專利名稱：天線裝置和包括這種天線裝置的便攜式無線電通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種天線裝置，尤其涉及一種包括一個(gè)半環(huán)輻射元件的用于例如移動(dòng)電話的無線電通信設(shè)備的天線裝置。
背景技術(shù)：
便攜式無線電通信設(shè)備中使用內(nèi)部天線已經(jīng)有一段時(shí)間了。使用內(nèi)部天線有許多優(yōu)點(diǎn)，其中可提及的是內(nèi)部天線小并且 輕，使得它們適合用于尺寸和重量是重要的應(yīng)用，t匕如移動(dòng)電話。但是，在移動(dòng)電話中應(yīng)用內(nèi)部天線對(duì)天線裝置的構(gòu)造施加了一些限制。特別地，在便攜式無線電天線裝置中，用于內(nèi)部天線裝置的空間受限。這些限制使得找到提供寬工作頻帶的天線的構(gòu)造變得困難。此外，如今的便攜式無線電通信設(shè)備很多時(shí)候要求提供用于多個(gè)工作頻帶(例如GSM 850、GSM 900、GSM 1800、GSM 1900和WCDMA)的多個(gè)頻帶覆蓋。便攜式無線電通信設(shè)備空間受限，因此期望如果可以的話為天線增加多個(gè)功能。為提供覆蓋寬頻帶的天線裝置，離地排列輻射元件是有利的。例如，在具有大顯示器的移動(dòng)電話中，為離地天線(off-ground antenna)找到可用空間通常是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于無線電通信設(shè)備的天線裝置，其提供針對(duì)地面上天線(on-ground antenna)的多個(gè)工作頻帶覆蓋。本發(fā)明是基于以下認(rèn)識(shí)通過一定的構(gòu)造可以將半環(huán)天線配置為用于多個(gè)工作頻
帶覆蓋。根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于無線電通信設(shè)備的天線裝置，所述無線電通信設(shè)備適于在至少第一頻帶和隔開的第二頻帶中接收無線電信號(hào)，所述天線裝置包括半環(huán)輻射元件，其中所述第一頻帶包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件的一次諧波，并且其中所述半環(huán)輻射元件包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件的三次諧波的高電流區(qū)間處的電感性負(fù)載，從而所述第二頻帶包括所述半環(huán)輻射元件的所述三次諧波，這允許使用具有多個(gè)工作頻帶覆蓋的地面上天線。第一頻帶至少包括一次諧波，并且第二頻帶至少包括二次諧波和三次諧波，或者第一頻帶至少包括一次諧波和二次諧波，并且第二頻帶至少包括三次諧波。半環(huán)輻射元件優(yōu)選地包括針對(duì)該半環(huán)輻射元件的二次諧波的高電流區(qū)間處的電感性負(fù)載，以允許四次諧波的偏移。半環(huán)輻射元件優(yōu)選地包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件的所述三次諧波的高差分電壓處的電容性耦合裝置，以提高三次諧波相對(duì)于半環(huán)輻射元件的一次諧波可偏移的量。此外，所述半環(huán)輻射元件優(yōu)選地具有針對(duì)所述一次諧波的預(yù)定寬度，并且通過使所述半環(huán)輻射元件的一部分比所述預(yù)定寬度窄來針對(duì)更高次諧波提供所述電感性負(fù)載。另夕卜，或者另選地，電感性負(fù)載優(yōu)選地包括曲折部分。為了將三次諧波向下偏移到二次諧波而不將二次諧波偏移到一次諧波，半環(huán)輻射元件在所述二次諧波的電壓差分最大值處優(yōu)選地不被電容性耦合，從而所述第二頻帶還包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件的所述二次諧波。半環(huán)輻射元件有利地包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件的四次諧波的電壓差分最大值處的電容耦合裝置，和針對(duì)所述半環(huán)輻射元件的所述四次諧波的電流最大值處的電感性負(fù)載，從而所述第二頻帶被配置為包括所述半環(huán)輻射元件的所述二次諧波、所述半環(huán)輻射元件的所述三次諧波和所述半環(huán)輻射元件的所述四次諧波。優(yōu)選地，半環(huán)輻射元件具有針對(duì)所述一次諧波的預(yù)定寬度，并且通過使所述半環(huán)輻射元件的第一部分向所述半環(huán)輻射元件的第二部分與所述預(yù)定寬度相比變寬來提供所述電容性裝置。有利地，進(jìn)一步通過所述半環(huán)輻射元件的第一部分與所述半環(huán)輻射元件的第二部 分交指來提供所述電容性裝置。半環(huán)輻射元件優(yōu)選地包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件的二次諧波的高電壓差分處的電容性耦合裝置，從而所述第一頻帶還包括所述半環(huán)輻射元件的所述二次諧波。為了提供進(jìn)一步的工作頻帶覆蓋，優(yōu)選地天線裝置包括被配置以展寬所述第二頻帶的寄生元件。還提供一種包括這種天線裝置的便攜式無線電通信設(shè)備。在從屬權(quán)利要求中限定了進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式。


現(xiàn)在參照附圖，以示例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，在這些圖中圖I為顯示半環(huán)天線裝置的X/2模式的電流和電壓最大值的示意圖。圖2為顯示半環(huán)天線裝置的\模式的電流和電壓最大值的示意圖。圖3為顯示半環(huán)天線裝置的3 A /2模式的電流和電壓最大值的示意圖。圖4為顯示半環(huán)天線裝置的2 X模式的電流和電壓最大值的示意圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的半環(huán)天線裝置的示意圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的半環(huán)天線裝置的示意圖。圖7為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的半環(huán)天線裝置的示意圖。圖8為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的頻帶覆蓋的示意圖。圖9為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式的頻帶覆蓋的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。在說明中，為了解釋而非限定的目的，為了提供對(duì)本發(fā)明的全面理解，提出特定細(xì)節(jié)，例如特定的硬件、應(yīng)用、技術(shù)等。但是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，清楚的是，本發(fā)明可以脫離這些特定細(xì)節(jié)而用在其他實(shí)施方式中。另外，省略掉對(duì)公知方法、裝置和電路的詳細(xì)說明，以不至于因?yàn)椴槐匾募?xì)節(jié)而使得本發(fā)明的說明變得難以理解。在下面的說明和權(quán)利要求中，用到術(shù)語“輻射元件”。應(yīng)該理解該術(shù)語旨在覆蓋用于接收和/或發(fā)射無線電信號(hào)的導(dǎo)電元件。
首先參照?qǐng)DI到圖4，其中示出根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的大體結(jié)構(gòu)。天線裝置包括以半環(huán)輻射元件I為形式的輻射元件I。半環(huán)輻射元件I在一端被饋電2，且在另一端接地
3。半環(huán)天線包括在接地平面器件(例如，移動(dòng)電話的PCB或移動(dòng)電話的顯示器的RF屏蔽蓋)之上的半環(huán)輻射元件。半環(huán)天線具有半環(huán)輻射元件1，該半環(huán)輻射元件I具有一次諧波的入/2的長(zhǎng)度，其在接地平面器件上方被鏡像，使得天線裝置作用為環(huán)形天線。圖I中示意性示出半環(huán)輻射元件I的X /2模式，或一次諧波。在一次諧波中，電壓差分最大值出現(xiàn)在環(huán)的中間，以V_例示。在一次諧波中，電流最大值I將出現(xiàn)在饋電處和接地處，用指向電流最大值的方向的箭頭例示。圖2中示出針對(duì)半環(huán)輻射元件I的二次諧波或\模式的電流和電壓最大值。在二次諧波中，電壓差分最大值將出現(xiàn)在半環(huán)的120°和240°處，分別以V—和V+例示。對(duì)于二次諧波，電流最大值I將出現(xiàn)在饋電處、接地處、以及環(huán)的中間，用指向電流最大值的方向的箭頭例示。圖3中示出針對(duì)半環(huán)輻射元件I的三次諧波或3 A /2模式的電流和電壓最大值。在三次諧波中，電壓差分最大值將出現(xiàn)在半環(huán)的45°、180°和315°處，分別以乂_和￥+例示。對(duì)于三次諧波，電流最大值I將出現(xiàn)在饋電處、接地處、以及半環(huán)的135°和225°處，用指向電流最大值的方向的箭頭例示。圖4例示半環(huán)輻射元件I的四次諧波或2 A模式的電流和電壓最大值。在四次諧波中，電壓差分最大值將出現(xiàn)在半環(huán)的45°、135°、225°和315°處，分別以V_和V+例示。對(duì)于四次諧波，電流最大值I將出現(xiàn)在饋電處、接地處和半環(huán)的120°、180°和240°處，用指向電流最大值的方向的箭頭例示。對(duì)于具有針對(duì)例如900MHz配置的半環(huán)輻射元件I的天線裝置，這將是一次諧波。半環(huán)輻射元件I將在下列頻率具有更高次諧波1800MHz處的二次諧波、2700MHz處的三次諧波、3600MHz處的四次諧波。對(duì)于移動(dòng)電話或利用蜂窩通信的其它便攜式無線電通信設(shè)備，希望的工作頻帶為例如 GSM 850,GSM 900,GSM 1800,GSM 1900 和 WCDMA#1。具有 900MHz的一次諧波的環(huán)形天線將通常覆蓋GSM 900的第一頻帶和隔開的GSM 1800的第二頻帶。但是，通過為天線裝置提供具有針對(duì)三次諧波的高電流區(qū)間處的電感性裝置，能夠?qū)⑷沃C波偏移回隔開的第二頻帶，并且將其展寬以還覆蓋GSM 1900，該頻帶覆蓋在圖9中顯示，而圖5示意性示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式。圖5例示用于適合在至少第一頻帶和隔開的第二頻帶中接收無線電信號(hào)的無線電通信設(shè)備的天線裝置，其中天線裝置包括半環(huán)輻射元件1，其中該第一頻帶包括針對(duì)半環(huán)輻射元件I的一次諧波，并且半環(huán)輻射元件I包括針對(duì)半環(huán)輻射元件I的三次諧波的高電流區(qū)間處的電感性裝置，從而第二頻帶包括針對(duì)半環(huán)輻射元件I的三次諧波。半環(huán)輻射元件I在一端2饋電，在另一端3接地到便攜式無線電通信設(shè)備在使用期間設(shè)置的接地平面器件。接地平面器件通常是移動(dòng)電話的PCB或顯示器的RF屏蔽蓋。半環(huán)輻射元件I在二次諧波的電壓差分最大值處不被電容耦合，從而第二頻帶包括針對(duì)半環(huán)輻射元件I的二次諧波以及三次諧波。
半環(huán)輻射元件I還包括針對(duì)半環(huán)輻射元件I的四次諧波的電壓差分最大值處的電容耦合裝置，和針對(duì)半環(huán)輻射元件的四次諧波的電流最大值處的電感性負(fù)載，從而第二頻帶被配置為包括半環(huán)輻射元件I的二次諧波、半環(huán)輻射元件I的三次諧波和半環(huán)輻射元件I的四次諧波。為了三次諧波的改進(jìn)的偏移，半環(huán)輻射元件I包括針對(duì)半環(huán)輻射元件I的二次諧波的高電流區(qū)間處的電感性負(fù)載。半環(huán)輻射元件I具有針對(duì)一次諧波的預(yù)定寬度(Dl)，并且在此通過使半環(huán)輻射元件I的一部分比該預(yù)定寬度(Dl)窄(D3)來針對(duì)三次諧波和四次諧波提供電感性負(fù)載。環(huán)結(jié)構(gòu)的電感性負(fù)載可替換地例如由集總電感器提供，但是這使得制造過程變得復(fù)雜，且因此增加了制造成本。此處通過半環(huán)輻射元件I的第一部分(10)向半環(huán)輻射元件I的第二部分(20)與該預(yù)定寬度(Dl)相比變寬(D2)來提供電容性裝置。用環(huán)形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)期望部分之間的距離，實(shí)現(xiàn)了增大的電容耦合?？商娲赜衫缂傠娙萜魈峁┉h(huán)形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)期望部分之間的電容耦合，但是這使得制造過程變得復(fù)雜，且因此增加了制造成本。 隨著半環(huán)輻射元件的三次諧波和四次諧波向下偏移到二次諧波，天線裝置能夠在兩個(gè)頻帶提供四重工作頻帶覆蓋在第一頻帶的GSM 900，和在第二頻帶的GSM1800、GSM1900 和 WCDMA#1。為增加額外的工作頻帶覆蓋，例如在第一頻帶增加GSM 850，可向天線裝置添加寄生元件。現(xiàn)在參照?qǐng)D6對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。除了下面描述的，本發(fā)明的第二實(shí)施方式與上面說明的第一實(shí)施方式相同。半環(huán)輻射元件I包括曲折部分，以增加針對(duì)二次諧波和四次諧波的電感性負(fù)載。半環(huán)輻射元件I的第一部分(10)還與半環(huán)輻射元件I的第二部分(20)交指，以進(jìn)一步提高環(huán)形結(jié)構(gòu)的期望部分之間的電容耦合?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D7和8對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。除了下面描述的，本發(fā)明的第三實(shí)施方式與上面說明的第一實(shí)施方式相同。半環(huán)輻射元件I在針對(duì)二次諧波的高電壓差分處被電容耦合，從而二次諧波被向下偏移到一次諧波，并且對(duì)于半環(huán)輻射元件1，第一頻帶包括一次諧波和二次諧波，且第二頻帶包括三次諧波。為三次諧波的改進(jìn)的偏移，半環(huán)輻射元件I包括針對(duì)半環(huán)輻射元件I的二次諧波的高電流區(qū)間處的電感性負(fù)載。隨著半環(huán)輻射元件的三次諧波向下偏移到第二頻帶，天線裝置能夠在兩個(gè)頻帶提供四重工作頻帶覆蓋在第一頻帶的GSM 850和GSM 900，以及在第二頻帶的GSM1800和GSM 1900。為增加額外的工作頻帶覆蓋，諸如在第二頻帶增加WCDMA#1，可向天線裝置添加寄生元件。根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的優(yōu)選實(shí)施方式已經(jīng)進(jìn)行了說明。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員意識(shí)到不脫離本發(fā)明的思想，在附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)這些可以進(jìn)行改變。應(yīng)意識(shí)到可在附加權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)改變根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的形狀和尺寸。因此，確切的天線結(jié)構(gòu)可改變以對(duì)應(yīng)無線電通信設(shè)備的形狀，以及希望的性能等等。
權(quán)利要求
1.一種用于無線電通信設(shè)備的天線裝置，所述無線電通信設(shè)備適于在至少第一頻帶和隔開的第二頻帶中接收無線電信號(hào)，所述天線裝置包括半環(huán)輻射元件(I)，其中所述第一頻帶包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件(I)的一次諧波，并且 其中， 所述半環(huán)輻射元件(I)包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件(I)的三次諧波的高電流區(qū)間處的電感性負(fù)載，從而所述第二頻帶包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件(I)的所述三次諧波。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天線裝置，其中，所述半環(huán)輻射元件(I)包括針對(duì)所述二次諧波的高電流區(qū)間處的電感性負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的天線裝置，其中，所述半環(huán)輻射元件(I)包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件(I)的所述三次諧波的高差分電壓處的電容性耦合裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線裝置，其中，所述半環(huán)輻射元件(I)具有針對(duì)所述一次諧波的預(yù)定寬度(Dl)，并且通過使所述半環(huán)輻射元件(I)的一部分比所述預(yù)定寬度(Dl)窄來針對(duì)更高次諧波提供所述電感性負(fù)載。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的天線裝置，其中，所述電感性負(fù)載包括曲折部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的天線裝置，其中，所述半環(huán)輻射元件(I)在所述二次諧波的電壓差分最大值處不被電容性耦合，從而所述第二頻帶還包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件(I)的所述二次諧波。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線裝置，其中，所述半環(huán)輻射元件(I)包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件(I)的四次諧波的電壓差分最大值處的電容耦合裝置，和針對(duì)所述半環(huán)輻射元件的所述四次諧波的電流最大值處的電感性負(fù)載，從而所述第二頻帶被配置為包括所述半環(huán)輻射元件(I)的所述二次諧波、所述半環(huán)輻射元件(I)的所述三次諧波和所述半環(huán)輻射元件(I)的所述四次諧波。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的天線裝置，其中，所述半環(huán)輻射元件(I)具有針對(duì)所述一次諧波的預(yù)定寬度(Dl)，并且通過使所述半環(huán)輻射元件(I)的第一部分(10)向所述半環(huán)輻射元件(I)的第二部分(20)與所述預(yù)定寬度(Dl)相比變寬來提供所述電容性裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的天線裝置，其中，通過所述半環(huán)輻射元件(I)的第一部分(10)與所述半環(huán)輻射元件(I)的第二部分(20)交指來提供所述電容性裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任意一項(xiàng)所述的天線裝置，其中，所述半環(huán)輻射元件(I)包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件(I)的二次諧波的高電壓差分處的電容性耦合裝置，從而所述第一頻帶還包括所述半環(huán)輻射元件(I)的所述二次諧波。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的天線裝置，該天線裝置包括被配置以展寬所述第二頻帶的寄生元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任意一項(xiàng)所述的天線裝置，其中，所述第一頻帶覆蓋至少GSM900，且所述第二頻帶覆蓋至少GSM 1800和GSM 1900,優(yōu)選地所述第一頻帶覆蓋至少GSM850和GSM 900,且所述第二頻帶覆蓋至少GSM 1800、GSM 1900和WCDMA。
13.—種包括根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的天線裝置的便攜式無線電通信設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及天線裝置和包括這種天線裝置的便攜式無線電通信設(shè)備。提供了一種用于無線電通信設(shè)備的天線裝置，所述無線電通信設(shè)備適于在至少第一頻帶和隔開的第二頻帶中接收無線電信號(hào)，所述天線裝置包括半環(huán)輻射元件(1)，其中所述第一頻帶包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件(1)的一次諧波，并且其中所述半環(huán)輻射元件(1)包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件(1)的三次諧波的高電流區(qū)間處的電感性負(fù)載，從而所述第二頻帶包括針對(duì)所述半環(huán)輻射元件(1)的所述三次諧波。
文檔編號(hào)H01Q5/00GK102655264SQ20121005537
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者L·莫頓, 彼得·林德伯格 申請(qǐng)人:第一技術(shù)有限責(zé)任公司