天線布置的制作方法
【專利摘要】提供了一種天線、一種包含天線的便攜式電子設(shè)備以及一種操作的方法。該天線包括從被配置成耦合至射頻電路系統(tǒng)的第一端延伸至電開路的第二端的第一輻射器。該天線還包括從被配置成接地的第一端延伸至電開路的第二端的第二輻射器。該天線被配置成使得第一輻射器或者第二輻射器中的一個輻射器的第二端在第一輻射器或者第二輻射器中的另一個輻射器的第一端和第二端之間的耦合區(qū)域處電耦合至第一輻射器或者第二輻射器中的另一個輻射器。該第二輻射器的第二端可以在第一輻射器的第一端和第二端之間的位置處電耦合至第一輻射器。
【專利說明】天線布置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本 發(fā)明的示例實(shí)施例一般地涉及天線布置，并且更具體地涉及具有耦合饋入環(huán)形天線的天線布置。
【背景技術(shù)】
[0002]便攜式電子設(shè)備，諸如蜂窩電話、智能電話、平板電腦、筆記本電腦、個人數(shù)字助理(PDA)、游戲設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻設(shè)備、視頻設(shè)備、照相機(jī)等等，經(jīng)常包括一個或多個天線以便促進(jìn)無線通信。便攜式電子設(shè)備通常包括殼體，在其中、在其上或者作為該殼體的一部分放置有一個或多個天線。作為對便攜式電子設(shè)備尺寸縮小的持續(xù)強(qiáng)調(diào)的結(jié)果，可能由天線所占據(jù)的便攜式電子設(shè)備的殼體內(nèi)的容積通常相應(yīng)地受限制。
[0003]然而，無線通信中的進(jìn)展，諸如分集、多輸入多輸出(MMO)和同步語音長期演進(jìn)(SV-LTE)應(yīng)用，可能需要便攜式電子設(shè)備具有增加數(shù)量的天線。此外，被配置為支持第四代通信系統(tǒng)的便攜式電子設(shè)備可能需要在附加的和/或更大的蜂窩頻帶內(nèi)進(jìn)行操作并且可能相應(yīng)地需要附加的天線，特別是用來支持更低的蜂窩頻帶。
[0004]以示例的方式，蜂窩電話可以包括六頻帶(hexaband)天線，其支持諸如從704MHz到960MHz的較低頻帶和諸如從1710MHz到2170MHz的較高頻帶內(nèi)的通信。無源的六頻帶天線可能相對大并且可能難以與該蜂窩電話的其它附近的電子組件整合，該電子組件諸如但不限于通用串行總線(USB)連接器、麥克風(fēng)、集成高頻(IHF)揚(yáng)聲器、用戶界面(UI)鍵等。此外，為了支持分集和/或MIMO應(yīng)用，蜂窩電話可能需要具有一個或多個附加的天線。這些附加的天線可以沿著蜂窩電話的側(cè)邊或在蜂窩電話的頂部放置，由此使得蜂窩電話更大并且具有改變的外觀。相似地，被配置為支持SV-LTE通信的蜂窩電話可能需要附加的天線以便同時地利用一個天線來支持語音通信并且利用其它天線來支持?jǐn)?shù)據(jù)通信。需要支持SV-LTE通信的附加天線還可能增加蜂窩電話的尺寸并且改變蜂窩電話的外觀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]依據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例提供一種天線、一種包含天線的便攜式電子設(shè)備以及一種操作方法。該天線可以根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例被設(shè)計(jì)以便具有相對小的尺寸，同時被配置成用于既在低頻帶也在高頻帶內(nèi)被獨(dú)立地調(diào)諧。因而，本發(fā)明的一個實(shí)施例的天線可以被便攜式電子設(shè)備利用以便支持由無線通信系統(tǒng)中的進(jìn)展所帶來的附加需求，同時使得便攜式電子設(shè)備可以相對小以及外觀上美觀。
[0006]在一個實(shí)施例中，提供了包括一種天線，該天線包括第一輻射器，該第一輻射器從被配置成耦合至射頻電路系統(tǒng)的第一端延伸至電開路的第二端。該實(shí)施例的天線還包括第二輻射器，該第二輻射器從被配置成接地的第一端延伸至電開路的第二端。該實(shí)施例的天線被配置成使得第一輻射器或第二輻射器中的一個輻射器的第二端在第一輻射器或第二輻射器中的另一個輻射器的第一端和第二端之間的耦合區(qū)域處電耦合至第一輻射器或第二福射器中的另一個福射器。例如，第二福射器的第二端可以在第一福射器的第一端和第二端之間的位置處電耦合至第一輻射器。例如，第一輻射器、第二輻射器和其間的耦合區(qū)域的組合可以形成環(huán)形天線。
[0007]一個實(shí)施例的天線還可以包括調(diào)諧元件，該調(diào)諧元件電連接至第二輻射器的第一端。該天線還可以包括第三輻射器，該第三輻射器從被配置成接地的第一端延伸至電開路的第二端。在一個實(shí)施例中，第三輻射器可以位于第一輻射器相對于耦合區(qū)域的相反側(cè)上以使得第二耦合區(qū)域被定義在第三輻射器和第一輻射器的平行部分之間。在備選實(shí)施例中，第三輻射器可以位于第二輻射器的一部分和第一輻射器之間。在該備選實(shí)施例中，該耦合區(qū)域可以接近于第一輻射器的第二端。
[0008]在另一實(shí)施例中，提供了一種便攜式電子設(shè)備，其包括殼體、接地平面、設(shè)置在殼體內(nèi)的射頻電路系統(tǒng)以及設(shè)置在殼體內(nèi)的第一天線。該第一天線包括第一輻射器，該第一輻射器從電耦合至射頻電路系統(tǒng)的第一端延伸至電開路的第二端。第一天線還包括第二輻射器，該第二輻射器從電耦合至接地平面的第一端延伸至電開路的第二端。第一輻射器或第二輻射器中的一個輻射器的第二端在第一輻射器或第二輻射器中的另一個輻射器的第一端和第二端之間的耦合區(qū)域處電耦合至第一輻射器或第二輻射器中的另一個輻射器。例如，第二輻射器的第二端可以在第一輻射器的第一端和第二端之間的位置處電耦合至第一輻射器。
[0009]一個實(shí)施例的第一天線還可以包括調(diào)諧元件，該調(diào)諧元件被電連接至第二輻射器的第一端。一個實(shí)施例的第一天線還可以包括第三輻射器，該第三輻射器從被配置成接地的第一端延伸至電開路的第二端。在一個實(shí)施例中，該第三福射器位于第一福射器相對于耦合區(qū)域的相反側(cè)上以使得第二耦合區(qū)域被定義在第三輻射器和第一輻射器的平行部分之間。在另一實(shí)施例中，該第三福射器位于第二福射器的一部分和第一福射器之間。
[0010]一個實(shí)施例的便攜式電子設(shè)備還可以包括設(shè)置于殼體內(nèi)的第二天線。該實(shí)施例的第二天線包括第一輻射器，該第一輻射器從電耦合至射頻電路系統(tǒng)的第一端延伸至電開路的第二端。第二天線還包括第二輻射器，該第二輻射器從電耦合至接地平面的第一端延伸至電開路的第二端。第一輻射器或第二輻射器中的一個輻射器的第二端在第一輻射器或第二輻射器中的另一個輻射器的第一端和第二端之間的耦合區(qū)域處電耦合至第二天線的第一輻射器或第二輻射器中的另一個輻射器。該實(shí)施例的第一天線和第二天線可以位于殼體的一端。
[0011]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，提供了一種方法，其包括提供具有第一輻射器和第二輻射器的天線，該第一輻射器從第一端延伸至電開路的第二端，該第二輻射器從電耦合至接地平面的第一端延伸至電開路的第二端。第一輻射器或第二輻射器中的一個輻射器的第二端在第一輻射器或第二輻射器中的另一個輻射器的第一端和第二端之間的耦合區(qū)域處電耦合至第一輻射器或第二輻射器中的另一個輻射器。該實(shí)施例的方法還包括將射頻信號耦合至該天線的第一輻射器的第一端。
[0012]在一個實(shí)施例中，該方法通過將該天線設(shè)置有在第一輻射器的第一端和第二端之間的位置電耦合至第一輻射器的第二輻射器的第二端而提供天線。一個實(shí)施例的方法可以通過將該天線設(shè)置進(jìn)一步包括電連接至第二輻射器的第一端的調(diào)諧元件而提供天線。在一個實(shí)施例中，該方法可以通過將該天線設(shè)置進(jìn)一步包括從被配置成接地的第一端延伸至電開路的第二端的第三輻射器而提供天線?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]已經(jīng)如此地描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，現(xiàn)在將對附圖進(jìn)行參考，這些附圖不必要按比例繪制，其中:
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的包括天線的便攜式電子設(shè)備的透視圖；
[0015]圖2a_2c是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的圖示將接地平面和射頻電路系統(tǒng)耦合至天線的框圖；
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的天線的透視圖；
[0017]圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的圖3的天線的另一透視圖；
[0018]圖5是提供了根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的天線的阻抗視圖的史密斯圓圖，其中多個點(diǎn)依據(jù)頻率(GHz)和阻抗(Ohm)的實(shí)數(shù)分量和虛數(shù)分量而標(biāo)記；
[0019]圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的天線的作為頻率函數(shù)的S參數(shù)(S11，回波損耗(return loss))響應(yīng)的圖形化表示；
[0020]圖7a_7c是圖示根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的天線的調(diào)諧的框圖；
[0021]圖8是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例已被動態(tài)地調(diào)諧的天線的S參數(shù)(S11，回波損耗)的圖形化表示；
[0022]圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的如圖8所示的已被動態(tài)地調(diào)諧的天線的總效率的圖形化表示；
[0023]圖10是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的一對天線的透視圖；
[0024]圖11是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的如圖10所示的一對天線的S參數(shù)響應(yīng)的圖形化表示；
[0025]圖12是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的具有在圖11中示出的S參數(shù)響應(yīng)的一對天線的總效率的圖形化表示；
[0026]圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例的一對天線的透視圖；以及
[0027]圖14A、圖14B和圖14C是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的已被動態(tài)地調(diào)諧用于不同頻帶的諸如在圖13中所示的一對天線的S參數(shù)響應(yīng)的圖形化表示。
【具體實(shí)施方式】
[0028]現(xiàn)在將在下文中參照附圖對本發(fā)明的一些實(shí)施例進(jìn)行更全面的描述，在示圖中示出了本發(fā)明的一些而并非全部的實(shí)施例。事實(shí)上，本發(fā)明的各種實(shí)施例可以被體現(xiàn)為許多不同形式，并且不應(yīng)當(dāng)被理解為限制于在此闡述的實(shí)施例；更確切地說，提供這些實(shí)施例以使得該公開將滿足適用的法律要件。自始至終，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。如本文中所使用的，術(shù)語“數(shù)據(jù)”、“內(nèi)容”、“信息”以及相似的術(shù)語可以可互換地使用以指代能夠依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例被傳輸、接收和/或存儲的數(shù)據(jù)。因而，任何這些術(shù)語的使用不應(yīng)當(dāng)用于限制本發(fā)明的實(shí)施例的精神和范圍。
[0029]此外，如本文中所使用的，術(shù)語“電路系統(tǒng)”指的是(a)純硬件電路實(shí)施方式(例如，以模擬電路系統(tǒng)和/或數(shù)字電路系統(tǒng)的實(shí)施方式);(b)電路和(多個)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的組合，包括存儲在一個或多個一起工作以使得裝置執(zhí)行在此所描述的一個或多個功能的計(jì)算機(jī)可讀存儲器的軟件和/或固件指令；以及(C)需要軟件或者固件以用于操作的電路，諸如舉例而言，(多個)微處理器或(多個)微處理器的一部分之類，即使軟件或者固件物理上并不存在。“電路系統(tǒng)”的該定義適用于在本文中對該術(shù)語的所有使用，也包括在任意權(quán)利要求中的使用。作為進(jìn)一步的示例，如本文中所使用的，術(shù)語“電路系統(tǒng)”還包括這樣的實(shí)施方式，該實(shí)施方式包括一個或多個處理器和/或(多個)部分以及隨附的軟件和/或固件。作為另一示例，在本文中使用的術(shù)語“電路系統(tǒng)”還包括例如基帶集成電路、或者用于移動電話的應(yīng)用處理器集成電路、或者服務(wù)器中的類似集成電路、蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、和/或其它計(jì)算設(shè)備。
[0030]各種便攜式電子設(shè)備可以包括一個或多個天線以用于支持與另一設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)或相反的無線通信。雖然圖1圖示了便攜式電子設(shè)備10的一個示例，包括用于支持無線通信的天線的便攜式電子設(shè)備可以被體現(xiàn)為各種方式，諸如PDA、移動電話、智能電話、尋呼機(jī)、移動電視、游戲設(shè)備、筆記本電腦、相機(jī)、平板電腦、觸摸平面、攝像機(jī)、音頻/視頻播放器、收音機(jī)、電子書、定位設(shè)備(例如GPS設(shè)備)、或以上所述的任意組合、以及其它類型的語音和文字通信系統(tǒng)。便攜式電子設(shè)備可以包括殼體12，其保護(hù)多個內(nèi)部組件。在圖示的實(shí)施例中，便攜式電子設(shè)備還包括顯示器14以及一個或多個按鈕16以用于提供用戶輸入。在該顯示器是觸摸屏的其它實(shí)施例中，該便攜式電子設(shè)備可以可選地包括一個或多個按鈕。如此，在顯示器作為觸摸屏的一些實(shí)施例中便攜式電子設(shè)備可以不包括任何按鈕。
[0031]如圖2中所示，除了其他組件之外，便攜式電子設(shè)備10的內(nèi)部組件可以包括一個或多個天線18，諸如以下討論的接地平面之類的系統(tǒng)接地，諸如一個或多個處理器、一個或多個存儲器、射頻電路系統(tǒng)20等等的電子電路系統(tǒng)。射頻電路系統(tǒng)可以是諸如設(shè)備或電路系統(tǒng)的任何器件，該設(shè)備或電路系統(tǒng)體現(xiàn)為被配置成經(jīng)由天線接收和/或傳輸語音、數(shù)據(jù)或同時傳輸語音及數(shù)據(jù)的硬件或者硬件和軟件的組合。例如，射頻電路系統(tǒng)可以包括發(fā)射器、接收器、收發(fā)器等等。在系統(tǒng)接地由接地平面所建立的實(shí)施例中，便攜式電子設(shè)備可以包括將接地平面并入作為其間的至少一層的印刷線路板(PWB)。然而，便攜式電子設(shè)備可以定義系統(tǒng)接地，諸如以獨(dú)立于PWB或者附加于PWB的其他形式提供接地平面，比如由設(shè)備的其它導(dǎo)電組件進(jìn)行提供，該設(shè)備的其它導(dǎo)電組件例如但不限于電池、顯示框架、電磁屏蔽外殼、支撐框架、導(dǎo)電殼體部分或其它導(dǎo)電電力或機(jī)械組件。因此，接地平面可以是二維的或者三維的。如果包括了 PWB接地平面，則一個或多個導(dǎo)電物體可以利用或不利用中介組件(intervening component)被電氣f禹合至PWB接地平面層。在示例實(shí)施例中，由PWB提供的接地平面的至少一層可以被導(dǎo)電材料完全填充或者可以僅作為該層的總面積的部分面積。該實(shí)施例的部分面積可以取決于操作的頻率以及由此在使用中的一個或多個天線的波長。
[0032]雖然天線18可以定位在便攜式電子設(shè)備10的殼體12中的各種位置，一個實(shí)施例的天線位于靠近該殼體一端。天線可以被配置成支持在一個或多個頻帶的無線通信。通過示例的方式而不旨在限制，一個實(shí)施例的天線可以被配置成支持既在一個或多個低頻帶也在一個或多個高頻帶的無線通信。
[0033]如圖3和圖4中所示，一個實(shí)施例的天線18包括可以均由被沉積在基板34上的導(dǎo)電材料形成的第一輻射器30和第二輻射器32，該導(dǎo)電材料諸如銅(Cu)、鍍鎳(Ni) Cu或者鍍N1-金(N1-Au) Cu，該基板諸如可以是由例如聚碳酸酯(PC)或與丙烯腈丁二烯苯乙烯聚合物(ABS)混合的PC或其它能夠支撐第一和第二輻射器的合適的(對射頻)低損耗材料所形成的絕緣基板。絕緣基板34進(jìn)而可以由機(jī)械支撐的(對于射頻的)低損耗材料36所支撐，該低損耗材料36諸如PC/ABS塑料、FR4印刷線路板(PWB)基板等等。例如，PWB可以包括多個導(dǎo)電層和非導(dǎo)電層，包括至少一個定義了接地平面的導(dǎo)電層。PWB還可以提供在射頻電路系統(tǒng)20和天線、諸如第一輻射器之間的電連接。
[0034]在示例實(shí)施例中，第一輻射器30和第二輻射器32可以由以下所提供，但并不限制于以下:熱熔或粘附到基板34的薄片金屬部件；具有非導(dǎo)電層(支撐層)和導(dǎo)電層(其提供天線輻射器模式30、32)的分離的多層柔性電路薄膜，其中該薄膜被粘附至基板34或者便攜式電子設(shè)備的另一部件；模塑互連設(shè)備(MID)，其中導(dǎo)電線路(輻射器30、32)由電鍍可電鍍的第一發(fā)射塑料部件形成為基板34的部分并且基板34的非導(dǎo)電部分由不可電鍍的第二發(fā)射塑料來提供；具有基板34的激光直接成型(LDS)部件，其具有一個或多個激光蝕刻的表面以提供導(dǎo)電模式(天線輻射器30、32)，以及其它本領(lǐng)域已知的制造技術(shù)。還可以無需基板34，取而代之地，粘附至位于便攜式電子設(shè)備中的不同部件來提供輻射器30、32，該部件諸如但不限制為設(shè)備的外蓋。
[0035]第一輻射器30可以是從電耦合至射頻電路系統(tǒng)20 (未在圖3和圖4中圖示)的第一端30a延伸至相反的、電開路的第二端30b的單極天線(monopole)。如本文中所使用的，耦合應(yīng)當(dāng)既包括電氣(直接連接)耦合也包括電磁(穿過非導(dǎo)電區(qū)域的連接)耦合。在圖不的實(shí)施例中，例如，第一福射器30在+Z方向從第一端30a延伸,在該第一端30a處第一福射器30電I禹合至射頻電路系統(tǒng)20。隨后,第一福射器轉(zhuǎn)向以便于先在+X方向延伸,之后再次轉(zhuǎn)向并在+Y方向延伸其長度的大部分至電開路的第二端30b。雖然第一輻射器可以具有不同的長度，但是一個實(shí)施例的第一輻射器具有對于高頻帶內(nèi)的頻率的大約四分之一波長的電長度。
[0036]第二輻射器32可以被形成為天線，其由第一輻射器30通過從接地的第一端32a延伸至電開路的第二端32b的電磁耦合而饋送，接地諸如是通過電耦合至接地平面。在圖3和圖4的實(shí)施例中，例如，第二輻射器32可以在+X方向從電耦合至接地平面的第一端32a在絕緣基板34下面延伸。如圖3和圖4中所示，第二輻射器隨后可以關(guān)于絕緣基板的側(cè)壁延伸，首先在+Z方向，然后在+Y方向、-X方向和+Z方向。第二輻射器隨后沿著絕緣基板34的上表面在-Y方向延伸至電開路的第二端32b。如此，第二輻射器32關(guān)于第一輻射器30的大部分延伸，包括第一輻射器的電開路的第二端30b。被配置成在每個輻射器的至少一部分之間電磁耦合的第一輻射器30和第二輻射器32 —起形成電容耦合的環(huán)形天線。
[0037]第一福射器30或第二福射器32中的一個福射器的第二端30b、32b在第一福射器30或第二輻射器32中的另一個輻射器的第一端30a、32a和第二端30b、32b之間的耦合區(qū)域處電耦合至第一輻射器或第二輻射器中的另一個輻射器。在圖3和圖4的實(shí)施例中，第二福射器32的第二端32b在第一福射器30的第一端30a和第二端30b之間的位置處電I禹合至第一輻射器30。就此而言，第二輻射器32可以包括接近于第二輻射器32的第二端32b的增大的部分，從而第二輻射器32的第二端32b處的增大的部分與第一輻射器30之間的間距相對于第一輻射器與第二輻射器的其它部分之間的間距是減小的，由此定義了耦合區(qū)域38。雖然耦合區(qū)域38可以位于沿著第一輻射器30的長度的各種位置，圖3和圖4圖示的實(shí)施例的天線將耦合區(qū)域置于接近第一輻射器30的中間部分的位置。耦合區(qū)域38允許第一福射器30和第二福射器32電f禹合。
[0038]第二輻射器32的阻抗可以由耦合區(qū)域38的位置和長度來定義，并且第二輻射器的諧振頻率可以由第一輻射器30、耦合區(qū)域38和第二輻射器32的組合所提供的總環(huán)路長度來定乂。
[0039]如圖3和圖4的實(shí)施例所還示出的，一個實(shí)施例的天線18還可以包括第三輻射器40。第三輻射器還可以由被沉積在基板34上的導(dǎo)電材料所形成，該導(dǎo)電材料例如但不限于Cu、鍍Ni的Cu或者鍍N1-Au的Cu。第三輻射器還可以是單極天線以便于從被配置成諸如通過電耦合至接地平面而接地的第一端40a延伸至電開路的第二端40b。在圖3和圖4的實(shí)施例中，第三福射器位于第一福射器30的相對于定義在第一福射器和第二福射器之間的耦合區(qū)域38的相反側(cè)上。在圖示的實(shí)施例中，第三輻射器40從被配置成接地的第一端40a在+Z方向延伸，并且先在+X方向延伸，之后沿著+Y方向延伸其長度的大部分至電開路的第二端40b。
[0040]雖然在圖示的實(shí)施例中，第三輻射器的第二端在+Y方向延伸超過第一輻射器的第二端30b，在其它實(shí)施例中，第一輻射器30和第三輻射器40的第二端30b、40b可以延伸相同的長度，或者第一輻射器30的第二端30b可以延伸超過第三輻射器40的第二端40b。盡管如此，第三輻射器40可以諸如在Y方向沿著第一輻射器30的大部分的旁邊來延伸，而一個實(shí)施例的第一輻射器和第三輻射器可選地是平行的。在其它實(shí)施例中，形成輻射器30、32和40的導(dǎo)電部分可以并不恰好平行，并且還可以是除了如圖所示的矩形形式之外的其它形狀，并且附加地還可以彼此位于不同平面中。如此，第二耦合區(qū)域48還可以被定義為通常由第一輻射器30和第三輻射器40之間的虛線輪廓所示出的，諸如在彼此平行延伸的第一輻射器和第三輻射器的那些部分之間，諸如在圖示的實(shí)施例的Y方向上。
[0041]示例實(shí)施例的天線18既支持以低頻帶通信，諸如在700MHz、800MHz或900MHz的通信，以及支持以高頻帶通信，諸如1710MHz至2170MHz。就此而言，由第一輻射器30和第二輻射器32 (以及其間的耦合區(qū)域38)的組合所形成的耦合-饋送環(huán)形天線具有支持以低頻帶通信的諧振模式，同時第一輻射器30在高頻帶是自諧振的，由此支持在高頻帶內(nèi)的通信，而高頻帶的帶寬通過添加第三輻射器40以及其與第一輻射器30的耦合而被增加。低頻帶和高頻帶可以獨(dú)立于彼此地被配置并且可以以動態(tài)的方式被調(diào)諧。如以上所述，例如，第一輻射器30和第二輻射器32的組合可以支持具有由第一輻射器和第二輻射器的組合的總環(huán)路長度所定義的諧振頻率的低頻帶。附加地，在高頻帶的阻抗可以由第一輻射器30和第三輻射器40之間的耦合進(jìn)行控制，并且高頻帶內(nèi)的諧振頻率可以由第一輻射器30和第三輻射器40的長度進(jìn)行控制。就此而言，第一輻射器和第三輻射器的長度可以略為不同，這導(dǎo)致兩個不同的諧振頻率。這兩個諧振頻率可以在諧振頻率方面相距不太遠(yuǎn)，由此導(dǎo)致具有寬帶寬的高頻帶。
[0042]以示例的方式，圖5的史密斯圓圖圖示了一個示例實(shí)施例的天線的阻抗特性。就此而言，由史密斯圓圖表示的天線阻抗可以通過分流(shunt)電抗元件的組合而被方便地匹配。就此而言，圖2b圖示了其中天線阻抗與并聯(lián)布置的電感器L1和電容器C1所形成的匹配電路所匹配的示例實(shí)施例。圖2c圖示了其中利用串聯(lián)的L2-C2電路來在與分流L1-C1電路匹配之前旋轉(zhuǎn)阻抗軌跡(impedance loci)的另一實(shí)施例。附加地,依據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的匹配的天線的回波損耗(S參數(shù)，Sll)在圖6中以GHz為單位的頻率為函數(shù)的分貝(dB)所圖示。如示出的,該示例實(shí)施例的天線展示了在例如0.82GHz的低頻帶的一個諧振，以及在例如1.71GHz和2.09GHz的高頻帶以內(nèi)的兩個諧振。就此而言，具有圖6的回波損耗的天線可以被配置成主要以0.82GHz從第一輻射器30和第二輻射器32的組合輻射并且主要以2.09GHz從第一輻射器30和第三輻射器32輻射。
[0043]以第一諧振模式利用環(huán)形天線，該第一諧振模式是以高阻抗為特征的抗諧振模式。該諧振模式可以通過串聯(lián)的電容器在如下的頻率被匹配至50歐姆，在該頻率處在達(dá)到抗諧振之前阻抗軌跡跨50歐姆阻抗圓以使得環(huán)路可以比0.5 λ短。然而，電容器會具有非常小的值并且環(huán)形天線會展示非常窄的帶寬。本發(fā)明的實(shí)施例的耦合饋送環(huán)形天線利用耦合區(qū)域38的分布電容來將環(huán)路匹配至50歐姆，因而通過在較低頻率變換阻抗來允許環(huán)路更短。該實(shí)施例的耦合饋送環(huán)形天線的帶寬可以比與串聯(lián)的電容器匹配的環(huán)路的帶寬更寬。耦合區(qū)域的尺寸和環(huán)路的總長度可以取決于耦合區(qū)域38的位置。在一個示例實(shí)施例中，環(huán)路長度在自由空間中約為0.23 λ，例如，84mm在自由空間中是在0.82GHz的0.23 λ，但一旦考慮到塑料和PWB組件以及它們基于有效介電常數(shù)的效果，有效電長度可以更長。因而，示例實(shí)施例的耦合饋送環(huán)形天線可以比常規(guī)的移動終端的環(huán)形天線大體上更小。
[0044]通過第一輻射器30和第二輻射器32及其間的耦合區(qū)域38的組合而形成耦合饋送環(huán)形天線，在電容耦合區(qū)域38以內(nèi)的第一輻射器和第二輻射器之間的電容使得總環(huán)路結(jié)構(gòu)相對于常規(guī)的便攜式電子設(shè)備所采用的至少一些環(huán)形天線可以被縮短，從而第一輻射器和/或第二輻射器還可以被更短地制作。以示例的方式，一個示例實(shí)施例的由第一輻射器30和第二輻射器32及其間的耦合區(qū)域38的組合所定義的總環(huán)路長度約為在0.82GHz的0.23 λ，但考慮到天線置于塑料基板34上而該塑料基板34進(jìn)而至少部分地由FR4板支撐，有效電長度可以更長。在一個實(shí)施例中，電容耦合區(qū)域38可以通過將第一輻射器30和第二輻射器32的導(dǎo)電線路置于彼此之上(例如在Z方向上)而不是如圖示的實(shí)施例中所示的并排放置，由此提供側(cè)面耦合而不是如圖示實(shí)施例中所示的邊緣耦合。線路還可以被加寬以增加電容并且/或者其間的間隙可以被減小以增加電容耦合。
[0045]—個實(shí)施例的天線可以被配置成在低頻帶被動態(tài)地調(diào)諧而不明顯地影響高頻帶。在該實(shí)施例中，調(diào)諧元件可以被電連接至第二輻射器32的第一端32a，諸如通過在第一端32a和接地平面之間被連接。雖然調(diào)諧元件可以以各種方式被配置，一個實(shí)施例的調(diào)諧元件可以包括電抗元件，諸如電感器，以便于減小天線的頻率，或者諸如電容器，以便于增加天線的頻率。在一個實(shí)施例中，天線可以被設(shè)計(jì)為支持感興趣的最低頻帶，從而僅以電容器的形式的調(diào)諧元件將需要被用在期望天線調(diào)諧至更高頻帶的情況中。
[0046]如以示例而非限制的方式所示出的，在圖7中示出了被配置成在低頻帶被調(diào)諧的天線18。在該實(shí)施例中，可變電容器Ct可以耦合至第二輻射器32的第一端32a以提供在低頻帶的調(diào)諧而僅在高頻帶有很小影響。在該實(shí)施例中，數(shù)字可變電容器Ct可以允許天線18 (在低頻帶)被調(diào)諧至高頻率，以較小值的電容器提供較高的調(diào)諧頻率。如果耦合饋送環(huán)路不足夠長以覆蓋感興趣的最低頻率，電感器Lt可以如圖7b中所示地被添加以降低頻率至所期望的頻率，并且可變電容器可以隨后被利用以使頻率偏移更高。在圖7c所示的備選實(shí)施例中，諸如SP4T開關(guān)的開關(guān)可以連同一個或多個電感器LT1、Lt2以及一個或多個電容器Cn、Ct2—起被利用。在該實(shí)施例中，天線18可以從頻帶B17 (725MHz)被調(diào)諧至頻帶B8(900MHz)。就此而言，天線18可以被初始在B13 (766MHz)與B5 (85MHz)頻帶之間進(jìn)行調(diào)諧。在圖7c圖示的實(shí)施例中，電感器Lt2可以將天線18調(diào)諧至頻帶B7。具有比電感器Lt2小的值的電感器Ln可以將天線18調(diào)諧至頻帶B13。電容器Cn可以將天線18協(xié)調(diào)至頻帶B5并且具有比Cn小的值的電容器Ct2可以將天線調(diào)諧至頻帶B8。
[0047]以示例的方式，一個實(shí)施例的天線可以被設(shè)計(jì)使得低頻帶是頻帶B5，即824MHz至894MHz。然而，該實(shí)施例的天線可以由附加的電感調(diào)諧元件被向下調(diào)諧至頻帶B13，即746MHz至787MHz，或者至頻帶B17，即704MHz至746MHz，或者由附加的電容調(diào)諧元件被向上調(diào)節(jié)至頻帶B8，即880MHz至960MHz。圖8和圖9分別圖示了被動態(tài)調(diào)諧的天線的仿真的回波損耗和天線效率，該天線被設(shè)計(jì)為支持頻帶B5，但其可以被下調(diào)諧至支持頻帶B13或B17或者被上調(diào)諧至支持頻帶B8。如圖8和圖9中以GHz為單位的頻率為函數(shù)的dB所示，該實(shí)施例的天線可以在低頻帶被動態(tài)地調(diào)諧而幾乎不對高頻帶有任何影響。雖然以動態(tài)調(diào)諧電容器的形式的調(diào)諧元件可能足以將天線從頻帶B17調(diào)諧到上至頻帶B8的更高頻率，但所需的電容范圍可能相對很大。包括開關(guān)和/或各種諸如電感器和/或電容器的電抗組件的調(diào)諧元件可以被利用于將天線調(diào)諧至更高或更低的頻率，從而覆蓋從頻帶B17至頻帶B8的頻帶。
[0048]本發(fā)明的示例實(shí)施例的天線可以相對地緊湊，以及如此可以比起常規(guī)的五頻帶或六頻帶天線更加小。作為其相對緊湊尺寸的結(jié)果，便攜式電子設(shè)備10可以包括兩個或更多諸如以上所述類型的天線。就此而言，便攜式電子設(shè)備可以包括一對天線以支持先進(jìn)的無線通信系統(tǒng)，比如SV-LTE、MIMO或分集應(yīng)用。雖然該對天線可以以各種方式被置于便攜式電子設(shè)備的殼體12內(nèi)，該對天線可以彼此接近地放置，諸如在一個實(shí)施例中在殼體的底部。以示例的方式，圖10示出了被配置成支持SV-LTE應(yīng)用的一對天線18。就此而言，該對天線可以彼此接近地放置以便于保持便攜式電子設(shè)備的緊湊尺寸，但是還可以有利地維持其間的絕緣。以示例的方式，該對天線中的一個天線可以被設(shè)計(jì)為支持低頻帶B13(746MHz至787MHz)和高頻帶(1710MHz至2170MHz)，而其它天線可以被設(shè)計(jì)為支持低頻帶B5 (824MHz至894MHz)和高頻帶(1710MHz至2170MHz)。如此，該實(shí)施例的該對天線可以不需要用于動態(tài)天線調(diào)諧的調(diào)諧元件。圖10中所示的被配置成支持SV-LTE應(yīng)用的該對天線的S參數(shù)和總效率分別以dB為單位由圖11和圖12以GHz為單位的頻率函數(shù)來圖形地表示。關(guān)于圖11，要注意的是針對所圖示的S21的曲線與針對Sll的曲線相同。
[0049]被配置成支持2x2MM0應(yīng)用的便攜式電子設(shè)備10還可以包括一對天線18，例如在圖13中所示。在該實(shí)施例中，第一輻射器30和第三輻射器40的相對位置可以被互換以使得第三輻射器40位于第一輻射器30與第二輻射器32的一部分之間。附加地，由第二輻射器的增大的部分所定義的耦合區(qū)域38可以被重新定位以使得不再接近于第二輻射器的第二端32b，但是可以位于第二輻射器接近于第一輻射器的第二端30b的中間部分。如此，兩個天線可以是同時在相同頻帶上可操作的。然而，每個天線可以由以上連同圖3和圖4中描繪的實(shí)施例所述的方式一起被動態(tài)地調(diào)諧。以示例的方式，圖13的實(shí)施例的該對天線可以利用12pF的電容器被動態(tài)地調(diào)諧以支持頻帶B13，具有以dB為單位的圖14A中以GHz為單位的頻率函數(shù)所示的產(chǎn)生的天線的S參數(shù)的圖形化表示。類似地，圖13的實(shí)施例的該對天線可以利用6pF的電容器被動態(tài)地調(diào)諧以支持頻帶B5或利用4pF的電容器以支持頻帶B8，具有以dB為單位的圖14B和圖14C中以GHz為單位的頻率函數(shù)分別所示的產(chǎn)生的天線的S參數(shù)的圖形化表示。關(guān)于圖14A-14C，要注意的是所圖示的針對S21和S22的曲線相應(yīng)地與針對S12和Sll的曲線相同。
[0050]雖然該對天線可以同時操作，便攜式電子設(shè)備10還可以被配置成在該對天線之間切換，并且如此可以包括開關(guān)。如此，利用該開關(guān)基于所需的頻帶選擇要被啟用的天線，該天線可以被配置成支持不同頻帶，諸如不同的低頻帶。進(jìn)一步地，該對天線可以既被動態(tài)地調(diào)諧也被切換以提供對該對天線中的每個天線的進(jìn)一步尺寸縮減。
[0051]如上所述，天線18可以依據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例被設(shè)計(jì)以便于具有相對小的尺寸，同時被配置成既在低頻帶內(nèi)也在高頻帶內(nèi)被獨(dú)立地調(diào)諧。因而，本發(fā)明的一個實(shí)施例的天線可以被便攜式電子設(shè)備10所利用以便于支持由諸如分集、MMO和SV-LTE應(yīng)用之類的無線通信系統(tǒng)中的進(jìn)展所施加的附加需求，同時允許便攜式電子設(shè)備繼續(xù)相對地小以及外觀上美觀。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的是，多個天線可以依據(jù)示例實(shí)施例被配置成被切換或可選擇的，以使得避免了當(dāng)用戶身體的一部分接近一個或多個天線時對一個或多個天線的性能造成的不利影響。在該實(shí)施例中，離用戶身體的部分最遠(yuǎn)的天線被選擇用于操作，以使得有效輻射發(fā)生并且被發(fā)送和/或接收的信號不會被不利地影響。
[0052]本領(lǐng)域技術(shù)人員在受益于在前面的描述和所附的附圖中所呈現(xiàn)的對發(fā)明構(gòu)思的教導(dǎo)后，將會想到對在本文中所闡述的本發(fā)明的許多修改和其它實(shí)施例。因此，要理解的是，本發(fā)明不限于公開的特定實(shí)施例并且修改和其它實(shí)施例旨在被包括于所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，雖然前面的描述和所附的附圖在元件和/或功能的某些示例結(jié)合的情況下描述了示例實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會的是，元件和/或功能的不同組合可以由備選實(shí)施例提供而不偏離所附權(quán)利要求的范圍。就此而言，例如，除了在以上所明確描述的那些之外，元件和/或功能的不同組合還可以如在一些所附的權(quán)利要求中所闡述那樣的被想到。雖然本文中采用了特定的術(shù)語，其僅被用于泛指和描述性意義而非出于限制的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種電子裝置，包括: 第一輻射器，從被配置成耦合至射頻電路系統(tǒng)的第一端延伸至電開路的第二端；以及 第二輻射器，從被配置成接地的第一端延伸至電開路的第二端， 其中所述第一輻射器或者所述第二輻射器中的一個輻射器的所述第二端在所述第一輻射器或者所述第二輻射器中的另一個輻射器的所述第一端和所述第二端之間的耦合區(qū)域處電耦合至所述第一輻射器或者所述第二輻射器中的另一個輻射器，并且其中所述第二輻射器的所述第二端在所述第一輻射器的所述第一端和所述第二端之間的位置處電耦合至所述第一輻射器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一輻射器、所述第二輻射器以及其間的所述耦合區(qū)域的組合包括環(huán)形天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括:調(diào)諧元件，被電連接至所述第二輻射器的所述第一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括:第三輻射器，從被配置成接地的第一端延伸至電開路的第二端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述第三輻射器位于所述第一輻射器相對于所述耦合區(qū)域的相反側(cè)上，其中第二耦合區(qū)域被定義在所述第三輻射器和所述第一輻射器的平行部分之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述第三輻射器位于所述第二輻射器的一部分和所述第一輻射器之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述耦合區(qū)域接近所述第一輻射器的所述第二端。
8.一種電子裝置，包括: 殼體； 接地平面； 設(shè)置于所述殼體內(nèi)的射頻電路系統(tǒng)；以及 第一天線，設(shè)置于所述殼體內(nèi)并且包括第一輻射器和第二輻射器，所述第一輻射器從電耦合至所述射頻電路系統(tǒng)的第一端延伸至電開路的第二端，所述第二輻射器從電耦合至所述接地平面的第一端延伸至電開路的第二端，其中所述第一輻射器或者所述第二輻射器中的一個輻射器的所述第二端在所述第一輻射器或者所述第二輻射器中的另一個輻射器的所述第一端和所述第二端之間的耦合區(qū)域處電耦合至所述第一輻射器或者所述第二輻射器中的另一個輻射器，并且其中所述第二輻射器的所述第二端在所述第一輻射器的所述第一端和所述第二端之間的位置處電耦合至所述第一輻射器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述第一輻射器、所述第二輻射器以及其間的所述耦合區(qū)域的組合包括環(huán)形天線。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述第一天線進(jìn)一步包括:調(diào)諧元件，被電連接至所述第二輻射器的所述第一端。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述第一天線進(jìn)一步包括:第三輻射器，從被配置成接地的第一端延伸至電開路的第二端。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述第三輻射器位于所述第一輻射器相對于所述耦合區(qū)域的相反側(cè)上，其中第二耦合區(qū)域被定義在所述第三輻射器和所述第一輻射器的平行部分之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述第三輻射器位于所述第二輻射器的一部分和所述第一輻射器之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述耦合區(qū)域接近所述第一輻射器的所述第二端。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至14中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括:第二天線，設(shè)置于所述殼體內(nèi)并且包括第一輻射器和第二輻射器，所述第一輻射器從電耦合至所述射頻電路系統(tǒng)的第一端延伸至電開路的第二端，所述第二輻射器從電耦合至所述接地平面的第一端延伸至電開路的第二端，其中所述第一輻射器或者所述第二輻射器中的一個輻射器的所述第二端在所述第一輻射器或者所述第二輻射器中的另一個輻射器的所述第一端和所述第二端之間的耦合區(qū)域處電耦合至所述第一輻射器或者所述第二輻射器中的另一個輻射器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述第一天線和所述第二天線位于所述殼體的一端。
17.一種用于提供天線布置的方法，包括: 提供包括第一輻射器和第二輻射器的天線，所述第一輻射器從第一端延伸至電開路的第二端，所述第二輻射器從電耦合至接地平面的第一端延伸至電開路的第二端，其中所述第一輻射器或者所述第二輻射器中的一個輻射器的所述第二端在所述第一輻射器或者所述第二輻射器中的另一個輻射器的所述第一端和所述第二端之間的耦合區(qū)域處電耦合至所述第一輻射器或者所述第二輻射器中的另一個輻射器，并且其中所述第二輻射器的所述第二端在所述第一輻射器的所述第一端和所述第二端之間的位置處電耦合至所述第一輻射器；以及 將射頻信號耦合至所述天線的所述第一輻射器的所述第一端。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一輻射器、所述第二輻射器以及其間的所述耦合區(qū)域的組合包括環(huán)形天線。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或權(quán)利要求18所述的方法，其中提供所述天線包括:提供進(jìn)一步包括被電連接至所述第二輻射器的所述第一端的調(diào)諧元件的所述天線。
20.根據(jù)權(quán)利要求17或權(quán)利要求18所述的方法，其中提供所述天線包括:提供進(jìn)一步包括從被配置成接地的第一端延伸至電開路的第二端的第三輻射器的所述天線。
【文檔編號】H01Q7/00GK103972646SQ201410045220
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月4日
【發(fā)明者】F·特菲庫 申請人:諾基亞公司