無天線無線裝置的製作方法

2023-05-04 07:39:36 4

專利名稱：無天線無線裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線手持裝置，具體而言涉及要求傳送和接收電磁波信號的無線可攜裝置。
背景技術：
無線手持或可攜裝置典型地運行一個或多個手機通信標準和/或無線連接標準， 每個標準被分配在一個或多個頻率帶中，所述頻率帶被包含在電磁波頻譜的一個或多個區 域內。為此目的，無線手持或可攜裝置內的一定空間通常專門用於集成輻射系統。然而， 輻射系統希望很小，以佔據裝置內的儘可能少的空間，這於是允許獲得更小的裝置，或者向 該裝置添加更多個特殊設備和功能。同時，有時要求輻射系統是平坦的，這是因為這允許獲 得纖薄的裝置，或者特別是獲得具有能夠相對於彼此移位或扭轉的兩個部分的裝置。對無線手持或可攜裝置的許多要求也轉移到對其輻射系統的特殊要求上。典型的無線手持裝置必須包括輻射系統，其能夠在一個或多個頻率區域內運行並 具有良好的無線電性能(例如就輸入阻抗水平、阻抗帶寬、增益、效率或輻射圖而言)。而 且，必須正確地將輻射系統集成在無線手持裝置內，以確保該無線裝置自身獲得良好的無 線電性能(例如就輻射功率、接收功率或敏感度而言)。這在無線手持裝置為多功能無線裝置的情況下甚至更為關鍵。共同所有人的 專利申請W02008/009391和US2008/0018543描述一種多功能無線裝置。所述申請號 W02008/009391和US2008/0018543的全部公開內容通過引用併入於此。為了良好的無線連接，進一步要求高增益和高效率。針對輻射系統的其他更多常 用設計要求有電壓駐波比(VSWR)和假設為約50歐姆的阻抗。針對用於無線手持或可攜裝置的輻射系統的其他要求有低成本和低比吸收率 (SAR)。而且，輻射系統必須被集成到裝置中，或者換言之無線手持或可攜裝置必須被構 造為使得合適的輻射系統可被集成在其中，這通過考慮機械配合、電配合和組裝配合而提 出額外的限制。通常還重要的有輻射系統的魯棒性，這意味著輻射系統在裝置受到較小衝擊時不 會改變其性質。用於無線裝置的輻射系統典型地包括輻射結構，該輻射結構包括與接地平面層組 合操作的天線元件，接地平面層在電磁波頻譜的一個或多個頻率區域內提供預定無線電性 能。這例示於圖觀中，其中示出傳統輻射結構觀00，其包括天線元件觀01和接地平面層 觀02。典型地，天線元件具有的尺寸接近在輻射結構的運行頻率下的波長的四分之一的整 數倍，從而天線元件在所述頻率下處於諧振，輻射模式在所述天線元件上受到激發。儘管輻射結構通常在天線元件的諧振頻率下是非常有效的，並在限定在所述諧振 頻率(或多個諧振頻率)附近的頻率範圍內保持相似的性能，在所述頻率範圍之外，頻率和其他相關天線參數變差，與所述諧振頻率具有增大的距離。而且，在天線元件的諧振頻率下運行的輻射結構典型地對外界影響(例如存在 圍繞無線裝置的塑料罩或介電罩)、對放置在天線元件附近或甚至下面的無線裝置的部件 (例如但不限於揚聲器、麥克風、連接器、顯示器、防護殼、振動模塊、電池或電子模塊或子系 統)和/或對無線裝置的用戶的存在非常敏感。任何上述方面可改變天線元件的輻射模式的電流分布和/或電磁場分布，這通常 轉移為失調效果、使輻射結構的無線電性能和/或無線裝置的無線電性能下降和/或與用 戶形成較大交互作用(例如增大SAR水平)。與無線裝置中的輻射結構的集成(特別是天線元件的集成)相關的另外的問題在 於，專門用於這種集成的體積由於針對無線裝置的新的較小和/或較薄形式因素的出現並 由於在同一無線裝置中增加的不同功能覆蓋度而不斷減小。用於小型化和/或優化天線元件的多頻帶行為的一些技術已被描述在現有技術 中。然而，這裡描述的輻射結構仍然依賴於激發天線元件上的輻射模式。例如，共同所有人的共同懸而未決的專利申請US2007/0152886描述一種基於 空間填充曲線的幾何結構的新的天線族。此外，共同所有人的共同懸而未決的專利申請 US2008/0042909涉及一種新的天線族，涉及由相似幾何結構的元件組成的電磁組形成的多 水平天線。前述申請號US2007/015觀86和US2008/00^909的全部內容通過弓|用併入於此。一些其他嘗試致力於不要求複雜幾何結構的天線元件，同時通過使用在無線裝置 的運行的一個或多個頻率範圍中不諧振的天線元件，仍然提供一定程度的小型化。例如，W02007/128340公開一種無線可攜裝置，包括非諧振天線元件，用於接收廣 播信號(例如，DVB-H、DMB、T-DMB或FM)。無線可攜裝置進一步包括與所述天線元件組合 使用的接地平面層。儘管天線元件具有高於無線裝置的運行的頻率範圍的第一諧振頻率， 但天線元件仍然主要負責無線裝置的輻射過程和電磁性能。這根據如下事實很明顯，即，由 於接地平面層在運行頻率下電短路(即，其尺寸遠小于波長)，因此在接地平面層上無法激 發出輻射模式。在這種限制下，儘管無線可攜裝置的性能可足以接收電磁波信號(例如廣播服務 的電磁波信號)，但天線元件無法針對還要求傳送電磁波信號的手機通信標準提供充足的 性能(例如，就輸入回波損耗或增益而言)。未公開的共同所有人的專利申請PCT/EP2008/0535^描述一種無線手持或可攜 裝置，包括能夠在兩個頻率區域內運行的輻射系統。該輻射系統包括具有在兩個頻率區域 外的諧振頻率的天線元件以及接地平面層。在該無線裝置中，儘管接地平面層致力於在兩 個運行的頻率區域內提高輻射系統的電磁性能，但仍然需要在天線元件上激發輻射模式。 事實上，該輻射系統依賴於天線元件的諧振頻率與接地平面層的諧振頻率之間的關係，以 使輻射系統在所述兩個頻率區域內適當地運行。前述申請號PCT/EP2008/053526的全部內容通過引用併入於此。用於提高天線元件的行為的一些另外的技術涉及優化與所述天線元件相關的接 地平面層的幾何結構。例如，共同所有人的共同懸而未決的專利申請US12/033446描述 一種基於多水平結構和/或空間填充曲線的幾何結構的新的接地平面層族。前述申請號 US12/033446的全部公開內容通過引用併入於此。
當前無線手持或可攜裝置的另一限制涉及的事實在於，將用於輻射結構的天線元 件設計和集成在無線裝置中典型地針對每個裝置定製化。裝置的功能塊的不同形式的因素 或平臺或者不同的幹擾將導致幾乎重新起草設計天線元件及其在裝置內部的集成。至少為了上述原因，無線裝置製造商不得不為專門用於集成輻射結構特別是天線 元件的體積付出代價，以針對手持或可攜裝置提供無線能力。

發明內容
因此，一種不要求天線元件的無線裝置是有利的，這是因為其可易於將輻射結構 集成到無線手持或可攜裝置中。由於沒有天線元件而空置出的體積可允許獲得較小和/或 較薄的裝置，或者甚至允許採用目前由於天線元件的存在而不可行的完全新形式的因素。 而且，通過精確去除要求定製化的元件，可得出僅要求在不同無線裝置中進行較小調節的 標準方案。不要求天線元件的無線手持或可攜裝置但含有充分的無線電性能的特徵的無線 裝置可為有利的方案。該問題通過根據本發明的無天線無線手持或可攜裝置得到解決。本發明的目的在於提供一種無線手持或可攜裝置(例如但不限於行動電話、敏捷 電話(智慧型手機)、PDA、MP3播放器、頭戴送受話器、USB接收器、膝上電腦、賭博裝置、數字 照相機、PCMCIA或Cardbus 32位卡或具體而言多功能無線裝置)，其不要求用於傳送和接 收電磁波信號的天線元件。但這種無天線無線裝置能夠在電磁波頻譜的一個或多個頻率區 域內運行，具有提高的無線電性能、增大的對外界影響和無線裝置的相鄰部件的魯棒性和/ 或減小的與用戶的相互作用。本發明的另一目的在於一種方法，其使無線手持或可攜裝置能夠在電磁波頻譜的 一個或多個頻率區域內運行，具有提高的無線電性能、增大的對外界影響和無線裝置的相 鄰部件的魯棒性和/或減小的與用戶的相互作用，而不需要使用天線元件。根據本發明的無天線無線手持或可攜裝置運行一個、兩個、三個、四個或更多個手 機通信標準(例如，GSM 850、GSM 900、GSM 1800、GSM 1900、UMTS、HSDPA, CDMA、ff-CDMA, LTE、CDMA2000、TD-SCDMA 等)、無線連接標準(例如，ffiFi、IEEES02. 11 standards、 Bluetooth、ZigBee、UWB、WiMAX、WiBro或其他高速標準)和/或廣播標準(例如，FM、DAB、 XDARS, SDARS, DVB-H、DMB、T-DMB或其他相關數字或模擬視頻和/或音頻標準)，每個標準 被分配在一個或多個頻率帶中，所述頻率帶被包含在電磁波頻譜的一個、兩個、三個或更多 個頻率區域內。在本文件的背景中，頻率帶優選指由特殊手機通信標準、無線連接標準或廣播標 準適用的頻率範圍；頻率區域優選指電磁波頻譜的頻率的連續譜。例如，GSM 1800標準被 分配在從1710MHz到1880MHz的頻率帶中，GSM 1900標準被分配在從1850MHz到1990MHz 的頻率帶中。運行GSM 1800和GSM 1900標準的無線裝置必須具有能夠在從1710MHz到 1990MHz的頻率區域中運行的輻射系統。根據本發明的無天線無線手持或可攜裝置可具有糖果車的形狀，這意味著其構造 由單體給定。其也可具有二體式構造，例如蛘殼式、翻蓋型、旋轉型或滑動式結構。在一些 其他情況下，該裝置可具有包括三個或更多個主體的構造。其可進一步或另外具有扭轉構 造，其中主體部分(例如，帶有屏幕)可扭轉(例如，圍繞優選不平行的兩個或更多個旋轉軸線旋轉)。對於無線手持或可攜裝置(其為纖薄式和/或其構造包括兩個或更多個主體)，對 天線元件的最大高度的要求非常嚴格，這是因為該裝置的兩個或更多個主體中的每一個的 最大厚度可限於5、6、7、8或9mm。本文公開的技術可以使無線手持或可攜裝置含有提高的 無線電性能的特徵而不需要天線元件，因而解決與這種裝置相關的空間受限的問題。在本文件的背景中，無線手持或可攜裝置在具有的厚度小於14mm、13mm、12mm、 llmm、10mm、9mm或8mm時被視為是纖薄的。根據本發明，一種無天線無線手持或可攜裝置優選包括至少五個功能塊用戶界 面模塊、處理模塊、存儲器模塊、通信模塊和動力管理模塊。所述用戶界面模塊包括顯示器 (例如高解析度的LCD、0LED或等價物)，其為能量消耗模塊，大部分能量耗竭典型地來自於 背光燈的使用。用戶界面模塊還可包括鍵盤和/或觸控螢幕和/或嵌入觸筆。處理模塊(其 為微處理器或CPU)和關聯的存儲器模塊也為動力消耗的主要來源。負責能量消耗的第四 個模塊為通信模塊，其本質部分為輻射系統。該無天線無線手持或可攜裝置的動力管理模 塊包括能量源(例如但不限於電池或燃料電池)和管理該裝置能量的動力管理電路。根據本發明，所述無天線無線手持或可攜裝置的通信模塊包括能夠在第一頻率區 域中傳送和接收電磁波信號的輻射系統。所述輻射系統包括輻射結構，該輻射結構包括包 括連接點的至少一個接地平面層，包括連接點和內部埠的至少一個輻射增能器。所述內 部埠被限定在所述至少一個輻射增能器的所述連接點與所述至少一個接地平面層的所 述連接點之間。所述輻射系統進一步包括無線電頻率系統和外部埠。在一些情況下，無天線無線手持或可攜裝置的輻射系統包括輻射結構，其包括包 括連接點的至少一個接地平面層、包括連接點和內部埠的至少一個輻射增能器。所述無線電頻率系統包括連接到所述輻射結構的所述內部埠的第一埠以及 連接到所述輻射系統的所述外部埠的第二埠。所述無線電頻率系統修改所述輻射結構 的阻抗，從而至少在所述輻射系統的運行的所述第一頻率區域中提供與所述輻射系統匹配 的阻抗。在本文中，所述輻射結構的埠指內部埠 ；而所述輻射系統的埠指外部埠。 在該背景下，術語「內部」和「外部」在指埠時簡單地用於將所述輻射結構的埠與所述 輻射系統的埠區分開，且不指示埠是否從外部可以夠到。本發明的一方面涉及將所述輻射結構的接地平面層用作有效輻射源，以在所述無 線手持或可攜裝置的運行的一個或多個頻率區域中提供提高的無線電性能，從而消除對天 線元件的需求。所述接地平面層的輻射模式可有利地在所述接地層的尺寸等於或者甚至大 於對應於輻射系統的運行頻率的波長的一半時被激發。因此，在根據本發明的無天線無線裝置中，無線手持或可攜裝置的部分或部件對 輻射過程沒有顯著貢獻。在一些實施例中，所述輻射模式在有利地超過(即，高於)所述無線手持或可攜裝 置的運行的第一頻率區域的頻率下出現。在一些其他實施例中，所述輻射模式的頻率在所 述第一頻率區域內。接地平面矩形被限定為包圍輻射結構的接地平面層的最小尺寸的矩形。也就是， 所述接地平面矩形為側邊正切於所述接地平面層的至少一個點的矩形。
在一些情況下，所述接地平面矩形的一側(優選所述接地平面矩形的長側)和對 應於所述第一頻率區域的最低頻率的自由空間波長之間的比率優選大於最小比率。一些可 能的最小比率為0. 1,0. 16,0. 2,0. 3,0. 4,0. 5,0. 6,0. 8、1、1· 2和1. 4。所述比例可另外小 於最大比率(即，所述比率可大於最小比率但小於最大比率。一些可能的最大比率為0.4、 0. 5,0. 6,0. 8、1、1. 2,1. 4,1. 6、2、3、4、5、6、8 和 10。設定所述接地平面矩形相對於這些範圍內的波長的尺寸(優選其長邊的尺寸)可 以使所述接地平面層支持有效輻射模式，其中在所述接地平面層上的電流被基本對齊並同 相地有利於輻射過程。輻射結構的增益取決於諸如其方向、其輻射效率和其輸入回波損耗的因素。輻射 結構的輻射效率和輸入回波損耗都取決於頻率(甚至方向嚴格取決於頻率)。輻射結構通 常在接地平面層中激發的輻射模式的效率附近非常有效，並在由所述頻率附近的其阻抗帶 寬限定的頻率範圍內保持相似的無線電性能。由於接地平面層的尺寸(或接地平面矩形的 尺寸)相當於或大於在無線裝置的運行的頻率下的波長，所述輻射模式可在頻率的寬範圍 內有效。在本文中，表述「阻抗帶寬」被解釋為指無線手持或可攜裝置和輻射系統與取決於 無線裝置所適用的服務的特定規格相符時所處的頻率區域。例如，對於適用於傳送和接收 手機通信標準的信號的裝置，具有至少5 %的相對阻抗帶寬(更優選地不小於8 %、10 %、 15%或20% )且不小於30%的效率(優選地不小於40%，更優選地不小於50% )的輻射 系統可是有利的。此外，"3dB或更佳在對應的頻率區域內的輸入返回損失可是有利的。無線手持或可攜裝置通常包括承載有電子元件的一個、兩個、三個或更多個多層 印刷電路板(PCB)。在無天線無線手持或可攜裝置的優選實施例中，輻射結構的接地平面層 至少部分地或完全地被包含在多層PCB的層中的至少一個中。在一些情況下，無線手持或可攜裝置可包括兩個、三個、四個或更多個接地平面 層。例如，蛘殼式、翻蓋型、旋轉型或滑動式無線裝置可有利地包括兩個PCB，其各自都包括 接地平面層。所述至少一個輻射增能器在傳送時將電磁能從無線電頻率系統耦合到接地平面 層，在接收時從接地平面層耦合到無線電頻率系統。由此輻射增能器增加電磁輻射的輻射 或接收。在一些示例中，所述至少一個輻射增能器具有最大尺寸，該最大尺寸小於對應於 無天線無線手持或可攜裝置的運行的所述第一頻率區域的最低頻率的自由空間波長的 1/30、1/40、1/50、1/60、1/80、1/100、1/140 或甚至 1/180。在現有技術中，一般而言，天線元件在其可被配合在與給定操作波長相當的小空 間中時被說成是小型的(或小型化的)。更精確而言，弧度球(radiansphere)通常被視為 用於對天線元件是否是小型的進行分類的參照物。該弧度球為半徑等於所述運行波長除以 兩倍的η的假想球。因此，天線元件的最大尺寸必須一定不大於所述弧度球的直徑(即， 近似等於自由空間運行波長的1/ ，以在所述給定運行波長下被視為小型的。如由H. Wheeler和L. J. Chu在20世紀40年代中期所設立的那樣，小型天線元件 典型地具有高質量因素⑴)，這意味著輸送到天線元件的大部分功率以電抗能量的形式被 儲存在天線元件附近而不是被輻射到空間中。換言之，具有小於自由空間運行波長的1/3的最大尺寸的天線元件可被本領域技術人員視為輻射較差。根據本發明的用於輻射結構的所述至少一個輻射增能器具有最大尺寸，該最大尺 寸至少小於對應於運行的第一頻率區域內的最低頻率的自由空間波長的1/30。也就是，所 述輻射增能器配合在假想球中，該假想球具有的直徑在所述相同運行波長下十倍(10)小 於弧度球的直徑。將輻射增能器的尺寸設定為這樣的小值是有利的，原因在於輻射增能器基本用作 針對第一頻率區域內的所有頻率的非輻射元件，由此基本減小由於不希望的輻射增能器的 輻射效果而引起的能量到自由空間的損失，並因而提高能量在輻射增能器與接地平面層之 間的傳遞。因此，本領域技術人員不可能將輻射增能器視為天線元件。所述最大尺寸優選由增能箱的最大尺寸限定，增能箱完全封裝所述輻射增能器， 且在增能箱中輻射增能器被內切。更具體而言，用於輻射增能器的增能箱被限定為最小尺寸的具有正方形或矩形端 面的平行六面體，其完全封裝輻射增能器，並且其中所述最小尺寸的平行六面體的端面中 的每一個正切於所述輻射增能器的至少一點。而且，所述最小尺寸的平行六面體的共用一 邊的每對可能的端面形成90°的內角。在一些示例中，增能箱的尺寸之一可基本小於其他另外兩個尺寸中的任一個，或 甚至接近零。在這種情況下，所述增能箱塌縮為實際的二維實體。術語「尺寸」優選指所述 平行六面體的兩個端面之間的邊緣。另外，在這些示例的一些中，所述至少一個輻射增能器具有最大尺寸，該最大尺 寸大於對應於所述第一頻率區域內的最低頻率的自由空間波長的1/1400、1/700、1/350、 1/250、1/180、1/140或1/120倍。因此，在一些示例中，所述至少一個輻射增能器具有最大 尺寸，該最大尺寸優選小於對應於所述第一頻率區域內的最低頻率的自由空間波長的第一 分數，但大於所述自由空間波長的第二分數。將輻射增能器的尺寸設定為超過一些特定最小值有利地獲得輻射結構的輸入阻 抗的實數部分的較高水平(在輻射結構與無線電頻率系統斷開時的內部埠處測量到 的)，因而提高能量在所述輻射增能器與所述接地平面層之間的傳遞。在一些其他情況下，優選結合針對輻射增能器的最大尺寸的上限的以上特徵但不 總是需要，以甚至進一步減小由於剩餘輻射效果引起的輻射增能器的損失，輻射增能器被 設計為使得在遠高於運行的第一頻率區域內的各頻率的頻率下輻射結構具有第一諧振頻 率(這在所述輻射結構在與無線電頻率系統斷開時的內部埠處測量到)。在一些示例中， 連接到所述內部埠的輻射增能器具有的尺寸基本接近於對應於所述第一諧振頻率的波 長的四分之一。在一些示例中，所述輻射結構在與無線電頻率系統斷開時在其內部埠處 的第一諧振頻率與所述第一頻率區域的最高頻率之間的比率優選大於特定最小比率。一些 可能的最小比率為 3. 0,3. 4,3. 8,4. 0,4. 2,4. 4,4. 6,4. 8,5. 0,5. 2,5. 4,5. 6,5. 8,6. 0,6. 2、 6. 6 或 7. O0在本文件的背景中，輻射結構的諧振頻率優選指所述輻射結構的輸入阻抗(在與 無線電頻率系統斷開時在其內部埠處測量到)具有等於零的虛部所處的頻率。利用這種小型輻射增能器，並利用包括在遠低於所述第一諧振頻率的頻率範圍內 運行的所述輻射增能器的輻射結構，輻射結構的輸入阻抗(在無線電頻率系統被斷開時在其內部埠處測量到)含有在運行的第一頻率區域的頻率的範圍內的顯著電抗分量(電容 或電感)的特徵。也就是，輻射結構在與無線電頻率系統斷開時在所述內部埠處的輸入 阻抗針對第一頻率區域內的任何頻率具有不等於零的虛部。在一些示例中，輻射增能器為基本平面的，限定二維結構，而在其他情況下，輻射 增能器為佔據一定體積的三維結構。具體而言，在一些示例中，增能箱的最小尺寸不小於限 定帶有體積的幾何結構的所述增能箱的最大尺寸的70%、80%或甚至90%。具有帶有體積 的幾何結構的輻射增能器可有利地提高輻射結構的無線電性能，特別是在輻射增能器的最 大尺寸相對於對應於第一頻率區域的最低頻率的自由空間波長非常小的情況下。而且，提供具有帶有體積的幾何結構的輻射增能器可有利地減小其輻射器箱的其 他二維尺寸，從而獲得非常緊湊的方案。因此，在輻射增能器具有帶有體積的幾何結構的 一些示例中，優選將所述輻射結構在與所述無線電頻率系統斷開時在其內部埠處的所述 第一諧振頻率與所述第一頻率區域內的最高頻率之間的比率設定為高於4. 8或甚至高於 5. 4。在優選實施例中，輻射增能器包括導電部分。在一些情況下，所述導電部分可採用 例如但不限於包括一段或多段的導電帶、多邊形形狀(包括例如三角形、正方形、矩形、六 邊形，或甚至圓形或橢圓形即具有大量邊緣的多邊形的極限情況)、包括多個端面的多面體 形狀(也包括圓柱形或球形，即具有大量的端面的多面體的極限情況)或其組合的形式。在一些示例中，輻射增能器的導電部分可為電路分量的接觸裝置，例如集成電路 封裝或表面安裝技術(SMT)電子元件的引線、焊錫球或焊盤。在一些示例中，輻射增能器的連接點優選被定位為基本接近所述導電部分的一端 或一拐角。在一些示例中，導電部分連接到接地平面層，在其他示例中，所述導電部分不連接 到接地平面層。將輻射增能器的導電部分連接到接地平面層有效降低輻射結構在與無線電 頻率系統斷開時在其內部埠處的輸入阻抗的實數部分，由此控制輻射增能器與接地平面 層之間的能量傳遞。在另一優選示例中，輻射增能器包括限定在接地平面層中的間隙(即，不存在導 電材料)。所述間隙由限定曲線的一段或更多段限界。輻射增能器的連接點位於沿所述曲 線的第一點處。接地平面層的連接點位於沿所述曲線的第二點處，所述第二點不同於所述
點ο在一示例中，所述間隙與接地平面層的周長相交。也就是，由限界所述間隙的一段 或更多段限定的曲線是開式的。在另一示例中，所述間隙不與接地平面層的周長相交(即， 由限界所述間隙的一段或更多段限定的曲線是閉合的。在本發明的優選示例中，所述至少一個輻射增能器的主要部分(例如所述輻射增 能器的至少50 %或60 %或70 %或80 %表面)被放置在基本平行於接地平面層的一個或多 個平面上。在本文件的背景下，如果垂直於兩個表面之一的第一線和垂直於兩個表面中的 另一個的第二線之間的最小角度不大於30°、並優選不大於20°、或甚至更優選地不大於 10°，則兩個表面被視為基本平行的。在一些示例中，基本平行於所述接地平面層並包含所述輻射結構的輻射增能器的 主要部分的所述一個或多個平面優選在相對於所述接地平面層的一定高度處不大於對應於所述輻射系統的運行的第一頻率區域的最低頻率的自由波長的2 %。在一些情況下，所述 高度小於7mm，優選小於5mm，更優選小於3mm。在一些實施例中，所述至少一個輻射增能器與所述接地平面層基本共面。而且，在 一些情況下，所述至少一個輻射增能器優選嵌入與包含接地平面層的PCB相同的PCB中，這 導致輻射結構具有非常小的輪廓。在優選示例中，輻射結構被布置在無線手持或可攜裝置中，使得在輻射增能器向 包含接地平面層的平面的正交投影中沒有接地平面。在一些示例中，在輻射增能器的投影 與接地平面層之間存在一些重疊。在一些實施例中，輻射增能器的投影的lO^JO^JO^、 40%、50%、60%或甚至70%的面積與接地平面層重疊。但在一些其他示例中，輻射增能器 向接地平面層的投影完全重疊接地平面層。在一些情況下，優選使輻射增能器的正交投影的至少一部分突出超過接地平面 層，或者可替代地將接地平面從輻射增能器的投影的至少一部分移除，以調節阻抗的水平 並提高輻射結構的阻抗帶寬。該方面特別適於用於集成輻射結構的體積具有很小高度的示 例，這即是特別針對纖薄無線手持或可攜裝置的情況。在一些示例中，輻射增能器優選被定位為基本接近於接地平面層的一邊緣，優選 地所述邊緣與接地平面矩形的一側邊共用。在一些示例中，輻射增能器更優選地被定位為 基本接近於所述邊緣的一端或所述邊緣的中點。在一些實施例中，所述邊緣優選為基本矩形或細長的接地平面層的一邊緣。在一示例中，輻射增能器優選被定位為基本接近於接地平面矩形的短邊，更優選 地基本接近於所述短邊的一端或所述短邊的中點。在無線電頻率系統被斷開，輸入阻抗針 對運行的第一頻率區域的各頻率具有電容分量的情況下，當輻射結構在其內部埠處含有 特徵時，輻射增能器相對於接地平面層的這种放置特別有利。在另一示例中，輻射增能器優選被定位為基本接近於接地平面矩形的長邊，更優 選地基本接近於所述長邊的一端或所述長邊的中點。在無線電頻率系統被斷開，輸入阻抗 針對所述第一頻率區域的各頻率具有電感分量的情況下，當輻射結構在其內部埠處含有 特徵時，用於輻射增能器的這种放置特別有利。在一些其他示例中，輻射增能器優選被定位為基本接近於接地平面層的一拐角， 優選地所述拐角與接地平面矩形的一拐角相同。在本文件的背景下，如果兩個點之間的距離小於輻射系統的運行的最低頻率的 5% (更優選地小於3%、2(%、1(%或0.5(%)，則所述兩個點基本接近於彼此。採用相同方 式，如果兩個線性尺寸之差小於運行的所述最低頻率的5% (更優選地小於3%、2%、1 %或 0. 5% )，則所述兩個線性尺寸基本接近於彼此。在一些示例中，接地平面層的連接點優選被定位為接近於輻射增能器的連接點， 以有利於無線電頻率系統與輻射結構的互連。因此，以上優選針對輻射增能器的放置列出 的位置對於接地平面層的連接點的位置也是優選的。因此，在一些示例中，所述連接點被定 位為基本接近於接地平面層的一邊緣，優選為與接地平面矩形的一側邊共用的邊緣，或者 基本接近於接地平面層的一拐角，優選所述拐角與接地平面矩形的一拐角相同。接地平面 層的連接點的位置的這種選擇可有利地向流動在接地平面層上的電流提供較長的路徑，從 而降低接地平面層的輔助模式的頻率。
在一些實施例中，所述無線電頻率系統包括匹配網絡，其變換所述輻射結構的輸 入阻抗，從而至少在所述輻射系統的運行的所述第一頻率區域中提供與所述輻射系統匹配 的阻抗。所述匹配網絡可包括單個級或多個級。在一些示例中，匹配網絡包括至少兩個、至 少三個、至少四個、至少五個、至少六個、至少七個、至少八個或更多級。級包括一個或多個電路元件(例如但不限於電感器、電容器、電阻、跳線、短路、開 關、延遲線、諧振器或其他電抗或電阻元件)。在一些情況下，級在輻射系統的運行的第一頻 率區域中具有基本電感行為，另一級在第一頻率區域中具有基本電容行為，但第三級在所 述第一頻率區域中可具有基本電阻行為。級可串聯或並聯連接到另一級和/或無線電頻率系統的至少一個埠。在一些示例中，匹配網絡將串聯連接(S卩，級聯)的級與並聯連接(即，旁聯)的級 交替設置，從而形成階梯結構。在一些情況下，包括兩個級的匹配網絡形成L形結構(S卩，串 聯-並聯或並聯-串聯)。在一些其他情況下，包括三個級的匹配網絡形成Pi形結構(即， 並聯-串聯-並聯)或T形結構(即，串聯-並聯-串聯)。在一些示例中，匹配電路將具有基本電感行為的級與具有基本電容行為的級交替 布置。在一示例中，級可在輻射系統的運行的第一頻率區域中基本用作諧振電路(例 如，並聯LC諧振電路或串聯LC諧振電路)。具有諧振電路行為的級的使用針對頻率的給定 範圍允許匹配網絡的一個部分有效連接到所述匹配網絡的另一部分，並針對頻率的另一範 圍有效禁用。在一示例中，匹配網絡在至少一個級中包括至少一個有效電路元件(例如但不限 於電晶體、二極體、MEMS器件、繼電器或放大器)。在一些實施例中，匹配網絡優選包括包含一個或多個級的電抗抵消電路，所述一 個或多個級之一連接到無線電頻率系統的第一埠。在本文件的背景下，電抗抵消優選指補償輻射結構在與無線電頻率系統斷開時的 內部埠處的輸入阻抗的虛部，從而輻射系統在其外部埠處的輸入阻抗具有針對優選在 第一頻率區域內的頻率基本接近於零的虛部。在一些較不優選的示例中，所述頻率也可高 於第一頻率區域的最高頻率(但優選不高於所述最高頻率的1. 1、1. 2、1. 3或1. 4倍)或低 於第一頻率區域的最低頻率(但優選不低於所述最低頻率的0. 9、0. 8或0. 7)。而且，如果 阻抗的虛部(絕對值)不大於15歐姆、優選不大於10歐姆且更優選不大於5歐姆，則其被 視為基本接近於零。在優選實施例中，當無線電頻率系統被斷開時，輻射結構在其內部埠處含有針 對運行的第一頻率區域的各頻率具有電容分量的輸入阻抗的特徵。在該實施例中，電抗 抵消電路包括第一級，其針對輻射系統的運行的第一頻率區域的所有頻率具有基本電感行 為。更優選地，所述第一級包括電感器。在一些情況下，所述電感器可為集總電感器。所述 第一級優選與無線電頻率系統的第一埠串聯連接，所述第一埠被連接到輻射系統的輻 射結構的內部埠。在另一優選實施例中，當無線電頻率系統被斷開時，輻射結構在其內部埠處含 有針對運行的第一頻率區域的各頻率具有電感分量的輸入阻抗的特徵。在該實施例中，電抗抵消電路包括形成L形結構的第一級和第二級，所述第一級並聯連接，所述第二級串聯 連接。第一級和第二級中的每一個針對輻射系統的運行的第一頻率範圍的所有頻率具有基 本電容行為。更優選地，所述第一級和所述第二級各自包括電容器。在一些情況下，所述電 容器可為集總電容器。所述第一級優選與無線電頻率系統的第一埠並聯連接，所述第二 級連接到所述第一級。在一些實施例中，匹配網絡可進一步包括寬帶匹配電路，所述寬帶匹配電路優選 與電抗抵消電路級聯。利用寬帶匹配電路，輻射結構的阻抗帶寬可被有利地增加。這對於 第一頻率區域的相對帶寬很大的情況可能特別有利。在優選實施例中，寬帶匹配電路包括級，該級在輻射系統的運行的第一頻率區域 中基本用作諧振電路(優選為並聯LC諧振電路或為串聯LC諧振電路)。在一些示例中，匹配網絡可除了電抗抵消電路和/或寬帶匹配電路以外進一步包 括精細調諧電路(也稱為第三調諧電路)，以糾正輻射系統的輸入阻抗相對於某給定目標 規格的小變動。在優選示例中，電抗抵消電路連接到無線電頻率系統的第一埠(即，連接到輻 射結構的內部埠的埠)，精細調諧電路連接到無線電頻率系統的第二埠(即，連接到 輻射系統的外部埠的埠)。在一示例中，寬帶匹配電路被操作性地級聯在電抗抵消電路 與精細調諧電路之間。在另一示例中，匹配網絡不包括寬帶匹配電路，且電抗抵消電路直接 與精細調諧電路級聯。在一些示例中，在匹配網絡的級中的至少一些電路元件為離散的集總元件(例如 SMT元件)，在一些其他示例中匹配網絡的所有電路元件都為離散的集總元件。在一些示例 中，在匹配網絡的級中的至少一些電路元件為分布元件(例如印刷或嵌入在包含輻射結構 的接地平面層的PCB中的傳送線)，在一些其他示例中，匹配網絡的所有電路元件為分布元 件。在一些示例中，在匹配網絡的級中的至少一些或甚至所有電路元件可集成到一集 成電路中，例如CMOS集成電路或混合集成電路。在一些實施例中，無線電頻率系統可包括頻率選擇元件，例如天線共用器或濾波 器組，以分開不同頻率的電信號。在一些實施例中，無線電頻率系統包括兩個、三個、四個或更多匹配網絡和轉換矩 陣。轉換矩陣允許選擇兩個或更多匹配網絡中的一個操作性地連接到無線電頻率系統的端 口。在這些實施例中，無線電頻率系統進一步包括控制電路，以選擇匹配網絡在任何給定時 間被選定，因而向無線電頻率系統提供重新配置能力。在一些優選實施例中，切換矩陣優選連接到無線電頻率系統的第一埠(即，連 接到輻射結構的內部埠的埠)。而且，在更優選的實施例中，無線電頻率系統包括第二切換矩陣，所述第二切換矩 陣連接到無線電頻率系統的第二埠(即，連接到輻射系統的外部埠的埠)。包括這種重新配置無線電頻率系統的輻射系統可有利地使輻射系統適應不同作 業環境，或者適應無線裝置的運行的不同模式。還可以針對不同時使用的不同頻率區域允 許重新使用相同的輻射系統。例如，相同的手機通信標準可根據地理區域被分配在電磁波 頻譜的不同頻率區域中。無天線無線手持或可攜裝置可根據使用該無線裝置在任何給定時刻所在的地點，有利地選擇例如針對對應於歐洲標準、美國標準或亞洲標準的頻率區域進 行優化的匹配網絡。在一些示例中，匹配網絡的一個、兩個、三個或甚至所有級可有助於所述匹配網絡 的多於一個功能。給定級可例如有助於包括如下的組中的兩個或更多如下功能電抗抵消、 阻抗變換(優選地，所述阻抗的實數部分的變換)、寬帶匹配和精細調諧匹配。換言之，匹配 網絡的相同級可優選屬於如下電路中的兩個或三個電抗抵消電路、寬帶匹配電路和精細 調諧電路。針對多個目的使用匹配網絡的相同級可有利地減少用於無線電頻率系統的匹配 網絡所需的級和/或電路元件的數量，從而減小對集成有輻射系統的無天線無線手持或可 攜裝置的PCB的實際要求。在其他示例中，匹配網絡的每一級僅用於匹配網絡內的一個功能。當例如具有較 差容差行為、更大標稱熱關係和/或低質量因素的下端電路元件用於實現所述匹配網絡時 優選的採用這樣的選擇。在一些示例中，輻射系統能夠在無線電頻率系統的至少兩個、三個、四個、五個或 更多頻率區域中運行，所述頻率區域允許分配在手機通信、無線連接和/或廣播服務的一 個或多個標準中使用的兩個、三個、四個、五個、六個或更多頻率帶中。在一些示例中，輻射系統的運行的頻率區域(例如第一頻率區域)優選為如下之 一 824-960MHz、1710-2170MHz、2. 4-2. 5GHz、3. 4-3. 6GHz、4. 9-5. 875GHz 或 3. 1-10. 6GHz。在一些實施例中，輻射結構包括兩個、三個、四個或更多輻射增能器，所述輻射增 能器中的每一個都包括連接點，所述連接點中的每一個都與接地平面層的連接點一同限定 輻射結構的內部埠。因此，在一些實施例中，輻射結構包括兩個、三個、四個或更多輻射增 能器，以及對應的兩個、三個、四個或更多內部埠。在這種實施例中，無線電頻率系統包括 另外的埠，以被連接到輻射結構的一些或甚至所有內部埠。在一些示例中，接地平面層的相同連接點用於限定輻射結構的至少兩個或甚至所 有內部埠。在一些示例中，輻射結構包括第二外部埠，無線電頻率系統包括另外的埠，所 述另外的埠連接到所述第二外部埠。也就是，所述輻射系統含有兩個外部埠的特徵。在一些實施例中，輻射結構包括塑性支架或絕緣支架(例如由聚碳酸酯、液晶聚 合物、聚甲醛Poly Oxide Methylene)、PC-ABS或PVC製成)，其向所述輻射結構的至少一 個輻射增能器提供機械支撐。在其他情況下，所述至少一個輻射增能器依附到無線手持或 可攜裝置的塑性罩。在一些實施例中，輻射增能器可優選布置在集成電路封裝(即，用於集成電路封 裝的具有形狀因數的封裝)中。在一些實施例中，所述集成電路封裝優選包括布置在封裝內的半導體晶片或鋼 模。而且，輻射增能器優選被布置在該封裝中而不在所述半導體鋼模或晶片中。在一些情況下，集成電路封裝具有選自包括如下列表的形狀因數單列直插式 (SIL)封裝、雙列直插式(DIL)封裝、具有表面安裝技術的雙列直插式(DIL-SMT)封裝、四面 扁平封裝(QFP)封裝、方形扁平式無引腳(OFN)封裝、引腳柵格陣列(PGA)封裝、球形柵格 陣列(BGA)封裝、塑料球形柵格陣列(PBGA)封裝、陶瓷球形柵格陣列(CBGA)封裝、帶球柵 格陣列(TBGA)封裝、超級球柵陣列(SBGA)封裝、微型球柵陣列(μ BGA)封裝、小外廓封裝和無引線框架封裝。而且，在一些示例中，任何這些形狀因子可在其CSP(晶片級封裝)版 本中使用，其中半導體晶片或鋼模典型地填充高達封裝面積的85%。集成電路封裝進一步包括至少一個端子(例如但不限於盤、引腳或引線)或更優 選地多個端子。在一些優選示例中，輻射增能器的接觸點連接到集成電路封裝的端子。而且，在這 些示例中，無線電頻率系統至少部分地未被包括在集成電路封裝中。使無線電頻率系統的 至少一部分在集成電路封裝之外可向用戶提供對匹配網絡的定製化和特定電路元件的選 擇的更大的柔性，從而獲得輻射系統的希望的無線電性能。在根據本發明的一些情況下，集成電路封裝的端子可構成輻射增能器的導電部 分。在一些示例中，輻射結構的接地平面層的連接點連接到集成電路封裝的至少一個 端子。在這些示例中，集成電路封裝包括無線電頻率系統的至少一部分。使無線電頻率系 統的至少一部分在集成電路內部可允許例如有效電路分量的使用，或者具有可被配置用於 不同作業環境和條件的適配匹配網絡。在這些情況下，無線電頻率系統可優選進一步包括 控制電路，其優選被被包括在半導體晶片或鋼模中，以配置這種適配匹配網絡。


本發明的各實施例被示於附圖中。這裡示出圖1 (a)為根據本發明的包括輻射系統的無天線無線手持或可攜裝置的示例；(b) 為例示出其基本功能塊的無天線無線手持或可攜裝置的框圖。圖2為根據本發明的輻射系統的示意圖。圖3為根據本發明的用於輻射系統的無線電頻率系統的三個示例的框圖。圖4為用於輻射系統的輻射結構的示例，該輻射結構包括輻射增能器，該輻射增 能器包含導電部分(a)局部透視圖；(b)俯視平面圖。圖5為用於輻射系統的無線電頻率系統的示意圖，該輻射系統的輻射結構示於圖 4中。圖6為圖5的無線電頻率系統對圖4的輻射結構的輸入阻抗的典型阻抗變換(a) 在輻射結構在與無線電頻率系統斷開時的內部埠處的輸入阻抗；(b)在無線電頻率系統 的電抗抵消電路與輻射結構的內部埠連接之後的輸入阻抗；(c)在寬帶匹配電路與電抗 抵消電流級聯之後在輻射系統的外部埠處的輸入阻抗。圖7為在圖4的輻射結構的內部埠處的典型輸入回波損耗與在圖4的輻射結構 與圖5的無線電頻率系統互連之後在輻射系統的外部埠處獲得的典型輸入回波損耗的 比較。圖8為包括輻射增能器的輻射結構的另一示例，該輻射增能器包括導電部分(a) 局部透視圖；(b)俯視平面圖。圖9為用於輻射系統的無線電頻率系統的示意圖，該輻射系統的輻射結構示於圖 8中。圖10為的圖9的無線電頻率系統對圖8的輻射結構的輸入阻抗的典型阻抗變換 (a)在輻射結構在於無線電頻率系統斷開時的內部埠處的輸入阻抗；(b)在輻射系統的外部埠處的輸入阻抗。圖11為在圖8的輻射結構的內部埠處的典型輸入回波損耗與在圖8的輻射結 構與圖9的無線電頻率系統互連之後在輻射系統的外部埠處獲得的典型輸入回波損耗 的比較。圖12為用於輻射系統的輻射結構的示例，該輻射結構包括輻射增能器，該輻射增 能器包括間隙(a)局部透視圖；(b)俯視平面圖。圖13為用於輻射系統的無線電頻率系統的示意圖，該輻射系統的輻射結構示於 圖12中。圖14為圖13的無線電頻率系統對圖12的輻射結構的輸入阻抗的典型阻抗變換 (a)在輻射結構在與無線電頻率系統斷開時的內部埠處的輸入阻抗；(b)在無線電頻率 系統的電抗抵消電路與輻射結構的內部埠連接之後的輸入阻抗；(c)在寬帶匹配電路與 電抗抵消電路級聯之後的輸入阻抗；(d)在精細調諧電路與寬帶匹配電路級聯之後在輻射 系統的外部埠處的輸入阻抗。圖15為在圖12的輻射結構的內部埠處的典型輸入回波損耗與在圖13的輻射 結構與圖12的無線電頻率系統互連之後在輻射系統的外部埠處獲得的典型輸入回波損 耗的比較。圖16為包括導電部分的輻射增能器的示例。圖17為圖16的輻射增能器相對於輻射結構的接地平面層的一些優選放置的示 例。圖18為包括導電部分的輻射增能器的另一示例，其中所述導電部分被連接到輻 射結構的接地平面層。圖19為圖18的輻射增能器相對於輻射結構的接地平面層的一些優選放置的示 例。圖20為包括間隙的輻射增能器的示例。圖21為圖20的輻射增能器相對於輻射結構的接地平面層的一些優選放置的示 例。圖22為包括輻射增能器的優選輻射結構的示例，該輻射增能器包括間隙。圖23(a)為包括輻射增能器的另一優選輻射結構的示例，該輻射增能器包括間 隙；(b)為該輻射增能器的詳細視圖。圖M為包括輻射增能器的優選輻射結構的進一步的示例，該輻射增能器包括間 隙。圖25為包括輻射增能器的優選輻射結構的示例，該輻射增能器具有基本平坦的 導電部分。圖沈為重新構造的用於輻射系統的無線電頻率系統的示例，包括可控開關矩陣 和控制電路。圖27為重新構造的用於輻射系統的無線電頻率系統的另一示例，包括兩個可控 開關矩陣和控制電路。圖28為典型無線手持或可攜裝置的輻射結構。
具體實施例方式本發明的進一步的特徵和優點參照下文對一些優選實施例的詳細描述將變得明 顯。參照附圖對本發明的一些優選實施例的所述詳細描述僅出於例示目的而給出，絕不意 味著限制本發明的含義。圖1示出根據本發明的無天線無線手持或可攜裝置100的例示性示例。在圖Ia 中，示出無天線無線手持或可攜裝置100的分解透視圖，其包括輻射結構，該輻射結構包括 輻射增能器151和接地平面層152(其可被包括在多層PCB的層中)。無天線無線手持或可 攜裝置100還包括無線電頻率系統153，其與所述輻射結構互連。現在參照圖lb，示出無天線無線手持或可攜裝置100的框圖，根據本發明的無 天線無線手持或可攜裝置100優選的包括用戶界面模塊101、處理模塊102、存儲器模塊 103、通信模塊104和動力管理模塊105。在優選實施例中，處理模塊102和存儲器模塊103 在此已被列為單獨的模塊。然而，在另一實施例中，處理模塊102和存儲器模塊103可為在 單個模塊或多個模塊內的單獨功能體。在進一步的實施例中，無天線無線手持或可攜裝置 100的五個功能塊中的兩個或更多可為在單個模塊或多個模塊內的單獨功能體。在圖2中，描繪出根據本發明的用於無天線無線手持或可攜裝置100的輻射系統 200。輻射系統200包括輻射結構201、無線電頻率系統202和外部埠 203。輻射結構201 包括輻射增能器204，輻射增能器204包括連接點205和接地平面層206，所述接地平面層 也包括連接點207。輻射結構201進一步包括內部埠 208，其被限定在輻射增能器的連接 點205與接地平面層的連接點207之間。而且，無線電頻率系統202包括兩個埠 第一 埠 209被連接到輻射結構的內部埠 208，第二埠 210被連接到輻射系統的外部埠 203。圖3示出包括第一埠 301和第二埠 302的無線電頻率系統300的三個優選示 例的框圖。具體而言，在圖3a中無線電頻率系統300包括匹配網絡，該匹配網絡包括電抗抵 消電路303。在該示例中，電抗抵消電路的第一埠 304可被操作性地連接到無線電頻率系 統的第一埠 301，電抗抵消電路的另一埠 305可被操作性地連接到無線電頻率系統的 第二埠 302。現在參照圖北，無線電頻率系統300包括可替代的匹配網絡，其包括電抗抵消電 路303和寬帶匹配電路330，該寬帶匹配電路330優選與電抗抵消電路303級聯。也就是， 寬帶匹配電路的埠 331被連接到埠 305。在該示例中，埠 304被操作性地連接到無線 電頻率系統的第一埠 301，而寬帶匹配電路的另一埠 332被操作性地連接到無線電頻 率系統的第二埠 302。圖3c描繪出包括又一可替代匹配網絡的無線電頻率系統300的進一步的示例，所 述匹配網絡除了電抗抵消電路303和寬帶匹配電路330以外還包括精細調諧電路360。所 述三個電路優選級聯，其中電抗抵消電路的埠(具體而言埠 304)被連接到無線電頻率 系統的第一埠 301，精細調諧電路的埠 362被連接到無線電頻率系統的第二埠 302。 在該示例中，寬帶匹配電路330被操作性地互連在電抗抵消電路303與精細調諧電路360 之間(即，埠 331被連接到埠 305，埠 332被連接到精細調諧電路360的埠 361)。圖4示出在824MHz與960MHz之間的電磁波頻譜的第一頻率區域中操作的適用於輻射系統的輻射結構的優選示例。包括這種輻射系統的無天線無線手持或可攜裝置可優選 運行GSM850和GSM 900手機通信標準(即，兩個不同的通信標準)。輻射結構400包括輻射增能器401和接地平面層402。在圖4b中，示出與接地平 面層402關聯的接地平面矩形450的俯視平面圖。在該示例中，由於接地平面層402具有 基本矩形的形狀，因此其接地平面矩形450易於實現為所述接地平面層402的矩形周長。接地平面矩形450具有約IOOmm的長側和約40mm的短側。因此，根據本發明的一 方面，接地平面矩形450的長側與對應於第一頻率區域的最低頻率(即，824MHz)的自由空 間波長之間的比率優選大於0. 2。而且，所述比率優選還小於1. 0。在該示例中，輻射增能器401包括導電部分，其含有包括六個端面的多面體形狀 的特徵。而且，在該情況下，所述六個端面為具有約5mm邊長的基本正方形，這意味著所 述導電部分為正六面體。在該情況下，輻射增能器401的導電部分不被連接到接地平面層 402。用於輻射增能器401的增能箱451與所述輻射增能器401的外部面積一致。在圖4b 中，示出輻射結構400的俯視平面圖，其中增能箱451的頂端面可被觀察到。根據本發明的一方面，輻射增能器401的最大尺寸(所述最大尺寸為增能箱451 的最大邊)優選小於對應於輻射結構400的運行的第一頻率區域的最低頻率的自由空間波 長的1/50。特別的，所述最大尺寸還優選大於所述自由空間波長的1/180。在圖4中，輻射增能器401相對於接地平面層布置，從而輻射增能器401的上端面 和底端面基本平行於接地平面層402。而且，所述底端面優選與接地平面層402共面。利用 這種設置結構，輻射增能器401相對於接地平面層的高度不大於對應於第一頻率區域的最 低頻率的自由空間波長的2%。在輻射結構400中，輻射增能器401突出超過接地平面層402。也就是，輻射增能 器401相對於接地平面層402布置，使得在輻射增能器401向包含接地平面層402的平面 上的正交投影中沒有接地平面。輻射增能器401被定位為基本接近於接地平面層402的邊 緣，特別是接近於基本矩形的接地平面層402的短邊，更精確而言，輻射增能器401被定位 為基本接近於所述接地平面層402的拐角。輻射增能器401包括位於輻射增能器401的底端面的右下拐角的連接點403。相 應地，接地平面層402還包括基本位於接地平面層402的右上拐角的連接點404。輻射結構 400的內部埠被限定在連接點403與連接點404之間。輻射增能器401的非常小的尺寸導致所述輻射結構400具有在遠高於第一頻率區 域內的各頻率的頻率下的第一諧振頻率。在該情況下，輻射結構400在其內部埠(在沒 有連接到其的無線電頻率系統時)處測量的第一諧振頻率與第一頻率區域內的最高頻率 之間的比率優選大於4. 2。利用這種小尺寸的輻射增能器401，在內部埠處測量的輻射結構400的輸入阻 抗含有在第一頻率範圍內的各頻率內的顯著電抗分量的特徵，具體而言為電容分量。這可在圖6a中觀察到，其中曲線600表示在沒有無線電頻率系統被連接到其內部 埠時，天線結構400基於頻率的典型複雜阻抗的史密斯圖。具體而言，點601對應於在第 一頻率區域的最低頻率下的輸入阻抗，點602對應於在第一頻率區域的最高頻率下的輸入 阻抗。曲線600位於史密斯圖的下半部，其指示出所述輸入阻抗針對第一頻率範圍的所有頻率(即，在點601與點602之間)具有電容分量(即，輸入阻抗的虛部具有負值)。圖5為適於與圖4的輻射結構互連的無線電頻率系統的示意圖，以提供與運行的 第一頻率區域內的合成輻射系統匹配的阻抗。無線電頻率系統500包括連接到輻射結構400的內部埠的第一埠 501以及連 接到輻射系統的外部埠的第二埠 502。在該示例中，無線電頻率系統500進一步包括匹 配網絡，其包括電抗抵消電路507和寬帶匹配電路508。電抗抵消電路507包括一個級，該級包括單個電路元件504，該電路元件504串聯 布置並含有在第一頻率區域內的基本電感行為的特徵。在該特定示例中，電路元件504為 集總電感器。電抗抵消電路507的電感行為優選補償輻射結構400的輸入阻抗的電容分量。這種效果可在圖6中觀察到，其中輻射結構400的輸入阻抗(圖6a中的曲線600) 被電抗抵消電路變換為具有在第一頻率區域內基本接近於零的虛部的阻抗(見圖6b)。圖 6b中的曲線630對應於輸入阻抗，如果寬帶匹配電路508被移除且所述第二埠 502直接 連接到埠 503，則該輸入阻抗會在無線電頻率系統的第二埠 502處觀察到。所述曲線 630在位於點601與點602之間的點631處穿過史密斯圖的水平軸線，這意味著輸入阻抗具 有針對優選在第一頻率區域的最低頻率和最高頻率之間的頻率等於零的虛部。寬帶匹配電路508也包括一級並與電抗抵消電路507級聯。寬帶匹配電路508的 所述級包括兩個電路元件第一電路元件505為集總電感器，第二電路元件506為集總電容 器。電路元件505和506 —同形成並聯LC諧振電路(即，寬帶匹配電路508的所述級基本 用作在運行的第一頻率區域內的諧振電路)。比較圖6b與圖6c，可以注意到，寬帶匹配電路508具有「封閉(closing in) 」曲 線630端部的有益效果(即，曲線630變換為另一曲線660，該另一曲線660含有在史密斯 圖的中心附近的小型閉環的特徵)。因此，合成曲線660呈現出在頻率的較寬範圍內與50 歐姆的參照阻抗相關的電壓駐波比(VSWR)3 1內的輸入阻抗(現在，在第二埠 502處、 或者等同於在輻射系統的外部埠處測量到)。可替代地，圖5的無線電頻率系統對圖4的輻射結構的效果可就輸入回波損耗而 言進行比較。在圖7中，曲線700(點劃線)表示在無線電頻率系統500未被連接到所述內 部埠時輻射結構400在其內部埠處觀察到的典型輸入回波損耗。由所述曲線700清晰 可見，輻射結構400在第一頻率範圍內不匹配，輻射增能器401在所述第一頻率範圍內不諧 振。另一方面，曲線710 (實線)對應於由於無線電頻率系統500與輻射結構400互連造成 的在輻射系統的外部埠處的輸入回波損耗。無線電頻率系統變換輻射結構400的輸入阻 抗，從而提高在第一頻率區域內匹配的阻抗。曲線710示出輻射系統如何呈現出在第一頻 率區域(由曲線710上的點701和702限界)中的好於_6dB的回波損耗，從而可以使輻射 系統提供針對GSM850和GSM900標準的操作性。根據本發明的輻射結構的另一優選實施例被公開在圖8中，其中輻射結構800包 括輻射增能器801和接地平面層802。輻射結構800將被使用在能夠運行GSM900手機通信 標準(即，第一頻率區域從880MHz延伸到960MHz)的輻射系統中。輻射結構800非常類似於已結合圖4論述的輻射結構400。例如，接地平面層802 的尺寸以及輻射增能器801的形狀和尺寸都與輻射結構400中的相應部分相同。而且，與 接地平面層802關聯的接地平面矩形850和與輻射增能器801關聯的增能箱851以與圖4中的示例相同的方式被限定。然而，輻射增能器801相對於接地平面層802的放置不同於圖4中所示。在輻射 結構400中，輻射增能器401突出超過接地平面層402 ；在輻射結構800中，輻射增能器801 向包含接地平面層802的平面上的投影與接地平面層802完全重疊。這可在圖8b中的輻 射結構800的俯視平面圖中觀察到，其中增能箱851向接地平面層802上的投影在接地平 面矩形850內部。儘管輻射增能器801位於接地平面層802上方，但所述輻射增能器801不被連接 到所述接地平面層802。輻射結構800的內部埠被限定在輻射增能器801的連接點與接 地平面層802的連接點之間。現在參照圖9，其描繪出適用於與輻射結構800互連的無線電頻率系統900的示意 圖。無線電頻率系統900包括匹配網絡、第一埠 901 (待被連接到輻射結構800的內部端 口)和第二埠 902(與合成輻射系統的外部埠相連)。匹配網絡包括與圖5中所示的示 例相同的電抗抵消電路910和寬帶匹配電路911，並還包括精細調諧電路912。電抗抵消電路910被連接到第一埠 901，精細調諧電路912被連接到第二埠 902。寬帶匹配電路911被操作性地連接在電抗抵消電路910與精細調諧電路912之間，從 而所述三個電路級聯。輻射結構800在其內部埠處測量到的輸入阻抗(沒有無線電頻率系統900)具 有含有重要電容分量的特徵的虛部。在圖IOa中，所述輸入阻抗由曲線1000表示，其針對 第一頻率區域的所有頻率明顯位於史密斯圖的下半部分(由曲線1000的點1001和點1002 之間的間隙表示)。因此，電抗抵消電路910包括具有基本電感行為(特別是集總電感器) 的電路元件903。寬帶匹配電路911類似於用於無線電頻率系統500的寬帶匹配電路，並包括一個 級，該級基本上用作包括並聯連接的電感器904和電容器905的LC並聯諧振電路。精細調諧電路912將另外兩級加入無線電頻率系統900的匹配網絡中。所述兩級 形成L形結構，其具有串聯的電感器906和並聯地電容器907。在該特殊示例中，精細調諧 電路912提供阻抗的另外變換，以獲得匹配在第一頻率區域中的所需水平的阻抗。圖IOb示出無線電頻率系統900對輻射結構800的輸入阻抗上的效果，其中曲線 1050對應於通過輻射結構800和無線電頻率系統900的互連獲得的在輻射系統的外部埠 處觀察到的輸入阻抗。由於電抗抵消電路910、寬帶匹配電路911和精細調諧電路912的貢 獻，曲線1000變換為曲線1050，曲線1050含有在史密斯圖的中心附近的閉環的特徵。相同的典型結果就輸入回波損耗而言示於圖11中。無線電頻率系統900將曲線 1100(點劃線)變換為曲線1110(實線)，曲線1100對應於當無線電頻率系統900沒被連 接到所述內部埠時輻射結構800在其內部埠處觀察到的輸入回波損耗，曲線1110對應 於通過所述無線電頻率系統900與輻射結構800的互連造成的在輻射系統的外部埠出的 輸入回波損耗。所述曲線1110含有針對第一頻率區域(由曲線1110上的點1101和1102 限界)的所有頻率的好於_4dB的回波損耗的特徵。圖12示出在923MHz與969MHz之間的電磁波頻譜的第一頻率區域中運行的適用 於輻射系統的輻射結構的另一優選示例。輻射結構1200包括輻射增能器2000和接地平面層2010，具有基本矩形的形狀。在圖12b中，示出於接地平面層2010關聯的接地平面矩形1250，在該示例中其對應於所述 接地平面層2010的矩形周長。根據本發明，接地平面矩形1250具有長側和短側，所述長側 與對應於第一頻率區域的最低頻率之間的比率優選大於0. 16。而且，所述比率優選還小於 1. 2。在該示例中，輻射增能器2000包括限定在接地平面層2010中的間隙。所述輻射 增能器2000的更近視圖被提供在圖20a中。輻射增能器2000的所述間隙具有由限定曲線 的多段(段2001、2002和2003)限界的多邊形形狀。輻射增能器2004的連接點位於沿所 述曲線的第一點(具體而言在段2003上的點)處，接地平面層2011的連接點位於沿所述 曲線的第二點(具體而言在段2001上的點)處。根據本發明，在一些示例中，與在該特殊 示例中相同，輻射增能器2004的連接點和接地平面層2011的連接點位於輻射增能器2000 的間隙的相對側的兩段上。輻射結構1200的內部埠因此被限定在輻射增能器2004的連 接點和接地平面層2011的連接點之間。在該示例中，所述間隙與接地平面層的周長相交，這意味著限界所述間隙的曲線 是開式的。由圖20a可見，段2001和2003與接地平面層2010的周長相交。在輻射結構1200中使用輻射增能器2000導致有利的平面方案，從而簡化其在無 線手持或可攜裝置中的集成。在該示例中，用於輻射增能器2000的增能箱1251為基本平 面的(即，其尺寸之一基本接近於零)。而且，由於輻射增能器2000的間隙具有基本正方形 的形狀，因此增能箱1251包含段2001,2002和2003。根據本發明的一方面，輻射增能器2000的最大尺寸(所述最大尺寸為增能箱1251 的最大邊)優選小於對應於輻射結構1200的運行的第一頻率區域的最低頻率的自由空間 波長的1/40。另外，在該示例中所述最大尺寸還優選大於所述自由空間波長的1/250。利用這種小尺寸的輻射增能器2000，輻射結構1200含有在遠高於第一頻率區域 的各頻率的頻率下的第一諧振頻率的特徵，因此輻射結構1200在其內部埠處測量到的 輸入阻抗(無線電頻率系統沒有連接到其)具有在所述第一頻率區域的各頻率內的顯著電 抗分量，具體而言電感分量。在該情況下，輻射結構1200在其內部埠(在沒有連接到其 的無線電頻率系統時)處測量的第一諧振頻率與第一頻率區域內的最高頻率之間的比率 優選大於5.0。在輻射結構1200中，輻射增能器2000相對於接地平面層2010定位，使得輻射增 能器2000的間隙與接地平面層2010的邊緣(具體而言基本矩形的接地平面層2010的長 邊)相交。更精確而言，輻射增能器2000被定位為基本接近於所述長邊的中點。圖13描繪出適用於與輻射結構1200互連的無線電頻率系統1300的示意圖。無 線電頻率系統1300包括匹配網絡、第一埠 1301(待被連接到輻射結構1200的內部埠) 和第二埠 1302 (與合成輻射系統的外部埠相連)。在該示例中，匹配網絡包括級聯的電 抗抵消電路1310、寬帶匹配電路1311和精細調諧電路1312。輻射結構1200在其內部埠處測量到的輸入阻抗(沒有無線電頻率系統1300) 具有含有顯著電感分量的特徵的虛部，這可由圖14a中觀看到。所述輸入阻抗由曲線1400 表示，其針對第一頻率區域的所有頻率位於史密斯圖的上半部分(由曲線1400的點1401 和點1402之間的間隙表示)。電抗抵消電路1310被連接到第一埠 1301並包括兩個級，所述兩個級具有基本電容行為且由並聯的電容器1301和串聯的電容器1304形成L形結構。電抗抵消電路1310 的電容行為有利地補償輻射結構1200的輸入阻抗的電感分量，從而將曲線1400(圖14a) 變換為曲線1420(圖14b)。所述曲線1420對應於一輸入阻抗，如果寬帶匹配電路1311和 精細調諧電路1312被移除且所述第二埠 1302被直接連接到埠 1320，該輸入阻抗可在 第二埠 1302處觀察到。事實上，曲線1420在位於點1401和點1402之間的點1421處穿 過史密斯圖的水平軸線(即，輸入阻抗的虛部等於零)。寬帶匹配電路1311與電抗抵消電路1310級聯，且在布局上類似於已結合圖5和 圖9論述的寬帶匹配電路。同樣，寬帶匹配電路1311包括一個級，該級基本上用作包括並 聯連接的電容器1305和電感器1306的LC並聯諧振電路。寬帶匹配電路1311進一步變換天線結構的輸入阻抗，並將曲線1420轉變為曲線 1440，所述曲線1440為如果精細調諧電路1312被移除且所述第二埠 1302被直接連接到 埠 1321的話可在第二埠 1302處觀察到的輸入阻抗。曲線1440含有遺憾的朝向史密 斯圖的上半部移位的小型閉環的特徵。如果所述閉環居中地位於史密斯圖的中心，則可在 較寬範圍的頻率上獲得匹配的陽抗。最後，精細調諧電路1312級聯在寬帶匹配電路1311與第二埠 1302之間，並包 括一個級，該級具有針對第一頻率區域的所有頻率的基本電容行為。具體而言，所述級包括 串聯的電路元件(集總電容器1307)。精細調諧電路1312提供用於使曲線1440的閉環在 史密斯圖的中心重新居中所需的輸入阻抗的另外變換。在圖14d中，曲線1460表示在第二 埠 1402處或等同地在輻射系統的外部埠處測量到的輸入阻抗。所述曲線1460得到用 於向輻射系統在其第一頻率區域中提供操作性所需的VSWR的水平。現在參照圖15，其示出在無線電頻率系統1300斷開時在輻射結構1200的內部端 口處觀察到的典型輸入回波損耗(見點劃線的曲線1500)與由於所述無線電頻率系統1300 與輻射結構1200互聯導致的在輻射系統的外部埠處的典型輸入回波損耗(見實線的曲 線1510)之間的比較。無線電頻率系統1300的存在基本提高針對第一頻率區域的所有頻 率(在附圖中由曲線1510上的點1501和點1502限界)的輻射結構1200的回波損耗。圖16示出包括導電部分的輻射增能器的三個優選示例。每個輻射增能器1600、 1630、1660可有利地在接地平面層1610上激發輻射模式。在這些示例中，輻射增能器1600、 1630、1660優選沒被連接到接地平面層1610。圖16a描繪出包括導電部分的輻射增能器1600，該導電部分含有包括多個端面的 多面體形狀的特徵。更精確而言，所述導電部分採用具有六個基本正方形的端面的正六面 體的形狀。但是，其他多面體形狀也可以。在該特殊示例中，輻射增能器的端面中的兩個(即，頂端面1601和底端面1602) 基本平行於接地平面層1610，這可通過將所述輻射增能器1600安裝在無線裝置的PCB (具 體而言還包括接地平面層1610的PCB)上而有利於將輻射增能器1600集成到無線手持或 可攜裝置中。然而，在其他示例中，輻射增能器1600可不必基本平行於接地平面層1610。在該情況下，與所述輻射增能器1600關聯的增能箱與輻射增能器1600的外表面 一致。由於所述增能箱的最小尺寸不小於所述增能箱的最大尺寸的90%，因此輻射增能器 1600完全利用了佔據一定體積的三維結構。輻射增能器1600還包括優選被定位為基本接近於輻射增能器1600的拐角的連接點1603，所述拐角具體而言也為底端面1602的拐角。所述連接點1603與接地平面層1611 的連接點一同限定輻射結構的內部埠。圖16b示出包括導電部分的輻射增能器1630，導電部分也含有多面體形狀的特 徵。在該示例中，所述導電部分採取平行六面體的形式，該平行六面體具有基本正方形的頂 端面、底端面和四個基本矩形的側端面。然而，用於頂端面和底端面和/或側端面的其他形 狀也是可以的(例如但不限於三角形、五邊形、六邊形、八邊形、圓形或橢圓形)。而且，輻 射增能器的導電部分也可成形為具有圓形或橢圓形頂端面和底端面的圓柱形。輻射增能器 1630的導電部分相對於接地平面層安裝，使得所述輻射增能器1630的導電部分的頂端面 和底端面基本平行於接地平面層1610。如同圖16a中的示例，與輻射增能器1630關聯的增能箱也與輻射增能器1630的 外表面一致。然而在圖16b的情況下，與輻射增能器1630關聯的增能箱的最小尺寸遠小於 所述增能箱的最大尺寸的70%。因此，雖然輻射增能器1630不是平面的(即二維的)，但 其無法完全利用三維結構的優勢。輻射增能器1630進一步包括被定位為基本接近於輻射增能器1630的拐角的連接 點1631，其與接地平面層1611—同限定輻射結構的內部埠。在圖16c中，其示出也包括導電部分的輻射增能器1660。所述導電部分包括導電 多邊形形狀1661，其為基本正方形且以相對於接地平面層1610的預定高度基本平行於接 地平面層1610布置。在其他示例中，導電多邊形形狀1661可不同地成形(例如，成形為具 有相同或不同長度的不同數目的側邊的多邊形，或成形為圓形或橢圓形)。所述導電部分進一步包括導電帶1662，其具有基本細長形狀且兩個端部含有如下 特徵導電帶1662的第一端被連接到導電多邊形形狀1661 ；導電帶1662的第二端包括連 接點1663，其與接地平面層1611的連接點一同限定輻射結構的內部埠。在該示例中，導 電帶1662基本平行於接地平面層1610布置。由圖16中的任意輻射增能器1600、1630、1660與接地平面層1610的組合導致的 輻射結構含有一輸入阻抗的特徵，該輸入阻抗(在沒有無線電頻率系統的情況下在輻射結 構的內部埠處測量到)具有帶有顯著電容分量的虛部。因此，這種輻射結構可有利地與 諸如圖5或圖9中的無線電頻率系統互連。現在參照圖17，其示出圖16的輻射增能器相對於輻射結構的接地平面層的一些 優選放置。具體而言，圖17a示出輻射結構1700包括輻射增能器1660和接地平面層1610。 接地平面層1610含有具有長邊1701和短邊1702的基本矩形形狀的特徵。在該示例中，輻 射增能器1660相對於接地平面層1610基本居中地布置。也就是，輻射增能器1660基本上 接近於由相交的第一線1703(垂直於長邊1701並在其中點穿過所述長邊1701)和第二線 1704(垂直於短邊1702並在其中點穿過所述短邊1702)限定的接地平面層1610的點。因 此，在該示例中，輻射增能器1660向包含接地平面層1610的平面上的投影與接地平面層 1610完全重合。圖17b示出類似於圖17a的輻射結構1720，但其中輻射增能器1660已相對於接 地平面層1610布置為使得輻射增能器基本接近於長邊1701的中點。因此，在該輻射結構 1720中，輻射增能器1660向包含接地平面層1610的平面上的投影的大約僅50%的面積與接地平面層1610重疊。當需要在接地平面層1610上激發輻射模式時(其中電流基本上相 對於短邊1702對準)，諸如圖17b中的輻射結構可能是有利的。圖17c和圖17d示出兩個另外的輻射結構，其包括被定位為基本接近於短邊1702 的輻射增能器1630。在輻射結構1740的情況下，輻射增能器1630優選位於接地平面層 1610的一拐角上，所述拐角由相交的長邊1701和短邊1702限定。另一方面，在輻射結構 1760中，輻射增能器被定位為基本接近於短邊1702的中點。最後，圖17e示出輻射結構1780，其類似於圖17d中的輻射結構，但是用輻射增能 器1600代替。在該示例中，優選地將輻射增能器1600突出超過短邊1702，從而避免輻射增 能器1600向接地平面層1610的平面上的投影與接地平面層1610之間的任何重疊。儘管圖17a至圖17e示出使用如圖16a至圖16c中描述的輻射增能器的輻射結構 的一些示例，但根據本發明的其他可能的實施例可用圖16a至圖16c中所示的任何其他輻 射增能器代替圖17a至圖17e中所示的特殊輻射增能器而得到。現在參照圖18，其示出輻射增能器的另一示例。輻射增能器1800包括導電部分， 該導電部分包括多個導電帶。在附圖中，所述導電部分包括三個導電帶，但在其他示例中所 述導電帶可包括多於或少於三個的導電帶。如圖18所示，第一導電帶1801和第三導電帶 1803被布置為基本垂直於接地平面層1810。第二帶1802被布置為基本平行於接地平面層 1810並連接到另外兩個導電帶，從而第二導電帶1802的第一端被連接到第一導電帶1801 的第一端，且第二導電帶1802的第二端被連接到第三導電帶1803的第一端。在該示例中，輻射增能器1800的所述導電部分被連接到接地平面層1810。為此目 的，第三導電帶1803的第二端被連接到接地平面層1810。輻射增能器包括位於第一導電帶1801的第二端的連接點1804，所述連接點1804 與接地平面層1811的連接點一同限定輻射結構1820的內部埠。當希望使輻射結構含有 在內部埠 1820處的輸入阻抗具有針對第一頻率區域的所有頻率的正虛部的特徵(S卩，所 述虛部為電感分量)時，這種輻射增能器1800可能是有利的。圖19示出輻射增能器1800相對於接地平面層1810的一些優選放置。接地平面 層1810含有具有長邊1901和短邊1902的基本矩形形狀的特徵。在圖19a中，其示出輻射結構1900，其中輻射增能器1800被布置為基本接近於接 地平面層1901的長邊。更精確而言，輻射增能器1800基本接近於所述長邊1901的中點。 而且，輻射增能器1800的第二導電帶1802基本平行於接地平面層1902的短邊定向，從而 第一導電帶1801比第三導電帶1803更接近於長邊1901。這種設置結構呈現的優勢在於提 供能量在輻射增能器與接地平面層之間的耦合。圖19b示出輻射結構1920的另一示例，其中輻射增能器1800也如先前的情況一 樣被布置為基本接近於長邊1901。然而，現在輻射增能器1800優選位於接地平面層的拐角 (所述拐角由相交的長邊1901和短邊1902限定)，其第二導電帶1802基本平行於接地平 面層1901的長邊定向。也就是，輻射增能器1800被布置為使得第一導電帶1801比第三導 電帶1803更接近於接地平面層1810的所述拐角。圖19c示出進一步的包括輻射增能器1800的輻射結構1940，輻射增能器1800仍 然被布置為使得其第二導電帶1802如同圖19b —樣基本平行於接地平面層的長邊1901定 向。然而，現在輻射增能器1800被布置為基本接近於接地平面層的短邊1902，更精確而言近似位於所述短邊1902的中點。另外，輻射增能器的第一導電帶1801比第三導電帶1803 更接近於短邊1902。輻射增能器1800在輻射結構1960中的另一可能放置如圖19d所示，其中輻射增 能器1800基本居中地位於接地平面層1810上。如同先前的示例，優選將所述輻射增能器 1800布置為使得其第二導電帶1802基本平行於接地平面層的長邊1901對齊。圖19e示出稍微不同的輻射結構，其包括受圖18中示出的輻射增能器啟示的輻射 增能器。輻射結構1980包括輻射增能器1800』，該輻射增能器1800』包括具有三個導電帶 1801』、1802』、1803』的導電部分。不同於先前的示例，輻射增能器1800』與接地平面層1810 共面，從而可以將輻射增能器1800』和接地平面層1810嵌入在同一 PCB中。導電帶1801』包括連接點，該連接點與接地平面層1810的連接點一同限定輻射結 構1820，的內部埠。導電帶1803』被連接到接地平面層1810。導電帶1802，將導電帶 1801，與導電帶1803，相連。可以觀察到，輻射增能器1800』突出超過接地平面層1902的短邊，從而在所述輻 射增能器1800』向包含接地平面層1810的平面上的投影中沒有接地平面。而且，輻射增能 器1800』優選位於接地平面層1810的拐角上(具體而言，由相交的長邊1901和短邊1902 限定的拐角)，並且導電帶1803』比導電帶1801』更接近於所述拐角。儘管圖19a至圖19e示出使用如圖18描述的輻射增能器的輻射結構的一些示例， 根據本發明的其他可能實施例可將輻射增能器1800重新定向為使其第二導電帶1802相對 於接地平面層1810的給定邊緣對準而得出，或者通過將輻射增能器1800替換為其共面等 價物(例如輻射增能器1800』 )而得到。在圖20中，其示出包括間隙的輻射增能器的兩個示例。圖20a中的輻射增能器 2000已結合圖12的輻射結構進行論述。在圖20b中描繪出可替代輻射增能器，其中輻射增 能器2050包括由限定閉合曲線(與接地平面層2010的周長不相交的曲線)的多段限界的 間隙。在該示例中，段2051-2054限界具有多邊形形狀(實際上為正方形的形狀)的間隙。輻射增能器2050包括位於沿限界所述間隙的曲線的第一點處的連接點2055。具 體而言，所述連接點2055位於段2053的一點上。接地平面層2010還包括連接點2011，所 述連接點2011位於沿所述曲線的第二點處，更精確而言位於段2051的一點上。儘管不總是 要求，但輻射增能器2055的連接點和接地平面層2011的連接點優選位於輻射增能器2050 的所述間隙的相對側的段上(分別為段2053和段2051)。當然，圖20a和圖20b示出輻射增能器的兩個示例。其他可能的示例可包括不同 數量的段以限界間隙(例如，兩個、三個、四個、五個、六個或更多個)，和/或所述段可為直 的、曲線的或其組合。圖21示出輻射增能器2000和2050相對於接地平面層2010的一些優選放置。接 地平面層2010含有具有長邊2101和短邊2102的基本矩形形狀的特徵。在圖21a中，其示出類似於圖12中所示的輻射結構2100，但其中使用輻射增能器 2050代替。所述輻射增能器2050被布置為基本接近於接地平面層2101的長邊。具體而 言，輻射增能器2050基本接近於所述長邊2101的中點。在該示例中，段2051和2053(即， 包含連接點的段)被布置為使得它們基本平行於接地平面層2102的短邊。這種設置結構 有利於在接地平面層2010上適當的激發輻射模式。
圖21c示出輻射結構2140，其也包括如圖21a中的輻射增能器2050，但其中所述 輻射增能器2050被布置為相對於接地平面層2010基本居中。也就是，輻射增能器2050基 本接近於由相交的第一線2103(垂直於長邊2101並在其中點處穿過所述長邊2101)和第 二線2104(垂直於短邊2102並在其中點處穿過所述短邊2102)限定的接地平面層2010的 點。同樣，在輻射結構2140中，段2051和2053(即，包含連接點的段)被布置為使得它們 基本平行於接地平面層2102的短邊。圖21b示出包括輻射增能器2000的另一輻射結構2120，輻射增能器2000被放置 為與接地平面層的短邊2102相交近似在所述短邊2102的中點。可替代地，圖21d中的輻 射結構2160包括輻射增能器2000，其被布置為與接地平面層的另一長邊2105相交。現在， 輻射增能器2000優選被定位為基本接近於接地平面層的拐角(所述拐角為由相交的長邊 2105和短邊2102限定)。圖22至圖M示出包括輻射增能器的輻射結構的一些進一步的示例，所述輻射增 能器包括間隙。現在參照圖22，輻射結構2200包括輻射增能器2201和基本矩形的接地平面層 2202。在該示例中，輻射增能器2201包括具有蜿蜒形狀的間隙。所述間隙由限定曲線的多 段限界，該曲線包括多餘十個(10)段，且與接地平面層2202的周長相交(S卩，曲線是開式 的)。圖M示出輻射結構MOO的另一示例，其包括輻射增能器MOl和接地平面層 M02。輻射增能器MOl包括具有U形的間隙。所述間隙由限定曲線的多段限界，該曲線與 接地平面層的周長M02相交(即，該曲線是開式的)。在該示例中所述曲線包括七個(7) 段。在圖23中描繪出進一步的示例，其中輻射結構2300具有輻射增能器2301和基本 矩形的接地平面層2302。輻射增能器2301包括內部間隙2303、外部間隙2305和將所述內 部間隙2303與所述外部間隙2305分開的導電帶2304。導電帶2304含有休伯特曲線啟示 的形狀的特徵。內部間隙2303由段2310-2312和導電帶2304的多個段限界，從而限定與 接地平面層2302的周長相交的曲線。輻射增能器2301包括位於沿所述曲線的第一點處的連接點2306，所述第一點位 於導電帶2304的一端。接地平面層2302還包括位於沿限界內部間隙2303的所述曲線的 第二點處的連接點2307，具體而言所述第二點基本接近於段2310的一端。在這些示例中，輻射增能器2201、2301、M01相對於接地平面層2202、2302、M02 布置為使得所述輻射增能器2201、2301、M01被定位為基本接近於接地平面層2202、2302、 M02的長邊，具體而言相對於所述長邊基本居中。當輻射結構的輸入阻抗具有電感分量時， 這種設置結構特別有利。然而，用於輻射增能器2201、2301、M01的其他布置也是可以的。而且，這些輻射增能器2201、2301、M01的連接點優選位於限界所述輻射增能 器2201、2301、M01的間隙的曲線的第一段的點上，所述第一段與接地平面層2202、2302、 M02的周長相交。類似地，接地平面層的連接點優選被定位在所述曲線的第二段的點上，所 述第二段與所述第一段相對，所述第二段也與接地平面層2202、2302、M02的周長相交。這些輻射結構2200、2300、M00含有具有帶有電感分量的虛部的輸入阻抗(當與 無線電頻率系統斷開時在其內部埠處測量到)的特徵。因此，這種輻射結構可有利地與
權利要求
[接上頁] (30)優先權數據P200930499 2009. 07. 24 ES61/086838 2008. 08. 07 US 61/142523 2009. 01. 05 US
1.一種無天線無線手持或可攜裝置(100)包括用戶界面模塊(101)、處理模塊 (102)、存儲器模塊(103)、通信模塊(104)和動力管理模塊(10 ；所述通信模塊(104)包 括能夠傳送和接收第一頻率區域內的電磁波信號的輻射系統O00)；所述輻射系統(200) 包括輻射結構001)，該輻射結構O01)包括或由以下部分組成包括連接點(207)的至 少一個接地平面層006)、包括連接點(20 和內部埠(208)的至少一個輻射增能器 004)，其中所述內部埠(208)被限定在所述至少一個輻射增能器O04)的所述連接點 (205)與所述至少一個接地平面層O06)的所述連接點(207)之間；其中接地平面矩形 (450)被限定為包圍所述至少一個接地平面層O06，402)的最小尺寸的矩形，從而所述接 地平面矩形G50)的側邊正切於所述至少一個接地平面層(206，402)的至少一個點，其中 所述接地平面矩形G50)的一側與對應於所述第一頻率區域的最低頻率的自由空間波長 之間的比率大於0. 1，從而所述接地平面層支持輻射模式；其中所述至少一個輻射增能器 (204)在傳送時將電磁能從無線電頻率系統(20 耦合到所述接地平面層006)，並在接收 時從所述接地平面層(206)耦合到所述無線電頻率系統O02)；其中所述至少一個輻射增 能器(204)具有最大尺寸，該最大尺寸小於對應於所述第一頻率區域的最低頻率的自由空 間波長的1/30 ；所述輻射系統(200)進一步包括無線電頻率系統(202)和外部埠(203)； 所述無線電頻率系統(202)包括連接到所述輻射結構O01)的所述內部埠(208)的第一 埠(209)以及連接到所述輻射系統O00)的所述外部埠(203)的第二埠(210)；其中所述輻射結構O01)的在所述內部埠(208)處的輸入阻抗在與所述無線電頻率 系統Q02)斷開時具有虛部，其對於所述第一頻率區域的任何頻率都不等於零；並且其中 所述無線電頻率系統(202)修改所述輻射結構O01)的阻抗，從而在所述輻射系統(200) 的運行的所述第一頻率區域內提供與所述輻射系統O00)匹配的阻抗。
2.根據權利要求1所述的無天線無線裝置，其中所述接地平面矩形G50)的一側與對 應於所述第一頻率區域的最低頻率的自由空間波長之間的比率大於0. 2。
3.根據權利要求2所述的無天線無線裝置，其中所述接地平面矩形050)的一側與對 應於所述第一頻率區域的最低頻率的自由空間波長之間的比率小於1. 0。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的無天線無線裝置，其中所述至少一個輻射增能 器G01)具有最大尺寸，該最大尺寸小於對應於所述第一頻率區域的最低頻率的自由空間 波長的1/50。
5.根據權利要求4所述的無天線無線裝置，其中所述至少一個輻射增能器001)具有 最大尺寸，該最大尺寸大於對應於所述第一頻率區域的最低頻率的自由空間波長的1/180。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的無天線無線裝置，其中在頻率高於所述第一頻 率區域內的頻率的情況下，所述輻射結構(201)在與所述無線電頻率系統O02)斷開時具 有在所述輻射結構O01)的所述內部埠(208)處測量到的第一諧振頻率，其中優選地所 述輻射結構(201)在與所述無線電頻率系統(202)斷開時在其內部埠處的所述第一諧振 頻率與所述第一頻率區域內的最高頻率之間的比率大於最小比率4. 2。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的無天線無線裝置，其中增能箱(451)被限定為 最小尺寸的具有正方形或矩形端面的平行六面體，其完全包圍所述輻射增能器G01)，並且 其中所述最小尺寸的平行六面體的端面中的每一個正切於所述輻射增能器G01)的至少 一點，並且所述最小尺寸的平行六面體的共用一邊的每一對可能的端面形成90°的內角，所述增能箱G51)的最小尺寸小於所述增能箱G51)的最大尺寸的20%或10%或5%。
8.根據權利要求1至6中任一項所述的無天線無線裝置，其中增能箱051)被限定 為最小尺寸的具有正方形或矩形端面的平行六面體，其完全包圍所述輻射增能器G01)，並 且其中所述最小尺寸的平行六面體的端面中的每一個正切於所述輻射增能器G01)的至 少一點，並且所述最小尺寸的平行六面體的共用一邊的每一對可能的端面形成90°的內 角，增能箱G51)的最小尺寸不小於所述增能箱G51)的最大尺寸的70%或80%或甚至 90%，其中優選將所述輻射結構(201)在與所述無線電頻率系統O02)斷開時在其內部端 口(208)處的所述第一諧振頻率與所述第一頻率區域內的最高頻率之間的比率設定為高 於4. 8或甚至高於5.4。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的無天線無線裝置，其中所述輻射增能器(401) 包括導電部分或為導電部分，例如包括一段或兩段的帶，多邊形形狀，例如三角形、正方形、 矩形、六邊形、圓形或橢圓形、多面體形、圓柱體、球形或其組合，其中優選地輻射增能器 (401)的所述連接點(40 基本接近於所述導電部分的一端或一拐角定位。
10.根據權利要求9所述的無天線無線裝置，其中所述導電部分被連接到所述接地平 面層。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的無天線無線裝置，其中所述輻射增能器 (2000)包括限定在所述接地平面層(2010)中的間隙或為該間隙，其中所述間隙優選由限 定曲線的一段或多段限界，進一步優選地所述輻射增能器O000)的所述連接點O004)被 定位在沿所述曲線的第一點處，所述接地平面層O010)的所述連接點Q011)被定位在沿 所述曲線的第二點處，所述第二點O011)不同於所述第一點0004)。
12.根據權利要求11所述的無天線無線裝置，其中所述間隙與所述接地平面層的周長 相交，從而由限界所述間隙的所述一段或多段限定的所述曲線是開式。
13.根據權利要求1至12中任一項所述的無天線無線裝置，其中所述至少一個輻射 增能器O04)的表面的至少50%或60%或70%或80%置於基本平行於所述接地平面層 (206)的一個或多個平面上。
14.根據權利要求1至13中任一項所述的無天線無線裝置，其中所述輻射結構(201) 被布置在所述裝置內，使得在輻射增壓器(204)的向包含所述接地平面層O06)的平面上 的正交投影中沒有接地平面，或者在輻射增壓器O04)的投影與所述接地平面層(206)之 間存在一些重疊，其中輻射增壓器O04)的小於10%、20%、30%、40%、50%、60%或甚至 70%的投影面積與所述接地平面層(206)重疊。
15.根據權利要求1至14中任一項所述的無天線無線裝置，其中所述至少一個輻射 增壓器(204)基本接近於所述接地平面層的邊緣定位，優選地所述邊緣與所述接地平面矩 形G50)的一側相同，其中所述至少一個輻射增壓器(204)優選基本接近於所述邊緣的一 端或所述邊緣的中點定位，其中所述邊緣優選為基本矩形或細長的接地平面層O06)的一 邊。
16.根據權利要求15所述的無天線無線裝置，其中所述至少一個輻射增壓器(204)基 本接近於所述接地平面矩形G50)的短邊定位，並優選基本接近於所述短邊的一端或所述 短邊的中點定位，其中當所述無線電頻率系統(202)被斷開時，所述輻射結構(201)在其內 部埠(208)處含有針對所述第一頻率區域內的頻率的具有電容分量的輸入阻抗的特徵。
17.根據權利要求15所述的無天線無線裝置，其中所述至少一個輻射增壓器(204)基 本接近於所述接地平面矩形G50)的長邊定位，並優選基本接近於所述長邊的一端或所述 長邊的中點定位，其中當所述無線電頻率系統(202)被斷開時，所述輻射結構在其內部端 口處含有針對所述第一頻率區域內的頻率的具有電感分量的輸入阻抗的特徵。
18.根據權利要求1至17中任一項所述的無天線無線裝置，其中所述至少一個輻射增 能器(204)基本接近於所述接地平面層O06)的一拐角定位，優選所述拐角與所述接地平 面矩形G50)的一拐角相同。
19.根據權利要求1至18中任一項所述的無天線無線裝置，其中所述無線電頻率系統 (202,300)包括匹配網絡，其包括包含一個或多個級的電抗抵消電路(303)，其中所述一個 或多個級中的一個被連接到所述無線電頻率系統(300)的第一埠(301)。
20.根據權利要求19所述的無天線無線裝置，其中當所述無線電頻率系統(202)被 斷開時，所述輻射結構(201)在其內部埠(208)處含有針對所述第一頻率區域內的頻率 的具有電容分量的輸入阻抗的特徵，所述電抗抵消電路(507，910)包括針對所述第一頻率 區域內的所有頻率的具有基本電感行為的第一級，其中優選地所述第一級包括電感(504， 903)。
21.根據權利要求19所述的無天線無線裝置，其中當所述無線電頻率系統(202)被斷 開時，所述輻射結構O01)在其內部埠(208)處含有針對所述第一頻率區域內的頻率的 具有電感分量的輸入阻抗的特徵，所述電抗抵消電路(1310)包括形成L形結構的第一級和 第二級，所述第一級被並聯連接，所述第二級被串聯連接，其中所述第一級和所述第二級中 的每一個針對所述第一頻率區域內的所有頻率具有基本電容行為，其中優選地所述第一級 和所述第二級各自都包括電容(1303,1304)。
22.根據權利要求19至21中任一項所述的無天線無線裝置，其中所述匹配網絡包括寬 帶匹配電路(508，911，1311)，所述輻射結構的阻抗帶寬利用該寬帶匹配電路而增加，其中 優選地所述寬帶匹配電路(508，911，1311)包括在所述第一頻率區域內的級，該級用作諧 振電路，優選為並聯LC諧振電路或串聯LC諧振電路。
23.根據權利要求22所述的無天線無線裝置，其中所述匹配網絡除了所述電抗抵消 電路(910，1310)和所述寬帶匹配電路(911，1311)以外進一步包括第三調諧電路(912， 1312)。
24.根據權利要求1至23中任一項所述的無天線無線裝置，其中所述無線電頻率系統 (2600)包括兩個、三個、四個或更多個匹配網絡(沈05，2606)和開關矩陣(沈04)，該開關 矩陣Q604)允許選擇所述兩個或更多個匹配網絡0605，沈06)中的一個被操作性地連接 到所述無線電頻率系統的埠，其中所述無線電頻率系統O600)進一步的包括控制電路 (2607)以在任何給定時間選擇匹配網絡被選定。
25.根據權利要求1至M中任一項所述的無天線無線裝置，其中所述至少一個輻射增 能器(204)被布置在集成電路封裝中，並且其中所述集成電路封裝優選包括布置在該封裝 內部的半導體晶片或鋼模(die)，其中所述輻射增能器優選被布置在所述封裝中而不在所 述半導體晶片或鋼模中。
26.根據權利要求25所述的無天線無線裝置，其中所述輻射結構O01)的所述接地平 面層O06)的所述連接點被連接到所述集成電路封裝的至少一個端子，其中所述集成電路
全文摘要
本發明涉及無天線無線手持或可攜裝置(100)，其包括用戶界面模塊(101)、處理模塊(102)、存儲器模塊(103)、通信模塊(104)和動力管理模塊(101)；所述通信模塊(104)包括能夠傳送和接收第一頻率區域內的電磁波信號的輻射系統(200)；所述輻射系統(200)包括輻射結構(201)，該輻射結構(201)包括或由以下部分組成包括連接點(207)的至少一個接地平面層(206)、包括連接點(205)和內部埠(208)的至少一個輻射增能器(204)，其中所述內部埠(208)被限定在所述至少一個輻射增能器(204)的所述連接點(205)與所述至少一個接地平面層(206)的所述連接點(207)之間；其中接地平面矩形(450)被限定為包圍所述至少一個接地平面層(206，402)的最小尺寸的矩形，從而所述接地平面矩形(450)的側邊正切於所述至少一個接地平面層(206，402)的至少一個點，其中所述接地平面矩形(450)的一側與對應於所述第一頻率區域的最低頻率的自由空間波長之間的比率大於0.1，從而所述接地平面層支持輻射模式；其中所述至少一個輻射增能器(204)在傳送時將電磁能從無線電頻率系統(202)耦合到所述接地平面層(206)，並在接收時從所述接地平面層(206)耦合到所述無線電頻率系統(202)；其中所述至少一個輻射增能器(204)具有最大尺寸，該最大尺寸小於對應於所述第一頻率區域的最低頻率的自由空間波長的1/30；所述輻射系統(200)進一步包括無線電頻率系統(202)和外部埠(203)；所述無線電系統(202)包括連接到所述輻射結構(201)的所述內部埠(208)的第一埠(209)以及連接到所述輻射系統(200)的所述外部埠(203)的第二埠(210)；其中所述輻射結構(201)的在所述內部埠(208)處的輸入阻抗在與所述無線電頻率系統(202)斷開時具有虛部，其對於所述第一頻率區域的任何頻率都不等於零；並且其中所述無線電頻率系統(202)修改所述輻射結構(201)的阻抗，從而在所述輻射系統(200)的運行的所述第一頻率區域內提供與所述輻射系統(200)匹配的阻抗。
文檔編號H01Q9/02GK102119467SQ200980130704
公開日2011年7月6日 申請日期2009年7月31日 優先權日2008年8月4日
發明者喬米·安古拉, 卡勒斯·普恩特, 奧蘿拉·安杜哈爾, 約瑟普·蒙布魯 申請人:弗拉克託斯股份有限公司