0％
  ...
  51  100％   1.4％
  50  100％   18％
  49  100％   76％
                                   表2
  场强(dBuV/m)  单根天线，1根铁氧体磁条上绕3圈，块出错率％   两根天线，每一根铁氧体磁条上绕3圈，块出错率％
  53  24％   0％
  52  76％   0％
  ...
  49  100％   0.6％
  48  100％   12％
  47  100％   33％
  46   100％   93％
该数据示出与单根天线实现相比，使用具有两根并联天线的天线系统具有6到7dB的改进。如表1中所示，在88.9MHz，单根天线在56dBuV/m具有62％的块出错率(BLER)，而并联天线在49dBuV/m具有76％的BLER(7dB的改进)。如表2所示，在98.7Mhz，单根天线在53dBuV/m具有24％的BLER，而并联天线在47dBuV/m具有BLER(33％)(6dB的改进)。
依照本发明，提供了一种用于移动电子设备的改进的天线系统来接收线性极化场，它包括并联连接并耦合至FM收发器的至少两根天线。可以理解，上文所描述的天线绕组可具有不同的形状，如矩形等。本发明的一个替换实施例包括对并联连接的四根天线的使用。此外，可排列多根天线，以允许更“全”的方向性天线方向图。通过排列天线使得一根天线的场方向图的“空信号”与另一根天线的场辐射方向图的峰值相一致，可用于克服环形天线中找到的空信号问题。同样，可反转该系统中一根或多根天线上绕组的极性以及场方向图的形状，以满足特定的目标，诸如噪声源方向的低天线增益，同时维持其它方向的高增益。
以上说明书、示例和数据提供了对本发明的组成部分的制造和使用的完整描述。由于可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出本发明的许多实施例，因此本发明归于所附权利要求书。

Claims (20)

1.一种移动电子设备，包括：
一收发器，用于发送和接收一频率范围内的信号，
一耦合至所述收发器的天线系统，用于发射和接收所述信号，所述天线系统包括：
耦合至所述收发器的第一天线，所述第一天线具有长度、宽度和多个圈，每一圈具有旋转方向，
耦合至所述收发器且与所述第一天线隔开的第二天线，所述第二天线具有长度、宽度和多个圈，每一圈具有旋转方向，所述第二天线电气上连接到所述第一天线，从而形成了一并联天线电路配置，以及
一耦合至所述收发器的微处理器，用于处理所述信号。
2.如权利要求1所述的移动电子设备，其特征在于，所述并联天线电路配置定义了一等效电路，它具有减少的电感量，而实质上不影响所述等效电路的感应电压。
3.如权利要求1所述的移动电子设备，其特征在于，所述收发器在一调频带内运作。
4.如权利要求3所述的移动电子设备，其特征在于，所述收发器具有从大约87.6MHz到大约107.9MHz的接收可操作频率范围。
5.如权利要求3所述的移动电子设备，其特征在于，所述收发器具有从大约85.3MHz到大约108.7MHz的发送可操作频率范围。
6.如权利要求1所述的移动电子设备，其特征在于，所述第一和第二天线具有大约相同的圈数，其中，每一天线的每一圈具有相同的旋转方向。
7.如权利要求1所述的移动电子设备，其特征在于，所述第一和第二天线的每一个包括一用导体缠绕的高导磁率核心。
8.如权利要求1所述的移动电子设备，其特征在于，所述第一和第二天线的每一个包括具有空气核心的导体线圈。
9.如权利要求1所述的移动电子设备，其特征在于，所述第一和第二天线的每一个包括具有平面螺旋配置的导体。
10.一种移动电子设备，包括：
一收发器，用于在一频率范围内发送和接收信号，
耦合至所述收发器并被配置成发射和接收所述信号的天线装置，其中，所述天线装置定义了一等效电路，它具有减少的电感量，且实质上不影响所述等效电路的感应电压，以及
一耦合至所述收发器的微处理器，用于处理所述信号。
11.如权利要求10所述的移动电子设备，其特征在于，所述天线装置包括电气上彼此连接来形成并联天线电路配置的至少两根天线。
12.如权利要求10所述的移动电子设备，其特征在于，所述天线装置包括：
连接至所述收发器的第一天线，所述第一天线具有长度、宽度以及多个圈，每一圈具有旋转方向，以及
连接至所述收发器并与所述第一天线间隔一距离的第二天线，该距离将所述第一和第二天线之间的互感减少到可忽略的量，所述第二天线具有长度、宽度和多个圈，每一圈具有旋转方向，所述第二天线电气地连接到所述第一天线，从而形成了一并联天线电路配置。
13.如权利要求12所述的移动电子设备，其特征在于，所述第一和第二天线具有相等的圈数，其中，每一天线的每一圈具有相同的旋转方向。
14.如权利要求12所述的移动电子设备，其特征在于，所述第一和第二天线的每一个包括用导体缠绕的高导磁率核心。
15.如权利要求12所述的移动电子设备，其特征在于，所述第一和第二天线的每一个具有大约相同的长度、宽度和圈数。
16.一种用于移动电子设备的天线系统，它被配置成发射和接收信号，所述天线系统包括：
第一天线，它具有长度、宽度和多个圈，每一圈具有旋转方向，以及
与所述第一天线隔开的第二天线，所述第二天线具有长度、宽度和多个圈，每一圈具有旋转方向，所述第二天线电气上并联连接至所述第一天线，所述并联天线配置定义了一等效电路，它具有减少的电感量，而实质上不影响所述等效电路的感应电压。
17.如权利要求16所述的天线系统，其特征在于，所述第一和第二天线彼此间隔一距离，所述距离约等于所述第一天线的宽度。
18.如权利要求16所述的天线系统，其特征在于，所述第一和第二天线具有大约相等的圈数，其中，每一天线的每一圈具有相同的旋转方向。
19.如权利要求16所述的天线系统，其特征在于，所述第一和第二天线的每一个包括用导体缠绕的高导磁率核心。
20.如权利要求16所述的天线系统，其特征在于，所述第一和第二天线的每一个具有大约相同的长度、宽度和圈数。
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