用於蜂窩通信終端的天線布局的製作方法
2023-11-10 17:33:17 1
專利名稱：用於蜂窩通信終端的天線布局的製作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及適合於蜂窩通信終端的天線布局。
背景技術：
目前有一種使用於手持射頻蜂窩通信終端便得更小以便它們能夠容易地裝配於小型終端之內的趨勢。小型終端的例子包括翻蓋或滑蓋式移動蜂窩電話。然而，當使得天線變小時，與它的諧振相關聯的帶寬就趨於下降。
現代移動蜂窩通信終端通常是多頻終端而且可以是多模的。多模終端能使用數個不同協議之一進行操作。例如，多模終端可以能使用GSM或WCDMA協議進行發射/接收。多頻帶終端能使用不同的許可頻帶進行發射/接收。GSM許可頻帶是US-GSM(824-894MHz)、E-GSM(880-960MHz)、PCN1800(1710-1880MHz)、PCS1900(1850-1990MHz)。WCDMA許可頻帶是US-WCDMA1900(1850-1990)；WCDMA21000(Tx1920-1980|Rx2110-2180)。
通常，GSM多頻帶終端使用的天線具有兩個諧振。最低諧振的帶寬適合於覆蓋US-GSM和/或E-GSM通信頻帶，而第二低的諧振適合於覆蓋PCN和/或PCS通信頻帶。第二最低諧振模式的帶寬並不是寬得足以覆蓋WCDMA2100通信頻帶。因此，單個小型天線不能在多模/多頻帶終端中用來覆蓋四個GSM頻帶以及WCDMA2100頻帶。
因此，將希望能改進天線使得它的諧振之一適應於覆蓋所期望通信頻帶同時保持天線可為其它通信頻帶接受的性能。
特別地，將希望能改進天線使得它第二低的諧振的帶寬增加到覆蓋WCDMA2100通信頻帶，同時又保持天線在GSM通信頻帶中可接受的性能。
發明內容
根據本發明的一個實施例，提供了一種可操作用以在第一通信頻帶和第二通信頻帶中發射/接收的天線布局，包括接地平面；用於發射/接收的第一傳導單元；第二傳導單元，與第一傳導單元和接地平面相分離，而且具有與第一傳導單元相鄰近但又相分離的第一部分和與接地平面相鄰近但又相分離的第二部分；以及開關單元，用於將第二傳導單元連接到接地平面/從接地平面斷開，其中第一傳導單元在開關單元將第二傳導單元從接地平面斷開時可操作用以在第一通信頻帶中發射/接收而不可操作用以在第二通信頻帶中發射/接收，而且第一傳導單元在開關單元將第二傳導單元連接到接地平面時可操作用以在第二通信頻帶中發射/接收而不可操作用以在第一通信頻帶中發射/接收。
根據本發明的另一實施例，提供了一種有選擇地控制天線布局以在至少第一通信頻帶中操作或者在至少第二通信頻帶中操作的方法，包括通過將第二傳導單元從接地平面斷開來控制第一傳導單元的諧振以在第一通信頻帶中允許操作而在第二通信頻帶中禁止操作，其中第二傳導單元與第一傳導單元和接地平面相分離，並且具有與第一傳導單元相鄰進但又相分離的第一部分和與接地平面相鄰近但又相分離的第二部分；以及通過將第二傳導單元連接到接地平面來控制第一傳導單元的諧振以在第二通信頻帶中允許操作而在第一通信頻帶中禁止操作。
術語「不可操作」或「禁止操作」是相對性的而未必絕對性的。術語「不可操作」意味著，第一傳導單元在第二通信頻帶中發射/接收的效率在開關單元將第二傳導單元從接地平面斷開時比在開關單元將第二傳導單元連接到接地平面時要小。「不可操作」並不旨在排除如下可能當開關單元將第二傳導單元從接地平面斷開時，第一傳導單元可能實際上能在第二通信頻帶中以某一有限的程度進行發射/接收。類似地，術語「不可操作」意味著第一傳導單元在第一通信頻帶中發射/接收的效率在開關單元將第二傳導單元連接到接地平面時比在開關單元將第二傳導單元從接地平面斷開時要小。「不可操作」並不旨在排除如下可能當開關單元將第二傳導單元連接到接地平面時，第一傳導單元可能實際上能在第一通信頻帶中以某一有限的程度進行發射/接收。
根據本發明的另一實施例，提供了一種天線布局，包括接地平面；具有第一諧振和第二諧振的第一傳導單元；第二傳導單元，與第一傳導單元和接地平面相分離，而且被布局為比接近於第一傳導單元更接近於接地平面；以及開關單元，用於將第二傳導單元連接到接地平面/從接地平面斷開。
根據本發明的另一實施例，提供了一種有選擇地控制天線布局以在至少第一通信頻帶中操作或者在至少第二通信頻帶中操作的方法，包括通過將第二傳導單元從接地平面斷開來控制第一傳導單元的諧振以在第一通信頻帶中允許操作而在第二通信頻帶中禁止操作，其中第二傳導單元與第一傳導單元和接地平面相分離，並且其處於比接近於第一傳導單元更接近於接地平面的位置；以及通過將第二傳導單元連接到接地平面來控制第一傳導單元的諧振以在第二通信頻帶中允許操作而在第一通信頻帶中禁止操作。
根據本發明的另一實施例，提供了一種天線布局，包括接地平面；具有第一諧振和第二諧振的第一傳導單元；第二傳導單元，與第一傳導單元和接地平面相分離，其中第二傳導單元具有對應於λ/4的電長度，其中λ是位於通信頻帶之內的頻率的波長，而且第二傳導單元被布局為使得第二傳導單元的第一終結自由端部分與接地平面相鄰近，而第二傳導單元的第二部分與第一傳導單元相鄰近；以及開關單元，用於將第二傳導單元連接到接地平面/從接地平面斷開。
開關單元的使用是重要的，因為它提供第二傳導單元到接地平面的有選擇的連接，並因此提供第一傳導單元的有選擇的調諧。第二傳導單元到接地平面的連接通常調節了第一傳導單元的第一諧振和第二諧振。儘管此調節允許第一傳導單元覆蓋以別的方式所沒有覆蓋的所期望的頻帶，但是它降級了第一傳導單元在除所期望頻帶以外的一個或多個頻帶中的性能。開關單元因此在天線布局要覆蓋所期望頻帶時將第二傳單單元連接到接地而在天線布局要覆蓋一個或多個其它頻帶時將第二傳導單元從接地斷開。
為了更好地理解本發明，現在將僅以例子的方式對附圖進行參照，在附圖中圖1示意性地圖示了有源天線布局；圖2以曲線圖說明了當天線布局處於GSM模式時以及當天線布局處於WCDMA2100模式時的天線布局輸入阻抗；以及圖3A和3B圖示了用於本發明一個實施例的史密斯圖表。
具體實施例方式
圖1示意性地圖示了有源天線布局10，該布局包括第一傳導單元20，其作為輻射單元來操作而且被連接到饋點22；第二傳導單元30，其作為不同於輻射單元20的調諧單元30來操作；接地平面12，可以是印刷接線板(PWB)；以及開關單元40。天線布局10特別地適合於用於滑蓋和翻蓋/蛤殼式移動蜂窩電話中。
開關單元40位於接地平面12與調諧單元30之間。它可以電可控為打開或閉合。它例如可以是場效應電晶體。當該開關閉合時調諧單元30連接到接地平面12，使得在調諧單元30與接地平面12之間有直流電流通路。當開關單元40打開時調諧單元30不連接到接地平面12，而且在調諧單元30與接地平面12之間沒有直流電流通路。
當調諧單元30從接地平面12斷開時，輻射單元20具有一個或多個諧振，其能夠使得輻射單元20在一個或多個通信頻帶中有效地進行發射/接收，但是該輻射單元20在目標通信頻帶沒有充分低的輸入阻抗以便能在目標通信頻帶有效地進行發射/接收。當調諧單元30連接到接地平面12時，它與輻射單元20相耦合。這一耦合調節了輻射單元20的一個或多個諧振而且使得輻射單元20能夠在目標頻帶中有效地發射/接收。
更具體而言，在圖1中圖示的例子中，輻射單元20是具有單個饋線22而不使用接地平面12的單極天線。接地平面12不位於輻射單元20之下。這種天線的帶寬依賴於天線容量。降低天線容量將降低天線的帶寬。
調諧單元30由比如金屬箔的傳導材料製成。調諧單元30在本例中包括連接到開關單元40的部分31；伸長部分33，其朝著輻射單元20的饋點22伸展；彎曲部分35，其與輻射單元20接近饋點22的一部分平行地延伸；以及返回部分37，其與伸長部分33基本上平行地伸展離開饋點22而且在自由端終結。返回部分37位於伸長部分33與接地平面12的邊緣14之間。調諧單元30非常接近於接地平面12。在圖示的例子中，返回部分37和接地平面12間隔有約1mm的間隙16。
由於接地平面很接近於調諧單元30的自由端，所以可能在它們之間出現強耦合。接地平面12例如能夠經由容性耦合從調諧單元30吸收輻射。調諧單元30本身沒有顯著程度的輻射，並且僅用於耦合目的而不用於輻射。
調諧單元在它最接近於輻射單元20的點(彎曲部分35)處與天線饋點22間隔有約2-6mm的間隙17。間隙17大於間隙16。
由於輻射單元20的饋點22因為高的H場電平而很靈敏，所以調諧單元30的彎曲部分35能夠容易地耦合到輻射單元20而且由此偏移輻射單元20的諧振頻率和帶寬。輻射單元20的H場在饋點22處最強。調諧單元30的彎曲部分35與H場最強之處的鄰近提供了輻射單元20與調諧單元30之間良好的感性耦合。
當開關單元40打開時(GSM模式)，輻射單元20覆蓋四個GSM頻帶——US-GSM、E-GSM、PCN、PCS。天線布局S11在GSM模式中的輸入阻抗在圖2中標記為O。
當開關單元閉合時(WCDMA模式)，輻射單元20覆蓋WCDMA2100頻帶。天線布局S11在WCDMA模式中的輸入阻抗在圖2中標記為C。
能夠看出在閉合開關單元40時，最低諧振的帶寬從B1O下降到B1C，而它的諧振頻率從F1O下降到F1C，並且第二低諧振的帶寬從B2O下降到B2C，而它的諧振頻率從F2O下降到F2C。
當開關單元40閉合時，帶寬B1C沒有覆蓋E-GSM但覆蓋US-GSM，而帶寬B2C沒有有效地覆蓋PCN或PCS而覆蓋WCDMA2100。
當開關單元40打開時，帶寬B1O覆蓋E-GSM和US-GSM，而帶寬B2O覆蓋PCN或PCS，但沒有有效地覆蓋WCDMA2100。
當開關單元40閉合時用於天線布局10的一個例子的史密斯圖表在圖3A中示出，而當開關單元40打開時用於相同天線布局10的史密斯圖表在圖3B中示出。標記1代表頻率880MHz，標記2代表頻率2.17GHz，而標記3代表頻率1.95GHz。
將理解到，在跡線40上的標記1附近的較低頻率F1C和F1O在開關單元40打開時位於史密斯圖表的低阻抗區域處，而在開關單元40閉合時位於史密斯圖表的較高阻抗部分處。
也將理解到，在該跡線40上的標記2和3附近的較高頻率F2O和F2C在開關單元40閉合時位於史密斯圖表的低阻抗區域處，而在開關單元40打開時位於史密斯圖表的較高阻抗部分處。
可以認為，對於較低頻率F1C和F1O的低阻抗在開關單元40打開時造成輻射單元20經由調諧單元30容性耦合到接地平面12。這使得諧振模式能夠從接地平面12經由調諧單元30耦合到輻射單元20，而且在較低頻率F1C和F1O處產生大的帶寬。然而，當開關單元40閉合時，對於較低頻率F1C和F1O的較高阻抗造成調諧單元30不再將輻射單元20有效地耦合到接地平面12。較低頻率處的帶寬因此變窄而且諧振頻率將不同，在本例中會變高。
可以認為，對於較高頻率F2C和F2O的低阻抗在開關單元40閉合時造成輻射單元20感性耦合到接地的調諧單元30。這使得諧振模式能夠從調諧單元30耦合到輻射單元20。調諧單元30被設計成在該區域中具有λ/4(對於F2C)的電長度，因此在約F2C處具有諧振模式。將此諧振模式跨過間隙17耦合到輻射單元20而且在較高頻率處產生大的帶寬。然而，當開關單元40打開時，對於較高頻率F2O和F2C的較高阻抗造成調諧單元20在這些頻率處不再將輻射單元20有效地耦合到調諧單元30。另外，調諧單元30從接地平面12的斷開停止了它的諧振。
調諧單元30與接地平面12的鄰近在開關單元40閉合時防止了調諧單元30進行輻射。它也在開關單元30打開時輔助輻射單元20在低頻率處經由調諧單元30耦合到接地平面12。
可以認為調諧單元30與輻射單元20的鄰近輔助了當開關單元40閉合時在高頻率處、在接地的調諧單元30與輻射單元20之間的耦合以及當開關單元40斷開時在低頻率處、在調諧單元30與輻射單元20之間的耦合。
可以通過改變調諧單元30的物理長度，或者通過在開關單元40與調諧單元30之間放置包括集總部件的調諧電路而且通過變化該調諧電路，來改變調諧單元30的電長度。
儘管已經參照各種例子在前面的段落中描述了本發明的實施例，但是應當理解在不背離如請求保護的發明範圍情況下能夠進行對這些例子的修改。例如，儘管前面的實施例描述了單極天線，但是在其它實施例中可以使用IFA天線。
儘管在前面的說明書中盡力將關注引向認為特別重要的那些本發明特徵，但是應當理解，申請人關於在上文中提及的和/或在附圖中示出的任何可專利特徵或特徵組合來請求保護，而無論是否已經對之加以著重強調。
權利要求
1.一種可操作用以在第一通信頻帶和第二通信頻帶中發射/接收的天線布局，包括接地平面；用於發射/接收的第一傳導單元；第二傳導單元，與所述第一傳導單元和所述接地平面相分離，而且具有與所述第一傳導單元相鄰近但又相分離的第一部分和與所述接地平面相鄰近但又相分離的第二部分；以及開關單元，用於將所述第二傳導單元連接到所述接地平面/從所述接地平面斷開，其中所述第一傳導單元在所述開關單元將所述第二傳導單元從所述接地平面斷開時可操作用以在第一通信頻帶中發射/接收而不可操作用以在第二通信頻帶中發射/接收，而且所述第一傳導單元在所述開關單元將所述第二傳導單元連接到所述接地平面時可操作用以在所述第二通信頻帶中發射/接收而不可操作用以在所述第一通信頻帶中發射/接收。
2.如權利要求1中所述的天線布局，其中所述第一傳導單元與所述接地平面在物理上相分離。
3.如權利要求1或2中所述的天線布局，其中所述第一傳導單元是單極天線。
4.如權利要求1、2或3中所述的天線布局，其中所述第二傳導單元的所述第二部分與所述接地平面的鄰近抑制了所述第二傳導單元的發射/接收。
5.如任一前述權利要求中所述的天線布局，其中所述第二傳導單元的所述第二部分包括所述第二傳導單元的終結自由端。
6.如任一前述權利要求中所述的天線布局，其中所述第二傳導單元的所述第一部分不包括所述第二傳導單元的終結自由端。
7.如任一前述權利要求中所述的天線布局，其中所述第二傳導單元的所述第一部分與所述第一傳導單元的高H場區域相鄰近但又相分離。
8.如任一前述權利要求中所述的天線布局，其中所述第二傳導單元的所述第一部分與用於所述第一傳導單元的饋點相鄰近但又相分離。
9.如任一前述權利要求中所述的天線布局，其中所述第二傳導單元位於並且被布局為使得所述第二傳導單元的所述第二部分與所述接地平面之間的間隔小於所述第二傳導單元的所述第一部分與所述第一傳導單元之間的間隔。
10.如任一前述權利要求中所述的天線布局，其中所述第一傳導單元、所述第二傳導單元和所述接地平面相對地位於並且被布局為使得當所述開關單元將所述第二單元從所述接地平面斷開時，所述第二傳導單元將所述接地平面電磁地耦合到所述第一傳導單元，並且當所述開關單元將所述第二單元連接到所述接地平面時，接地的所述第二傳導單元電磁地耦合到所述第一傳導單元。
11.如權利要求9或10中所述的天線布局，其中接地的所述第二傳導單元的所述第一部分與所述第一傳導單元之間的電磁耦合主要是感性耦合。
12.如權利要求9、10或11中所述的天線布局，其中所述第二傳導單元的所述第二部分與所述接地平面之間的電磁耦合主要是容性耦合。
13.如任一前述權利要求中所述的天線布局，其中所述第二傳導單元具有對應於λ/4的電長度，其中λ是位於所述第二通信頻帶之內的頻率的波長。
14.如任一前述權利要求中所述的天線布局，其中所述第二通信頻帶覆蓋WCDMA2100。
15.一種有選擇地控制天線布局以在至少第一通信頻帶中操作或者在至少第二通信頻帶中操作的方法，包括通過將第二傳導單元從接地平面斷開來控制第一傳導單元的諧振以在所述第一通信頻帶中允許操作而在所述第二通信頻帶中禁止操作，其中所述第二傳導單元與所述第一傳導單元和所述接地平面相分離，並且具有與所述第一傳導單元相鄰進但又相分離的第一部分和與所述接地平面相鄰近但又相分離的第二部分；以及通過將所述第二傳導單元連接到所述接地平面來控制所述第一傳導單元的諧振以在所述第二通信頻帶中允許操作而在所述第一通信頻帶中禁止操作。
16.一種天線布局，包括接地平面；具有第一諧振和第二諧振的第一傳導單元；第二傳導單元，與所述第一傳導單元和所述接地平面相分離，而且被布局為比接近於所述第一傳導單元更接近於所述接地平面；以及開關單元，用於將所述第二傳導單元連接到所述接地平面/從所述接地平面斷開。
17.如權利要求16中所述的天線布局，其中所述第一傳導單元與所述調諧單元之間的最小間隔在1mm與10mm之間，以及其中所述調諧單元與所述接地平面之間的最小間隔小於5mm。
18.如權利要求16中所述的天線布局，其中所述第一傳導單元與所述調諧單元之間的最小間隔是1mm，而所述調諧單元與所述接地平面之間的最小間隔是2至6mm。
19.如權利要求16、17或18中所述的天線布局，其中所述第一傳導單元、所述第二傳導單元與所述接地平面相對地位於並且被布局為使得當所述開關單元將所述第二單元從所述接地平面斷開時所述第二傳導單元將所述接地平面電磁地耦合到所述第二傳導單元，而當所述開關單元將所述第二單元連接到所述接地平面時所述接地的第二傳導單元電磁地耦合到所述第一傳導單元。
20.一種有選擇地控制天線布局以在至少第一通信頻帶中操作或者在至少第二通信頻帶中操作的方法，包括通過將第二傳導單元從接地平面斷開來控制第一傳導單元的諧振以在所述第一通信頻帶中允許操作而在所述第二通信頻帶中禁止操作，其中所述第二傳導單元與所述第一傳導單元和接地平面相分離，並且其處於比接近於所述第一傳導單元更接近於所述接地平面的位置；以及通過將所述第二傳導單元連接到所述接地平面來控制所述第一傳導單元的諧振以在所述第二通信頻帶中允許操作而在所述第一通信頻帶中禁止操作。
21.一種用於在通信頻帶中有選擇的操作的天線布局，包括接地平面；具有多個諧振的第一傳導單元；第二傳導單元，與所述第一傳導單元和所述接地平面相分離，其中所述第二傳導單元具有對應於λ/4的電長度，其中λ是位於所述通信頻帶之內的頻率的波長，而且所述第二傳導單元被布局為使得所述第二傳導單元的第一終結自由端部分與所述接地平面相鄰近，而所述第二傳導單元的第二部分與所述第一傳導單元相鄰近；以及開關單元，用於將所述第二傳導單元連接到所述接地平面/從所述接地平面斷開。
22.一種包括如權利要求1中所述天線布局的移動蜂窩電話。
全文摘要
一種可操作用以在第一通信頻帶和第二通信頻帶中發射/接收的天線布局，包括接地平面；用於發射/接收的第一傳導單元；第二傳導單元，與第一傳導單元和接地平面相分離，而且具有與第一傳導單元相鄰近但又相分離的第一部分和與接地平面相鄰近但又相分離的第二部分；以及開關單元，用於將第二傳導單元連接到接地平面/從接地平面斷開，其中第一傳導單元在開關單元將第二傳導單元從接地平面斷開時可操作用以在第一通信頻帶中發射/接收而不可操作用以在第二通信頻帶中發射/接收，而且第一傳導單元在開關單元將第二傳導單元從接地平面斷開時可操作用以在所述第二通信頻帶中發射/接收而不可操作用以在所述第一通信頻帶中發射/接收。
文檔編號H04M1/02GK1937425SQ20061011578
公開日2007年3月28日 申請日期2006年8月17日 優先權日2005年8月18日
發明者奧茲登·賽納西, 丹尼斯·塞傑斯加阿德·雅各布森 申請人:諾基亞公司