專利名稱：具有多個(gè)饋送電路的天線的制作方法
具有多個(gè)饋送電路的天線本發(fā)明涉及一種天線，其具有多個(gè)饋送電路，該多個(gè)饋送電路允許添加額外的電路元件從而改善多頻帶的工作。
背景技術(shù)：
移動(dòng)無(wú)線電應(yīng)用的增長(zhǎng)導(dǎo)致了世界不同地區(qū)的使用多種不同空中接口標(biāo)準(zhǔn)和射頻帶的服務(wù)的發(fā)展。當(dāng)前這一代移動(dòng)電話可能采用850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz和 2100MHz頻帶上的GSM或UMTS空中接口(如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體3GPP所限定)來(lái)提供傳輸。供手機(jī)、筆記本電腦、跟蹤器和其它用戶設(shè)備(UE)使用的能夠在所有這些頻帶上工作的緊湊型天線的發(fā)展是富有挑戰(zhàn)性的。天線技術(shù)的發(fā)展總體而言已經(jīng)得到進(jìn)化，簡(jiǎn)單的雙頻段結(jié)構(gòu)被逐步優(yōu)化，從而在兩個(gè)頻帶中的每一個(gè)上均提供更寬的運(yùn)行帶寬。目前的“pentaband” 天線工作在擬6-960MHz和1710-2170MHz的頻帶上。手持設(shè)備的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性以及用戶的全球漫游的需求都意味著手持設(shè)備需要工作在與其支持的接口協(xié)議相關(guān)的所有標(biāo)準(zhǔn)頻帶上。當(dāng)與現(xiàn)存的826-960MHZ頻帶中的需求相結(jié)合時(shí)，698_798MHz的頻帶中的新移動(dòng)服務(wù)的到來(lái)為天線設(shè)計(jì)者帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。本發(fā)明提供了能夠在不顯著增加天線的占用體積的情況下滿足這種需求且的裝置。參照?qǐng)D1，眾所周知，單輻射元件10能夠通過(guò)圖1所示的裝置同時(shí)被饋送兩種頻率 fl和f2的無(wú)線電信號(hào)，其中，11為調(diào)諧至f2的帶阻濾波器，12為調(diào)諧至fl的帶阻濾波器， 13為經(jīng)調(diào)整以提供fl下所需的匹配輸入阻抗的輸入匹配電路，14為經(jīng)調(diào)整以提供f2下所需的匹配輸入阻抗的輸入匹配電路。如果信號(hào)在fl和f2下的帶寬與其頻率間隔(fl_f2) 相比較小，則這樣的布置運(yùn)行良好。如果頻率間隔較小或帶寬較大，則合適濾波器和匹配電路的設(shè)計(jì)就變得很困難，它們的成本、尺寸和相關(guān)傳輸損失會(huì)大到難以接受。用于提供Π或f2下的可選傳輸?shù)目商鎿Q布置可如圖2所示通過(guò)使用位于天線輸入處的開關(guān)15和兩個(gè)替換匹配電路來(lái)設(shè)計(jì)，其中一個(gè)匹配電路用于f 1 [13]，另一個(gè)匹配電路用于f2[14]。這樣的布置在許多情況下都是令人滿意的，但這是基于當(dāng)天線的饋送點(diǎn)位于一個(gè)固定位置時(shí)頻帶Π和f2的天線都可有效且經(jīng)濟(jì)地匹配的假設(shè)。在移動(dòng)無(wú)線電天線的情況下，Π和f2所處頻帶的較大寬度、這些頻帶的相鄰端部之間的極小間隔以及天線的必要的小物理尺寸(通常為0.2X0. 06X0. 025個(gè)波長(zhǎng))導(dǎo)致在特定頻帶上非常難以有效匹配的輸入阻抗。缺乏阻抗匹配的結(jié)果降低了天線的效率并因此降低了范圍、數(shù)據(jù)速率和電池壽命。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種天線布置，包括具有第一端和第二端的導(dǎo)電輻射元件、導(dǎo)電接地平面或接地構(gòu)件以及輸入端子；輻射元件在其第一端與第二端之間的不同位置具有多個(gè)單獨(dú)的饋送點(diǎn)，輸入端子設(shè)置有開關(guān)，每個(gè)饋送點(diǎn)通過(guò)單獨(dú)的電路徑連接至開關(guān)，開關(guān)被配置為通過(guò)在多個(gè)可選擇的接頭之間進(jìn)行選擇來(lái)允許單獨(dú)的饋送點(diǎn)單獨(dú)地或以預(yù)定組合的方式與輸入端子連接，電路徑中的至少一個(gè)包括串聯(lián)連接的電容電路部件，電路徑中的至少另一個(gè)包括串聯(lián)連接的電感電路部件。例如，在沿輻射元件設(shè)置彼此間隔的兩個(gè)饋送點(diǎn)的情況下，存在將開關(guān)與輻射元件連接的兩個(gè)電路徑，每一個(gè)用于一個(gè)饋送點(diǎn)，開關(guān)將被配置為允許這兩條電路徑中的一個(gè)或另一個(gè)與輸入端子連接。路徑中的一個(gè)將包括在輸入端子/開關(guān)與和路徑相關(guān)的饋送點(diǎn)之間串聯(lián)連接的電容電路部件，路徑中的另一個(gè)包括在輸入端子/開關(guān)與和另一條路徑相關(guān)的饋送點(diǎn)之間串聯(lián)連接的電感電路部件。在設(shè)置有三個(gè)饋送點(diǎn)的情況下，存在三個(gè)電路徑，開關(guān)將被有選擇地操作以將這三個(gè)電路徑中的任何一個(gè)連接至輸入端子。對(duì)于特定應(yīng)用，在數(shù)量通常為兩個(gè)或更多的情況下，并且在至少一個(gè)路徑包括電容電路部件且至少另一個(gè)路徑包括電感電路部件的情況下，可設(shè)置任何數(shù)量的饋送點(diǎn)和相關(guān)路徑以及可選抽頭。已發(fā)現(xiàn)沿輻射元件的饋送點(diǎn)之間的間隔是重要參數(shù)并且必須被謹(jǐn)慎選擇，從而實(shí)現(xiàn)良好的天線工作。饋送阻抗作為沿輻射元件的位置函數(shù)來(lái)變化。因此，饋送位置的選擇取決于輻射元件和所關(guān)心頻率的配置。在較簡(jiǎn)單的實(shí)施方式中，每個(gè)饋送點(diǎn)和相關(guān)路徑由開關(guān)單獨(dú)連通，也就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)饋送點(diǎn)和路徑被連通時(shí)，所有其它的饋送點(diǎn)都斷開。然而，在更復(fù)雜的實(shí)施方式中，兩個(gè)或更多饋送點(diǎn)和相關(guān)路徑可同時(shí)連接至輸入端子。在一些應(yīng)用中，這提供了額外的自由度并且提供了更寬的帶寬。每條路徑和饋送點(diǎn)可與預(yù)定的頻帶相關(guān)。在一些實(shí)施方式中，輻射元件或其至少一端直接地(電流地)或通過(guò)電感和/或電容電路部件電連接至接地平面或接地構(gòu)件。在特定情況下，這提供了可有助于匹配天線的額外的自由度。在一些實(shí)施方式中，電阻、電感和/或電容電路部件可在饋送點(diǎn)之間與輻射元件串聯(lián)。在存在三個(gè)或更多饋送點(diǎn)的情況下，不同的電路部件可串聯(lián)地放置于不同對(duì)的饋送點(diǎn)之間，或者電路部件可放置在某些對(duì)的饋送點(diǎn)之間而不放置在其它饋送點(diǎn)之間。例如，在兩個(gè)所需的工作頻帶之間存在較大差距的情況下，已發(fā)現(xiàn)將電感器在兩個(gè)饋送點(diǎn)之間與輻射元件串聯(lián)能夠有助于兩個(gè)頻帶下的匹配。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，包括電感和/或電容電路元件的匹配網(wǎng)絡(luò)可選地與饋送路徑串聯(lián)連接。這種調(diào)諧元件可選地包含接地的電路元件，但與地面之間的任何阻抗都會(huì)導(dǎo)致存在于所有饋送點(diǎn)而不僅是元件所處的饋送點(diǎn)的阻抗發(fā)生變化；通過(guò)比較，串聯(lián)連接的電路元件會(huì)改變相關(guān)的開關(guān)輸入端子處的輸入阻抗而對(duì)其它輸入端子處所存在的阻抗幾乎沒(méi)有影響?？梢岳斫猓谌魏螁蝹€(gè)實(shí)施方式中，電感、電容和/或電路元件均可以各自可選地設(shè)置的或省略，被省略元件的位置由直接連接(0+j0歐姆的近似阻抗)代替，總是假設(shè)存在通過(guò)與電感電路部件串聯(lián)連接的路徑連接至輸入端子/開關(guān)的一個(gè)饋送點(diǎn)、以及通過(guò)與電容電路部件串聯(lián)連接的路徑連接至輸入端子/開關(guān)的另一個(gè)饋送點(diǎn)。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，輻射元件采取環(huán)路天線的形式，其包括具有第一和第二相對(duì)表面的介電基底以及形成于基底上的導(dǎo)電軌，其中，在基底的第一表面上設(shè)置有第一饋送點(diǎn)、第二饋送點(diǎn)和接地點(diǎn)，在連接于延伸進(jìn)入由介電基底的第二表面上的導(dǎo)電軌形成的環(huán)路的中心部分的形成于介電基底的第二表面上的導(dǎo)電載荷板處之前，導(dǎo)電軌分別從第一饋送點(diǎn)和接地點(diǎn)延伸，然后朝向介電基底的邊緣延伸，然后轉(zhuǎn)至介電基底的第二表面， 然后沿大體遵循介電基底的第一表面上所獲得路徑的路徑穿過(guò)介電基底的第二表面。第一饋送點(diǎn)被配置為電感饋送，例如電感耦合環(huán)路或電流抽頭連接，第二饋送點(diǎn)被配置為電容饋送?？梢岳斫?，雖然前述內(nèi)容根據(jù)充當(dāng)發(fā)射器的天線布置構(gòu)架，但是當(dāng)天線布置處于接收器模式時(shí)上述討論也同樣適用。事實(shí)上，所有天線一般都既用于發(fā)射又用于接收射頻 (RF)信號(hào)，發(fā)射和接收是彼此等同的，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐是當(dāng)根據(jù)天線的發(fā)射特征描述天線時(shí)，也暗指并可從發(fā)射特征推斷出接收特征。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式既適用于發(fā)射配置又適用于接收配置。


出于更好地理解本發(fā)明以及示出本發(fā)明如何生效的目的，現(xiàn)在將通過(guò)實(shí)例對(duì)附圖進(jìn)行參照，在附圖中圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的天線布置，其中單輻射元件被饋送兩種不同頻率的信號(hào)；圖2示出可替換的現(xiàn)有技術(shù)的天線布置，其中單輻射元件被饋送兩種不同頻率的信號(hào)；圖3示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的示意形式，其中天線輻射元件在兩個(gè)單獨(dú)的饋送點(diǎn)處被饋送；圖4示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式的示意形式，其中包含額外的電容和/或電感部件；圖5和圖6示出本發(fā)明的使用折疊環(huán)路天線的實(shí)際實(shí)施方式；圖7為圖5和圖6的實(shí)施方式在698-798MHZ頻帶下的被測(cè)量的回波損耗的曲線圖；圖8為圖5和圖6的實(shí)施方式在800MHz與2500MHz之間被測(cè)量的回波損耗的曲線圖；以及圖9將三種饋送布置進(jìn)行比較。
具體實(shí)施例方式在圖3中示出改進(jìn)布置的最簡(jiǎn)形式，其中設(shè)置了與接地構(gòu)件11共同作用的導(dǎo)電天線構(gòu)件20。導(dǎo)電天線構(gòu)件20的端部21能夠可選地與接地構(gòu)件11連接。至少兩個(gè)單獨(dú)的饋送點(diǎn)22、23設(shè)置在天線構(gòu)件上，并分別通過(guò)相應(yīng)數(shù)量的導(dǎo)體M、25借助于具有與饋送點(diǎn)數(shù)量相同的可選觸點(diǎn)并連接導(dǎo)體的輸入開關(guān)26連接至輸入端子27，輸入開關(guān)沈允許對(duì)與每個(gè)頻帶相關(guān)的饋送系統(tǒng)進(jìn)行選擇。電容電路部件四串聯(lián)地連接至由導(dǎo)體25限定的路徑中，電感電路部件28串聯(lián)地連接至由導(dǎo)體M限定的路徑中。在另一實(shí)施方式中，天線導(dǎo)電構(gòu)件20的端部21直接連接至接地平面11或通過(guò)電感電路元件或電容電路元件30連接至接地平面11 (如圖4所示)。有利地，如圖4所示，電容電路元件、電感電路元件或阻抗電路元件可選地在饋送點(diǎn)22與23之間與天線構(gòu)件串聯(lián)。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，包括電感電路元件或電容電路元件的匹配網(wǎng)絡(luò)可選地與饋送導(dǎo)體串聯(lián)連接。這種調(diào)諧元件能夠可選地包含接地的電路元件，但是接地的任何阻抗都會(huì)導(dǎo)致存在于所有饋送點(diǎn)處而非僅元件所處的饋送點(diǎn)處的阻抗發(fā)生改變；通過(guò)對(duì)比，串聯(lián)連接的電路元件將改變相關(guān)開關(guān)輸入端子處的輸入阻抗，而對(duì)存在于其它輸入端子處的阻抗幾乎沒(méi)有影響。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，導(dǎo)電輻射元件被形成為折疊環(huán)路，折疊環(huán)路如圖5和圖6所示并如2009年7月觀日提交的第0912368. 8號(hào)英國(guó)專利申請(qǐng)中所述。在本文中，片狀介電構(gòu)件49支撐片狀接地導(dǎo)體11和介電天線支架42。導(dǎo)電輻射構(gòu)件41的端部43、44終止于接地導(dǎo)體11上。在示例性實(shí)施方式中，設(shè)置有兩個(gè)輸入連接45和46。45處的連接是通過(guò)小耦合環(huán)路45-47-43形成的電流連接，其能夠可替換地描述為環(huán)路41的輸入連接上的抽頭。環(huán)路45-43-47中的電流產(chǎn)生通過(guò)互感與輻射構(gòu)件41耦合的磁通量?？梢岳斫?，雖然45處的連接在示出的實(shí)施方式中為直接抽頭的電流連接，但替換的實(shí)施方式不需要電感環(huán)路45-43-47與輻射構(gòu)件41電流接觸。第二輸入連接46通過(guò)產(chǎn)生于輸入探針47與輻射元件48的一部分之間的電容與輻射元件41連接。導(dǎo)體47和48的尺寸被選擇為使連接點(diǎn)45和46處所存在的輸入阻抗最優(yōu)化。在本發(fā)明的示例性實(shí)際實(shí)施方式中，折疊環(huán)路天線的整個(gè)尺寸為50mmX IOmmX 3mm。輸入45運(yùn)行于698_798MHz的頻帶中，而輸入46運(yùn)行于 826-890MHz、880-960MHz、1710-1880MHz、1850-1990MHz 和 1990_2170MHz 的頻帶中，包含用于三種主要移動(dòng)無(wú)線電協(xié)議的國(guó)際分配。圖6示出介電天線支架42的范圍中的片狀介電構(gòu)件49的下側(cè)。電容連接46經(jīng)過(guò)介電構(gòu)件49下方，并與介電構(gòu)件49頂側(cè)上的導(dǎo)體48 電容性地耦合。由本發(fā)明的實(shí)施方式提供的大量自由度能夠在非常廣泛的范圍內(nèi)改變天線的特性，并使行現(xiàn)代移動(dòng)無(wú)線電裝置所需的多頻帶工作成為可能。圖7示出圖5的實(shí)施方式在698-798MHZ頻帶下在輸入端口處被測(cè)量的回波損耗。 圖8示出大約在800MHz與2500MHz之間被測(cè)量的回波損耗，圖中顯示天線布置在850MHz、 900MHz、1800MHz、1900MHz以及2100MHz頻帶中也有效運(yùn)行。在圖8中，所標(biāo)出的點(diǎn)為 (1)824MHz, (2)960MHz, (3)1710MHz 禾Π (4)2170ΜΗζ。圖9示出(出于說(shuō)明的目的)與本發(fā)明的實(shí)施方式中所使用的電感饋送和電容饋送截然不同的直接饋送布置。在直接饋送(圖9a)布置中，借助于在饋送點(diǎn)93處與輻射元件連接的導(dǎo)電路徑92，存在從輸入端子90至輻射元件91的直接電連接。在該實(shí)施方式中， 輻射元件91的一端與RF地94連接。圖9b示出電感饋送布置，其中環(huán)路95形成在電路徑 92’中，由環(huán)路95生成的磁通量在饋送點(diǎn)93’處與輻射元件91電感地耦合。在該實(shí)施方式中，電路徑92’的一端與RF地94連接。圖9c示出電容饋送布置，其中電路徑92”從輸入端子90延伸，并在饋送點(diǎn)93”處與輻射元件91電容地耦合。在本申請(qǐng)的整個(gè)說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，詞語(yǔ)“包括(comprise)”和“包含 (contain)”及其變型意味著“包括但不限于”，而并非試圖(并且也確實(shí)不)排除其他部分、 附加物、組件、整體或步驟。在本申請(qǐng)的整個(gè)說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，除非上下文有相反要求，則單數(shù)形式涵蓋了復(fù)數(shù)的含義。尤其是在使用不定冠詞時(shí)，除非上下文有相反要求，則本申請(qǐng)應(yīng)被理解為包括復(fù)數(shù)和單數(shù)。
除非相互矛盾，否則結(jié)合本發(fā)明的特定方面、實(shí)施方式或?qū)嵤├枋龅奶卣?、整體、特性、混合物、化學(xué)部分或組應(yīng)被理解為可應(yīng)用于本文所描述的其他方面、實(shí)施方式或?qū)嵤├?。在本申?qǐng)(包括任何所附的權(quán)利要求書、摘要以及附圖)中公開的全部特征，和/ 或這樣公開的任何方法或過(guò)程中的全部步驟可以以任何組合合并，除了這些特征和/或步驟中的至少一些相互排斥的組合。本發(fā)明不限于任何前述實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。本發(fā)明擴(kuò)展至在本申請(qǐng)(包括任何所附的權(quán)利要求書、摘要以及附圖)公開的特征中任何一個(gè)新穎的特征或者任何新穎的組合，或者擴(kuò)展為這樣公開的任何方法或過(guò)程的步驟的任何新穎的組
I=I O閱讀者的關(guān)注針對(duì)與關(guān)于本申請(qǐng)的說(shuō)明書同時(shí)或之前提交的并且與本說(shuō)明書一起向公布檢查開放的所有文獻(xiàn)和文件，所有這些文獻(xiàn)和文件的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。
權(quán)利要求
1.一種天線布置，包括具有第一端和第二端的導(dǎo)電輻射元件、導(dǎo)電接地平面或接地構(gòu)件以及輸入端子；其中，所述輻射元件在其第一端與第二端之間的不同位置處具有多個(gè)單獨(dú)的饋送點(diǎn)，所述輸入端子設(shè)置有開關(guān)，每個(gè)饋送點(diǎn)通過(guò)單獨(dú)的電路徑連接至所述開關(guān)，所述開關(guān)被配置為通過(guò)在多個(gè)可選觸點(diǎn)之間進(jìn)行選擇來(lái)允許所述單獨(dú)的饋送點(diǎn)單獨(dú)地或以預(yù)定組合的方式連接至輸入端子，所述電路徑中的至少一個(gè)包括串聯(lián)連接的電容電路部件，所述電路徑中的至少另一個(gè)包括串聯(lián)連接的電感電路部件。
2.如權(quán)利要求1所述的天線布置，其中存在兩個(gè)饋送點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的天線布置，其中存在至少三個(gè)饋送點(diǎn)。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的天線布置，其中，所述輻射元件的第一端電連接至所述接地平面或接地構(gòu)件。
5.如權(quán)利要求4所述的天線布置，其中，與所述接地平面或接地構(gòu)件的連接通過(guò)電容電路部件和/或電感電路部件實(shí)現(xiàn)。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的天線布置，其中，至少一個(gè)電阻電路部件在至少一對(duì)饋送點(diǎn)之間與所述輻射元件串聯(lián)連接。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的天線布置，其中，至少一個(gè)電感電路部件在至少一對(duì)饋送點(diǎn)之間與所述輻射元件串聯(lián)連接。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的天線布置，其中，至少一個(gè)電容電路部件在至少一對(duì)饋送點(diǎn)之間與所述輻射元件串聯(lián)連接。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的天線布置，其中，匹配網(wǎng)絡(luò)包括與所述電路徑串聯(lián)連接的電感電路部件和/或電容電路部件。
10.如權(quán)利要求9所述的天線布置，其中，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括連接至所述接地平面或接地構(gòu)件的至少一些電路部件。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的天線布置，其中，所述輻射元件采取環(huán)路天線的形式，其包括具有第一相對(duì)表面和第二相對(duì)表面的介電基底以及形成于所述基底上的導(dǎo)電軌，在所述基底的第一表面上設(shè)置有第一饋送點(diǎn)、第二饋送點(diǎn)和接地點(diǎn)，在連接于延伸進(jìn)入由所述介電基底的第二表面上的所述導(dǎo)電軌形成的環(huán)路的中心部分的形成于所述介電基底的第二表面上的導(dǎo)電載荷板處之前，所述導(dǎo)電軌分別從所述第一饋送點(diǎn)和所述接地點(diǎn)延伸，然后朝向所述介電基底的邊緣延伸，然后轉(zhuǎn)至所述介電基底的第二表面，然后沿大體遵循所述介電基底的所述第一表面上所獲得路徑的路徑穿過(guò)所述介電基底的第二表面。
12.如權(quán)利要求11所述的天線布置，其中，所述第一饋送點(diǎn)被配置為電感饋送，所述第二饋送點(diǎn)被配置為電容饋送。
13.基本如上面參照附圖的圖3至圖9所述或如附圖的圖3至圖9所示的天線布置。
全文摘要
本文公開了一種天線布置，其包括具有第一端和第二端的導(dǎo)電輻射元件(20)、導(dǎo)電接地平面或接地構(gòu)件(11)以及輸入端子(27)。輻射元件在其第一端與第二端之間的不同位置處具有多個(gè)單獨(dú)的饋送點(diǎn)(22，23)，并且輸入端子設(shè)置有開關(guān)。每個(gè)饋送點(diǎn)(22，23)通過(guò)單獨(dú)的電路徑連接至所述開關(guān)(26)，所述開關(guān)被配置為通過(guò)在多個(gè)可選觸點(diǎn)之間進(jìn)行選擇來(lái)允許所述單獨(dú)的饋送點(diǎn)(22，23)單獨(dú)地或以預(yù)定組合的方式與輸入端子(27)連接。電路徑中的至少一個(gè)包括串聯(lián)連接的電容電路部件(29)，電路徑中的至少另一個(gè)包括串聯(lián)連接的電感電路部件(28)。所述電線布置允許高度的定制化以及改進(jìn)的匹配，并能夠?qū)嵤┝己玫亩囝l帶性能。
文檔編號(hào)H01Q7/00GK102474001SQ201080035985
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者布里安·柯林斯, 馬克·哈珀 申請(qǐng)人:安蒂諾瓦有限公司