鬆耦合無線電天線設備和方法
2023-10-09 11:59:09
專利名稱：鬆耦合無線電天線設備和方法
技術領域：
本發明大體上涉及用於在例如無線或可攜式無線電裝置等電子裝置中使用的天線設備，且更特定來說在一個示範性方面中涉及用於與導電封殼一起使用的內部多頻帶天線，及其調諧和使用的方法。
背景技術：
內部天線是大多數現代無線電裝置中存在的元件，所述裝置例如移動計算機、行動電話、Blackberry"裝置、智慧型電話、個人數字助理(PDA)或其它個人通信裝置P⑶。通常，這些天線包括平面的輻射平面和與其平行的接地平面，它們通過短路導體彼此連接以便實現天線的匹配。所述結構經配置以使得其充當處於所要操作頻率的諧振器。通常還要求天線在一個以上頻帶(例如，雙頻帶、三頻帶或四頻帶行動電話)中操作，在此情況下使用兩個或兩個以上諧振器。用於移動應用的便宜且電力有效的顯示器技術(例如液晶顯示器(LCD)、發光二極體(LED)顯示器、有機發光二極體(0LED)、薄膜電晶體(TFT)等)的開發的最近進步已帶來以大顯示器為特徵的移動裝置的增殖，其中屏幕大小例如在行動電話中為89-100mm(3.5-4英寸)以及在一些平板計算機中大約為180mm(7英寸)。這些趨勢與用戶對穩固且美學上吸引人的裝置封殼的需求相結合，增加了金屬底盤和全金屬裝置封殼的使用。這些金屬封殼和組件常常充當電磁屏蔽件且減少天線效率和帶寬，這不利地影響了內部無線電頻率天線的操作，尤其是在低頻下的操作。此外，現代的第三代和第四代高速無線網絡，例如寬帶碼分多址(W-CDMA)、通用移動電信系統(UMTS)、高速包接入(HSPA)和3GPP長期演進(LTE/LTE-A)，需要在較寬頻率範圍(例如，700MHz到2700MHz)上的多個頻帶中操作的無線電裝置。當前採用各種方法來嘗試在金屬或金屬化封殼的情況下改進天線操作。電容性饋送單極天線使用開關實現了寬帶寬。然而，電切換的使用需要專門的匹配，且常常導致較高電損失。一些現存的解決方案利用各種切口和局部金屬化封殼以便最小化天線輻射損失且改善性能。另外，有源切換和調諧電路需要額外的組件，這增加了可攜式無線電裝置的複雜性、成本和大小。隨著所支持的頻帶的數目增加(例如，用來支持LTE/LTE-A)，有源切換天線變得較難以在維持天線性能(且服從例如形狀和大小等美學考慮)的同時在金屬化封殼中實施。因此，迫切需要一種用於例如可攜式無線電裝置的無線多頻帶天線解決方案，其具有小形狀因數且適合於與金屬/金屬化裝置封殼一起使用。理想上，此解決方案將提供較低成本和複雜性，並且支持多個頻帶，同時維持良好的輻射效率。
發明內容
本發明通過尤其提供一種空間有效的多頻帶天線設備及其調諧和使用方法而滿足上述需要。在第一方面中，揭示一種天線設備。在一個實施例中，所述設備包括:鬆耦合主天線輻射器，其具有單個饋送點連接；以及分集天線元件。所述天線設備經配置以利用主機裝置的金屬封殼的至少一部分作為寄生諧振器；且能夠至少在下部和上部操作頻率範圍內的多個頻帶中接收信號。在一個變體中，所述天線設備不包含任何調諧電路或開關。在另一變體中，所述主機裝置包含移動蜂窩式電話，且所述頻帶至少部分地與在長期演進(LTE)無線標準中指定的那些頻帶相順應。在又一變體中，所述天線設備使用所述主天線輻射器形成第一寄生諧振器，且使用所述分集天線元件形成第二寄生諧振器。在第二方面中，揭示一種射頻通信裝置。在一個實施例中，所述裝置包含:電子元件組合件，其包括接地平面和饋送埠 ；至少部分導電的外部封殼，其包括封閉所述電子元件組合件的主部分，和封閉第一天線輻射器的第一端罩，所述第一天線輻射器具有連接到所述饋送埠的饋送結構。所述第一天線輻射器經配置以在至少第一頻帶中操作；且所述第一端罩至少在第一位置處連接到所述接地平面，進而在第二頻帶中形成第一寄生輻射器。在一個變體中，所述第一天線輻射器和所述第一寄生輻射器形成第一多頻帶天線設備；且所述第一寄生輻射器經配置以加寬所述第一多頻帶天線設備的操作帶寬。在另一變體中，所述第一端罩的所述接地經配置以增加所述多頻帶天線設備的輻射效率。在另一變體中，所述第一端罩接近於所述裝置的第一端而安置，且所述外部封殼由金屬製造(例如，全金屬，或不導電載體和安置於所述不導電載體上的導電層)。在又一變體中，所述主部分在至少一個位置中連接到接地；且所述第一端罩到所述接地平面的連接是經由所述主部分實現的。在第三方面中，揭示一種用於在無線電通信裝置中使用的多頻帶天線設備。在一個實施例中，所述裝置具有至少部分導電的外部封殼，且所述天線設備包括直接饋送輻射器結構，所述直接饋送輻射器結構具有經配置以連接到所述無線電通信裝置的饋送埠的饋送部分。所述直接饋送輻射器結構可在至少第一頻帶中操作且經配置以電磁耦合到所述外部封殼的端罩部分；所述端罩經由接地結構電連接到所述無線電裝置的接地平面；所述端罩的所述接地經配置以加寬所述多頻帶天線設備的操作帶寬；且所述直接饋送輻射器結構由所述端罩的封閉以及所述端罩的所述接地協作以在第二頻帶中形成所述天線設備的寄生饋送福射器。在一個變體中，所述端罩的所述接地經配置以增加所述多頻帶天線設備的輻射效率，且所述第二頻帶低於所述第一頻帶。在另一變體中，所述端罩經配置以大體上至少在五個側面上封閉所述直接饋送輻射器結構。
在又一變體中，所述直接饋送輻射器結構包含大體上平行於所述接地平面而配置的第一部分，以及大體上垂直於所述接地平面而配置的第二部分。所述天線包含寄生輻射器，所述寄生輻射器接近於所述饋送部分而安置且經配置以在至少第三頻帶中形成電磁耦合諧振。在第四方面中，一種擴展在無線電裝置中使用的多頻帶天線的操作帶寬的方法。在一個實施例中，所述裝置具有至少部分導電的外部封殼，且所述方法包含:通過實現第一輻射器與所述無線電裝置的饋送埠之間的電連接而在至少第一頻帶中對所述第一輻射器結構供能；以及通過以下操作在至少第二頻帶中對第二天線輻射器結構供能:(i)將所述第二輻射器結構電磁耦合到所述饋送埠 ；以及(ii)實現所述第二輻射器結構與所述無線電裝置的接地平面之間的電接地連接。在一個變體中，所述第二輻射器結構包含所述外部封殼的端罩部分；且所述端罩部分至少在第一位置處連接到所述接地平面，所述第一位置經選擇以加寬所述多頻帶天線的操作帶寬。在第五方面中，揭示一種用於在無線裝置中使用的天線輻射器結構。在一個實施例中，所述結構包含:直接饋送輻射元件，其與饋送結構電連通；以及第二輻射元件，其具有形成於其中的狹槽。所述直接饋送輻射元件和所述第二輻射元件經配置以當安裝在主機裝置封殼內時在大體上垂直定向上安置。在一個變體中，所述結構進一步包含適於與所述主機裝置的接地連通的寄生元件，所述寄生元件經配置以接近於所述饋送結構而放置且在除了所述直接饋送輻射元件或所述第二輻射元件的頻率之外的頻率下諧振。在另一變體中，所述狹槽經配置以產生與所述結構相關聯的高頻帶的第一諧振頻率。所述直接饋送輻射元件包含端部分，所述端部分用以將低頻帶諧振的第一諧波調諧到所述高頻帶中，因此形成第二高頻諧振。在本發明的另一方面中，揭示一種操作多頻帶天線設備的方法。在一個實施例中，所述天線設備用於在可攜式無線電裝置中使用，且所述方法包含造成天線的寄生諧振器中的諧振以產生在主天線頻帶外的頻帶。在本發明的又一方面中，揭示一種調諧多頻帶天線設備的方法。從附圖和以下詳細描述將更了解本發明的另外特徵、其本質和各種優點。
從下文結合附圖時陳述的詳細描述將更了解本發明的特徵、目的和優點，其中:圖1提供包括根據本發明的一個實施例配置的導電封殼和內部天線設備的移動裝置的正視立面圖和後視立面圖。圖2是可與圖1所示的實施例的導電裝置封殼一起使用的主天線輻射器的一個實施例的端視透視圖。圖3是主天線元件的俯視平面圖(以在摺疊之前的平面安置展示)。圖4是針對以下配置以根據圖1到3的實施例配置且耦合到封殼導電蓋的示範性五頻帶主天線設備獲得的所測得輸入回程損失的繪圖:(i)在自由空間中測量；(ii)根據CTIA3.1在頭部、右臉頻芳邊測量；以及(iii)根據CTIA 3.1在頭部芳邊、手在右臉頻芳而測量。圖5是針對以下配置以根據圖1到3的實施例配置且耦合到導電蓋的示範性五頻帶主天線設備獲得的總效率的繪圖:(i)在自由空間中測量；(ii)根據CTIA 3.1在頭部、右臉頰旁邊測量；以及(iii)根據CTIA 3.1在頭部旁邊、手在右臉頰旁而測量。圖6是針對以下配置以根據圖1的實施例配置的示範性多頻帶天線設備獲得的在主天線與分集天線之間的包絡相關係數(ECC)的繪圖:(i)在自由空間中測量；(ii)根據CTIA3.1在頭部、右臉頻芳邊測量；以及(iii)根據CTIA 3.1在頭部芳邊、手在右臉頻芳而測量。本文揭示的所有圖式是Pulse芬蘭公司I Copyright 2011版權所有。
具體實施例方式現在參考附圖，其中相同標號始終指代相同部分。如本文使用，術語「天線」、「天線系統」、「天線組合件」和「多頻帶天線」指代(不限於)併入有接收/發射和/或傳播一個或一個以上電磁輻射頻帶的單個元件、多個元件或一個或一個以上元件陣列的任一設備或系統。輻射可具有多種類型，例如微波、毫米波、射頻、數字調製、模擬、模擬/數字編碼、數字編碼毫米波能量，或類似類型。如本文使用，術語「板」和「襯底」大體上指代且不限於其上可安置其它組件的任一大體上平面或彎曲的表面或組件。舉例來說，襯底可包括單層或多層印刷電路板(例如，FR4)、半傳導裸片或晶片，或甚至外殼或其它裝置組件的表面，且可為大體上剛性的，或者至少在某種程度上是柔性的。術語「頻率範圍」、「頻帶」和「頻率域」指代(不限於)用於傳送信號的任一頻率範圍。此些信號可按照一個或一個以上標準或無線空中接口來傳送。如本文使用，術語「可攜式裝置」、「移動計算裝置」、「客戶端裝置」、「可攜式計算裝置」和「最終用戶裝置」包含(但不限於)個人計算機(PC)和微型計算機(無論是桌上型、膝上型還是其它)、機頂盒、個人數字助理(PDA)、手持式計算機、個人通信器、平板計算機、可攜式導航輔助、裝備J2ME的裝置、蜂窩式電話、智慧型電話、個人集成通信或娛樂裝置，或在字面上為能夠與網絡或另一裝置互換數據的任一其它裝置。此外，如本文使用，術語「輻射器」、「輻射平面」和「輻射元件」指代(不限於)可充當接收和/或發射射頻電磁輻射的系統的部分(例如，其天線或一部分)的元件。術語「RF饋送」、「饋送」、「饋送導體」和「饋送網絡」指代(不限於)可在傳入/傳出RF能量信號與一個或一個以上連接元件(例如輻射器)之間傳送能量、變換阻抗、增強性能特性以及符合阻抗性質的任何能量導體和耦合元件。如本文使用，術語「頂部」、「底部」、「側面」、「上」、「下」、「左」、「右」和類似術語僅
表示一個組件關於另一組件的相對位置或幾何形狀，且絕不表示絕對參考系或任何所需定向。舉例來說，一組件的「頂部」部分在所述組件安裝到另一裝置(例如，安裝到PCB的底偵U時可實際上駐留在一 「底部」部分下方。如本文使用，術語「無線」意味著任何無線信號、數據、通信或其它接口，包含(不限於)W1-F1、藍牙、3G (例如，3GPP、3GPP2 和 UMTS)、HSDPA/HSUPA、TDMA、CDMA (例如，IS-95A、WCDMA 等)、FHSS, DSSS、GSM、PAN/802.15、WiMAX (802.16) ,802.20、窄帶 /FDMA、OFDM、PCS/DCS、長期演進(LTE)或LTE高級(LTE-A)、TD_LTE、模擬蜂窩式、CDH)、例如GPS等衛星系統、毫米波或微波系統、光學、聲學和紅外(即，IrDA)。概述本發明在一個顯著方面中提供一種用於在具有導電封殼的移動無線電裝置中使用的多頻帶天線設備。本文描述的天線設備的示範性實施例有利地提供了與現有技術解決方案相比降低的複雜性和成本，以及改善的天線性能。在一個實施方案中，所述天線設備包括安置於裝置封殼的一端上的主天線輻射器，以及安置於相對端上的分集或多輸入多輸出(MIMO)天線輻射器。移動無線電裝置包括金屬封殼(例如，全金屬或絕緣金屬載體)，其包括一主部分和兩個天線蓋部分(罩)，所述天線蓋部分大體上分別完全封閉所述主元件和分集天線輻射元件。兩個天線罩通過窄間隙與主封殼部分分離，所述窄間隙沿著裝置的圓周延伸。為了減少由於在操作期間的處置帶來的損失，金屬蓋的表面可包括不導電層，例如塑料膜。主天線輻射器包括鬆耦合天線，其也稱為環形天線。主天線的饋送連接到裝置RF饋送結構，因此僅需要主天線輻射器與裝置電子元件之間的單個連接。裝置導電封殼的主部分在一個或一個以上預定位置連接到接地。在一個實施方案中，主部分在大體上沿著封殼的縱軸安置的四個點(每側兩個，每一端上一個)處接地。在另一實施方案中，例如在接近裝置側面處使用額外的接地點。覆蓋主天線饋送的罩部分鬆耦合到饋送元件，因此形成寄生天線諧振器。在一些實施方案中，天線罩連接到裝置接地平面，以便調整低頻帶中的天線諧振頻率、加寬天線帶寬和增強天線的輻射效率。有利地，饋送元件到包圍饋送元件且作為金屬化電話封殼的一部分的被接地(短路)金屬化蓋部分的耦合使得所述蓋部分能夠作為寄生天線諧振器在低頻下操作。此外，本文描述的主天線和分集天線到裝置電子元件的耦合大大簡化，因為僅需要單個饋送連接(但不限於單個饋送)。在一個特定實施方案中，接近於饋送元件輻射器的直接饋送輻射器結構而安置高頻帶寄生諧振器結構，以便加寬天線操作帶寬。所述寄生結構沿著裝置封殼的一側定位且電鍍連接到接地。還揭示了調諧和操作所述天線設備的方法。示範性實施例的詳細描述現在提供本發明的設備和方法的各種實施例和變體的詳細描述。雖然主要在移動裝置的上下文中進行討論，但本文討論的設備和方法不受此限制。事實上，本文描述的許多設備和方法有用於任一數目的複雜天線中，無論是與移動裝置或固定裝置(例如，基站或毫微微小區)、蜂窩式還是其它者相關聯。示範性天線設備現在參見圖1到3，詳細描述本發明的無線電天線設備的各種實施例。圖1中呈現用於在移動無線電裝置中使用的天線設備的一個示範性配置。主機移動裝置100包括外部封殼101，其具有寬度110和長度112，且由例如鋁、鋼、銅或其它合適合金等金屬製造。應了解，雖然此裝置展示為具有大體上矩形形狀，但本發明可以擁有其它形狀因數(例如，正方形、橢圓形等)的裝置來實踐。
包括射頻電子元件和接地平面的印刷電路板(PCB)安置於裝置100內。在一個變體中，封殼101是使用具有安置於其外部表面上的金屬化導電層(例如，銅合金)的塑料載體結構製造的。如圖1所示，封殼101包括一主部分102，和兩個端罩部分，即主天線端罩104和分集天線端罩106。在一個變體中，僅使用單個端罩(例如，104)，且主部分包含兩個部分102、106。在圖1的實施例中，主端罩接近於無線電裝置100的底部端安置，而分集端罩覆蓋裝置的頂部端。主天線端罩104和分集天線端罩106中的每一者的長度124、126為約13mm(0.5英寸)，但可使用其它值來得到同等的成功。在一個變體中，端罩104、106接近於裝置的左側和右側安置。在一種方法中，端罩是從固體金屬製造，且與饋送元件間隔一預定距離(通常大約為Imm)。在另一方法中，端罩包括通過任何合適製造方法(例如，雷射直接結構化(LDS))製造的覆蓋有塑料的金屬。在此變體中，塑料厚度提供了金屬端罩部分與饋送結構之間的足夠間隙，因此，不需要額外的間隔。第一端罩104通過間隙122與主部分102分離，且另一端罩106通過間隙130與主部分102分離。在圖1所示的實施例中，示範性封殼101為57mm(2.3英寸)寬、120mm(4.7英寸)長和10mm(0.4英寸)厚。間隙122、1:30分別為3mm(0.118英寸)和1.5mm(0.069英寸)寬。間隙122實現天線諧振頻率、帶寬和輻射效率的調諧。通常，較窄間隙對應於較低諧振頻率、較低效率和較窄帶寬。所屬領域的技術人員根據本發明將了解，以上尺寸對應於一個特定天線/裝置實施例，且是基於特定實施方案而配置，且因此僅說明本發明的較廣原理。封殼的主部分102在多個位置118、128、119、129處連接到接地平面裝置(未圖示)，以便實現良好耦合且最小化靜電放電(ESD)問題。在圖1的實施例中，接地位置是沿著封殼的縱軸安置，其中四(4)個位置中的兩(2)者(底部端附近的位置118和頂部端附近的位置128)將封殼的頂部表面接地，且所述位置中的兩者(底部端附近的區域119和頂部端附近的區域129) 118、128將封殼的底部表面接地。接地連接118、119、128、129是經由適合於產生高質量接地的任何方法實現的，包含(但不限於)焊料或銅焊連接、接地螺釘、夾具、彈黃加載銷等等。在一個變體中，沿著主部分的左側和右側安置額外的接地觸點(未圖示)，以便最小化不希望的諧振的潛在發生，進而改善天線操作的穩健性。無線電裝置100包括分別接近於裝置的底部端和頂部端安置的主天線設備114和分集天線設備116，如圖1所示。在另一實施例中，主天線和分集天線的位置與上述情況相反。第一端罩104封閉主天線饋送元件，因此形成主天線104的寄生輻射器部分。類似地，第二端罩106覆蓋分集天線饋送元件，因此形成分集天線106的寄生輻射器部分。圖1所示的實施例中的主天線114經配置以在多個(在此情況下，五個)頻帶中操作，gp，850、900、1800、1900和2100MHz。圖1所示的實施例中的分集天線114類似地經配置以在以上五個頻帶中操作，但不一定要所述兩個天線的頻帶數目相同或相關。在所說明實施例中，兩個天線114、116的接地間隙為約12_(0.5英寸)。主天線端罩104在接地結構121處連接到PCB接地。如圖1的實施例中所示，接地結構121將端罩104連接到主封殼部分102，以便實現端罩104接地。在另一實施方案中，接地結構121包括藉助於電線、跡線或者柔性電纜或其它類型的電纜而到裝置PCB接地的直接連接。接地結構121的位置經選擇以使得在端罩104的導電部分內在所要頻率下形成諧振。在一些實施例中，分集天線116包括電容性饋送單極天線，例如在以全文引用方式併入本文的題目為「具備蓋輻射器的天線(ANTENNA PROVIDED WITH COVERRADIATOR) 」的第2011/101534號PCT專利公開案中描述。現在參見圖2，詳細展示和描述本發明的天線的饋送元件的一個實施例。天線饋送結構202包括直接饋送元件208，其經由饋送結構204耦合到裝置饋送埠。圖2所示的實施例的直接饋送輻射器平行於主端罩104的端側(未圖示)而安置，且與其間隔(在此實施例中大約Imm間隙)以便提供足夠的電磁耦合。導電端罩104經由饋送元件208電磁耦合到裝置饋送，進而產生低頻範圍中的寄生諧振器。在圖1到2的天線實施例中，饋送結構202經配置以在900MHz、1800MHz、1900MHz和2100MHz的頻率下諧振，而端罩104在約850MHz下諧振。在一個實施例中，天線饋送結構202包括寄生稱合的饋送結構，其經由接地結構120電連接到主封殼部分(或PCB接地)，且形成高頻範圍中的寄生耦合的諧振，進而增加天線操作帶寬。如本文使用，術語「低頻」和「高頻」用以分別描述在頻率上低於第二範圍且可含有多個頻帶的第一頻率範圍。在示範性實施例中，較低範圍從約800MHz延伸到約950MHz，而高或上部頻率範圍從約1700MHz延伸到約2700MHz。然而，本文描述的揭示內容不限於此，且基於特定應用可使用與本發明一致的其它頻帶配置(包含彼此重疊的頻帶配置)。包含饋送元件202和主端罩輻射器104的主天線設備114包括鬆耦合天線結構，其也稱為「環形天線」。環形天線在一個實施例中是通過將直接饋送輻射器208電磁耦合到包封輻射器的經短路的導電端罩而形成，所述端罩包圍饋送元件且實際上作為金屬化電話封殼的一部分。在一個實施方案中，有利地僅需要裝置PCB與天線輻射器之間的單個電連接(即，饋送連接204)，進而簡化了製造和構造。圖3說明用於與鬆耦合天線設備(例如，圖1的天線114) 一起使用的主天線輻射器(例如，圖2中的輻射器202)的一個示範性實施例，其以平面安置來展示，即在摺疊以用於安裝在移動裝置100中之前。輻射器結構302包括直接饋送輻射器部分306、308(經由饋送結構304連接到裝置饋送埠 322)和在其中形成狹槽318的C元件310、312。在安裝時，沿著虛線324摺疊天線輻射器302，使得輻射器結構306、308和C元件310、312在裝置封殼內彼此垂直而安置。在一個實施方案中，輻射器302進一步包括寄生元件314，其經由接地結構320連接到裝置接地。所有輻射器元件(304、306、308、310、312)的總長度決定低頻範圍內的第一諧振頻率F LI。通過饋送元件的設計形成的狹槽318產生高頻帶的第一諧振頻率(FHl)。輻射器結構308的端部分用以將低頻帶諧振的第一諧波調諧到高頻帶中，進而形成第二高頻諧振(FH2)。寄生元件314接近於饋送結構304而安置，以便確保經由形成於元件304、314之間的狹槽316到天線饋送埠的足夠電磁耦合，因此形成第三高頻諧振(FH3)。如所屬領域的技術人員根據本發明將了解，圖3的輻射器結構呈現一個示範性實施例，且可使用許多其它天線輻射器配置。舉例來說，可減少寄生輻射器314的長度，使得輻射器314與天線輻射器元件310、312完全共面而安置。性能圖4到6呈現本受讓人在對根據本發明的一個實施例構造的示範性天線設備的模擬和測試期間獲得的性能結果。圖4是針對以下測量配置以類似於圖1到3描繪的實施例而構造的五頻帶多頻帶天線測得的隨著頻率而變的回程損失Sll (以dB為單位)的繪圖:(i)自由空間；(ii)根據CTIA3.1規範在頭部、右臉頰旁邊測量；以及(iii)根據CTIA 3.1規範在頭部旁邊測量，在右臉頰旁用手握住裝置。此樣本中的五個天線頻帶包含兩個850MHz和900MHz低頻帶和三個上部頻帶(即，1，710-1，880MHz、1，850-1，990MHz 和 I, 920-2，170MHz)。圖 4 中用標識 402 指定的實線標出了示範性較低頻帶的邊界，而用標識404指定的線標出了較高頻帶的邊界。圖4中用標識410、420、430標出的曲線分別對應於在以下情況下進行的測量:(i)在自由空間中；(ii)根據CTIA 3.1規範在頭部、右臉頰旁邊；以及(iii)根據CTIA 3.1規範在頭部旁邊，在右臉頰旁用手握住裝置。圖4中呈現的數據證明了包括主輻射器和鬆耦合導電端罩輻射器的示範性天線有利地減少了自由空間損失，尤其是在較低頻率範圍(此處，770MHz到950MHz)中。此外，根據本發明配置的鬆耦合主天線的高頻帶寬(約460MHz)有利地超過了與現有技術的金屬蓋天線解決方案相比的高頻帶寬。 本受讓人獲得的示範性天線隔離數據(未圖示)揭露了在主天線與分集天線之間在下部和上部頻率範圍中的約9dB、17dB的天線隔離。此增加的隔離有利地減少了在裝置操作期間由於例如靜電放電(ESD)而帶來的潛在有害效應。圖5呈現關於與上文相對於圖4描述的天線相同的天線的測得效率的數據。天線的效率(以dB為單位)界定為輻射功率與輸入功率之比的十進位對數:
權利要求
1.一種天線設備，其包括: 主天線輻射器，其具有單個饋送點連接； 分集天線元件； 其中所述天線設備經配置以利用主機裝置的金屬封殼的至少一部分作為寄生諧振器；且 其中所述天線設備能夠至少在下部和上部操作頻率範圍內的多個頻帶中接收信號。
2.根據權利要求1所述的天線設備，其中所述天線設備不包含任何調諧電路或開關。
3.根據權利要求1所述的天線設備，其中所述主機裝置包括移動蜂窩式電話，且所述頻帶至少部分地與在長期演進LTE無線標準中指定的那些頻帶相順應。
4.根據權利要求1所述的天線設備，其中所述天線設備使用所述主天線輻射器形成第一寄生諧振器，且使用所述分集天線元件形成第二寄生諧振器。
5.一種射頻通信裝置，其包括: 電子元件組合件，其包括接地平面和饋送埠 ； 至少部分導電的外部封殼，其包括封閉所述電子元件組合件的主部分，和封閉第一天線輻射器的第一端罩，所述第一天線輻射器具有連接到所述饋送埠的饋送結構； 其中: 所述第一天線輻射器經配置以在至少第一頻帶中操作；且 所述第一端罩至少在第一位置處連接到所述接地平面，進而在第二頻帶中形成第一寄生輻射器。
6.根據權利要求5所述的通信裝置，其中: 所述第一天線輻射器和所述第一寄生輻射器形成第一多頻帶天線設備；且 所述第一寄生輻射器經配置以加寬所述第一多頻帶天線設備的操作帶寬。
7.根據權利要求5所述的通信裝置，其中所述第一端罩的所述接地經配置以增加所述第一寄生輻射器的輻射效率。
8.根據權利要求7所述的通信裝置，其中所述第一端罩接近於所述裝置的第一端而安置。
9.根據權利要求8所述的通信裝置，其中所述外部封殼由金屬製造。
10.根據權利要求9所述的通信裝置，其中所述外部封殼包括不導電載體和安置於所述不導電載體上的導電層。
11.根據權利要求9所述的通信裝置，其中: 所述主部分在至少一個位置中連接到所述接地平面；且 所述第一端罩到所述接地平面的所述連接是經由所述主部分實現的。
12.根據權利要求9所述的通信裝置，其中所述第一端罩經由直接連接而連接到所述接地平面。
13.根據權利要求9所述的通信裝置，其中所述第一端罩通過間隙與所述主部分分離，所述間隙大體上圍繞所述封殼的圓周而延伸。
14.根據權利要求8所述的通信裝置，其中: 所述至少部分導電封殼進一步包括接近於所述裝置的第二端而安置的第二端罩，所述第二端與所述第一端相對，所述第二端罩封閉第二天線輻射器，所述第二天線輻射器具有連接到所述饋送埠的饋送結構且經配置以在至少所述第一頻帶中操作。
15.根據權利要求14所述的通信裝置，其中: 所述第二端罩至少在第二位置處連接到所述接地平面，進而在所述第二頻帶中形成第二寄生輻射器； 所述第二天線輻射器和所述第二寄生輻射器形成第二多頻帶天線設備；且 所述第二寄生輻射器經配置以加寬所述第二多頻帶天線設備的操作帶寬。
16.根據權利要求15所述的通信裝置，其中所述第二端罩通過第二間隙與所述主部分分離，所述第二間隙大體上圍繞所述封殼的圓周而延伸。
17.一種用於在具有至少部分導電的外部封殼的無線電通信裝置中使用的多頻帶天線設備，所述天線設備包括直接饋送輻射器結構，所述直接饋送輻射器結構具有經配置以連接到所述無線電通信裝置的饋送埠的饋送部分； 其中: 所述直接饋送輻射器結構可在至少第一頻帶中操作且經配置以電磁耦合到所述外部封殼的端罩部分； 所述端罩經由接地結構電連接到所述無線電裝置的接地平面； 所述端罩的所述接地經配置以加寬所述多頻帶天線設備的操作帶寬；且 所述直接饋送輻射器結構由所述端罩的所述封閉以及所述端罩的所述接地協作以在第二頻帶中形成所述天線設備的寄生饋送輻射器。
18.根據權利要求17所述的天線設備，其中所述端罩的所述接地經配置以增加所述多頻帶天線設備的輻射效率。
19.根據權利要求17所述的天線設備，其中所述第二頻帶低於所述第一頻帶。
20.根據權利要求17所述的天線設備，其中所述端罩經配置以大體上至少在五個側面上封閉所述直接饋送輻射器結構。
21.根據權利要求17所述的天線設備，其中所述接地平面通過預定接地空隙與所述直接饋送輻射器結構間隔。
22.根據權利要求17所述的天線設備，其中所述直接饋送輻射器結構包括大體上平行於所述接地平面而配置的第一部分，以及大體上垂直於所述接地平面而配置的第二部分。
23.根據權利要求17所述的天線設備，其中所述天線包括寄生輻射器，所述寄生輻射器接近於所述饋送部分而安置且經配置以在至少第三頻帶中形成電磁耦合諧振。
24.根據權利要求23所述的天線設備，其中所述第二頻帶低於所述第三頻帶。
25.根據權利要求17所述的天線設備，其中所述接地結構包括所述外部封殼的主部分的至少一部分。
26.根據權利要求17所述的天線設備，其中所述接地結構包括到所述接地平面的直接連接。
27.一種擴展在具有至少部分導電的外部封殼的無線電裝置中使用的多頻帶天線的操作帶寬的方法，所述方法包括: 通過實現第一輻射器與所述無線電裝置的饋送埠之間的電連接而在至少第一頻帶中對所述第一輻射器結構供能；以及 通過以下操作在至少第二頻帶中對第二天線輻射器結構供能:(i)將所述第二輻射器結構電磁耦合到所述饋送埠；以及 (ii)實現所述第二輻射器結構與所述無線電裝置的接地平面之間的電接地連接。
28.根據權利要求27所述的方法，其中經由到所述接地平面的直接連接來實現所述電接地連接。
29.根據權利要求27所述的方法，其中: 所述第二輻射器結構包括所述外部封殼的端罩部分；且 所述端罩部分至少在第一位置處連接到所述接地平面，所述第一位置經選擇以加寬所述多頻帶天線的操作帶寬。
30.根據權利要求29所述的方法，其中所述端罩部分經配置以大體上在至少五個側面上封閉所述天線設備。
31.根據權利要求29所述的方法，其中所述端罩的所述接地經配置以增加所述多頻帶天線的輻射效率。
32.一種用於在無線裝置中使用的天線輻射器結構，所述結構包括: 直接饋送福射元件，其與饋送結構電連通；以及 第二輻射元件，其具有形成於其中的狹槽； 其中所述直接饋送輻射元件和所述第二輻射元件經配置以當安裝在主機裝置封殼內時在大體上垂直定向上安置。
33.根據權利要求32所述 的結構，其進一步包括適於與所述主機裝置的接地連通的寄生元件，所述寄生元件經配置以接近於所述饋送結構而放置且在除了所述直接饋送輻射元件或所述第二輻射元件的頻率之外的頻率下諧振。
34.根據權利要求32所述的結構，其中所述狹槽經配置以產生與所述結構相關聯的高頻帶的第一諧振頻率。
35.根據權利要求34所述的結構，其 中所述直接饋送輻射元件包括端部分，所述端部分用以將低頻帶諧振的第一諧波調諧到所述高頻帶中，因此形成第二高頻諧振。
全文摘要
一種鬆耦合無線電天線設備和方法。一種多頻帶內部天線設備及其調諧和使用方法。在一個實施例中，天線配置在手持式移動裝置(例如，蜂窩式電話或智慧型電話)內使用。裝置封殼由導電材料製造且具有兩個部分主部分，容納裝置電子元件和接地平面；以及天線罩，其大體上包封天線的直接饋送輻射器結構。罩部分到裝置饋送的電磁耦合實現了在較低頻帶中形成寄生天線輻射器。所述罩部分通過窄間隙與所述主部分分離，所述窄間隙沿著所述裝置的圓周延伸，且在經選擇以造成所要諧振且加寬天線帶寬的位置處接地。在一個實施方案中，第二寄生輻射器接近於所述直接饋送輻射器而安置以進一步擴展天線操作頻帶。
文檔編號H04M1/02GK103178325SQ20121056086
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者安尼·伊索哈塔拉 申請人:芬蘭脈衝公司