CN102800926B - 宽带天线和方法 - Google Patents
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Abstract
一种供用在便携式无线电装置中的宽带天线,以及用于操作所述宽带天线的方法。在一个实施例中,在膝上型计算装置内使用单极天线。所述天线包括单极辐射体,所述单极辐射体耦合到辅助接地面元件,且所述天线实质上放置在计算机显示器接地面的占据面积外部。在一个实施中,所述辅助接地元件经设置而不与膝上型计算机的接地面电连接。在另一个实施中,固态开关选择性地将天线寄生元件连接到主接地,因此使得能够选择性地控制天线低频操作频带。
Description
优先权和相关申请案
本申请案主张2011年4月13日申请的共同拥有且同在申请中的第13/086,319号美国专利申请案的优先权,所述美国专利申请案具有与本申请案相同的标题且以引用方式全文并入本文中。
技术领域
本发明一般来说涉及用在无线或便携式无线电装置中的天线,且更明确地说,本发明在一个示范性方面涉及多频带天线的接地面设置以及利用所述天线的方法。
背景技术
机内天线是见于大多数现代无线电装置中的元件,所述无线电装置例如移动计算机、移动电话、装置、智能电话、个人数字助理(PDA),或其它个人通信装置(PCD)。通常使用单极天线,单极天线包括平面辐射体和与平面辐射体平行的接地面,平面辐射体与接地面由短路导体彼此连接以便实现天线的匹配。所述结构经设置,以使得所述结构充当所要操作频率下的谐振器。
通常也需要天线在一个以上频带中操作(例如,双频带、三频带,或四频带移动电话),在这种情况下使用两个或两个以上谐振器。
图1A和图1B图示典型现有技术平面单极天线的侧视立面图100和俯视立面图。天线100包括矩形平面辐射体元件102,所述矩形平面辐射体元件102安置在接地面104上方某高度108处。馈电导体110将天线的平面元件102耦合到馈电点116。
为了实现有效操作,单极辐射体102通常安装在接地面104上面某距离108处,如图1A中所示。理想地,接地面围绕天线的馈电点展开至少四分之一波长或四分之一以上波长(如图1B中所示)。接地面的大小影响天线的增益、谐振频率和阻抗。辐射体元件的电长度主要决定天线的谐振频率。
通常,机内天线经建构以包括印刷线路板(PWB)组合件的至少一部分,印刷线路板(PWB)组合件也常被称作印刷电路板(PCB)。因此,天线性能参数(也就是,阻抗、带宽、效率)变成取决于移动装置接地面的大小、形状和位置。理想单极辐射元件的最佳长度是波长(λ)的四分之一,所述波长(λ)对应于相关频带的操作中心频率f0。
用于移动应用的负担得起且功率高效的显示技术(例如,液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)等)近来的开发进展已导致在一些膝上型计算机中屏幕大小高达500mm(20英寸)的移动装置的激增。为了实现最佳性能,通常使用LCD接地面(或屏蔽件)。然而,所述较大的接地面(现代显示器所要求的)对于无线天线操作来说不再是最佳的,因为接地面大小在天线设计中起到重要作用。因此,至少部分因为天线辐射体与接地面之间的阻抗失配,而使天线带宽减小。在膝上型计算机的情况下,大接地面(大显示器所要求的)同时针对低频带和高频带实现显著天线性能优化。另外,接地面大小和位置限制天线放置选项。
目前使用各种方法来解决天线-接地面失配,且目前使用各种方法来改进(增加)天线带宽。所述方法通常包含使用额外匹配组件、多个或混合式天线(例如,环形天线和单极天线)等等。所述方法一定会增加成本和复杂性,同时也降低天线的可靠性,以及增加主机移动无线电装置的大小。
因此,极度需要一种供用在移动无线电装置中的无线天线以及利用所述无线天线的方法,所述无线天线的带宽和效率增加以及对天线谐振的控制得到改进。
发明内容
本发明尤其通过提供节省空间的天线和使用方法来满足前述需要。
在本发明的第一方面中,揭示一种天线设备。在一个实施例中,所述设备供用在便携式无线电装置中,所述便携式无线电装置包括馈电端口和接地面,且所述天线设备包括:第一实质上平面辅助接地元件,所述第一实质上平面辅助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸;以及实质上平面辐射体元件,所述实质上平面辐射体元件具有第三尺寸和第四尺寸,并且所述实质上平面辐射体元件经由馈电导体在馈电点流电地连接到所述馈电端口,且所述实质上平面辐射体元件在接地位置处流电地连接到所述辅助接地元件。所述辅助元件实质上安置在接地面和辐射体元件的外周边外。在一个变体中,所述第一尺寸实质上垂直于所述第三尺寸。在另一个变体中,辐射体元件、辅助元件和馈电导体经布置以实现天线带宽的增加。
在另一个实施例中,所述设备包括:单极辐射体;以及第一实质上平面辅助接地元件,所述第一实质上平面辅助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸。所述辐射体经由馈电导体在第一位置处被馈电,且所述辐射体在第二位置处接地到辅助接地元件。所述辅助元件实质上安置在接地面和辐射体元件的外周边外。
在再一个实施例中,所述设备包括:单极辐射体;实质上平面辅助接地元件,所述实质上平面辅助接地元件具有第一部分和第二部分;以及切换设备,所述切换设备安置在接地面与第二部分之间,且所述切换设备经设置以将辅助接地元件选择性地耦合到接地面。在一个变体中,辐射体经由馈电导体在第一位置处连接到馈电端口,且辐射体在第二位置处连接到第一辅助接地元件;辅助接地元件的第一投影实质上布置在接地面的第二投影外部;且第一投影进一步实质上布置在辐射体的第三投影外部。
在本发明的第二方面中,揭示一种便携式无线电装置。在一个实施例中,所述装置包括:馈电端口;接地面;以及天线设备。在一个变体中,所述天线设备包括:辐射体;以及第一实质上平面辅助接地元件,所述第一实质上平面辅助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸。所述辐射体经由馈电导体在第一位置处耦合到馈电端口,且所述辐射体在第二位置处耦合到第一辅助接地元件;且第一辅助接地元件的第一投影实质上布置在接地面的第二投影外部。第一投影进一步实质上布置在辐射体的第三投影外部。
在另一个变体中,辐射体元件包括第一部分和第二部分,所述第一部分具有第三尺寸和第四尺寸;且第一尺寸实质上垂直于第三尺寸。
在再一个变体中,便携式无线电装置选自由以下各者组成之群:a)移动计算机;b)蜂窝式电话;和c)便携式导航装置。
在另一变体中,辅助接地元件经设置而与接地面实质上共面。
在另一个实施例中,所述装置的天线设备包括:实质上平面辅助接地元件,所述实质上平面辅助接地元件具有第一部分和第二部分;以及切换设备,所述切换设备安置在接地面与第二部分之间,且所述切换设备经设置以将辅助接地元件选择性地耦合到接地面。
在本发明的第三方面中,揭示一种供用在无线电装置的天线中的设备。在一个实施例中,所述无线电装置包括接地面,且所述设备包括:单极辐射体,所述单极辐射体连接到馈电导体;以及实质上平面辅助接地元件,所述实质上平面辅助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸,实质上平面辅助接地元件,所述实质上平面辅助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸,所述辅助接地元件经设置以在第二位置处使辐射体接地,所述第二位置不同于所述辐射体经设置以经由所述馈电导体馈电的位置。在一个变体中,辅助接地元件的投影实质上布置在接地面的投影外部;且辅助接地的投影进一步实质上布置在辐射体的投影外部。
在本发明的第四方面中,揭示一种调谐便携式无线电装置的天线的方法。在一个实施例中,所述方法包括提供单极天线辐射体和第一辅助接地元件。所述第一辅助接地元件实质上布置在接地面和单极辐射体外部。所述辐射体经设置以经由馈电导体在第一位置处耦合到无线电装置的馈电端口,且所述辐射体经设置以在第二位置处耦合到第一辅助接地元件。天线的调谐是经由相对于接地面和辐射体设置辅助接地元件的尺寸和放置来实现。
参考如下文给出的附图和示范性实施例的详细描述,所属领域的技术人员便能立刻认识到本发明的其它特征和优点。
附图说明
当结合图式来考虑时,由下文陈述的详细描述将能更显而易见本发明的特征、目标和优点,其中:
图1A是典型现有技术单极天线的侧视立面图。
图1B是图示图1A的天线的中间设置的俯视立面图。
图2A是图示根据本发明的天线的第一示范性实施例的俯视立面图。
图2B是图示根据本发明的原理设置的天线的第二示范性实施例的俯视立面图。
图3是图2A的示范性天线实施例的等角视图,所述图2A的示范性天线实施例针对安装在膝上型显示器机壳内而设置。
图4是图示根据本发明的第三实施例设置的天线的俯视立面图。
图5A是用图2A的示范性天线实施例获得的所测量的自由空间输入回波损耗的图。
图5B是用图2A的示范性天线实施例获得的所测量的总效率的图。
图6A是用在低频频带中操作的图4的示范性天线实施例获得的所测量的自由空间输入回波损耗的图。
图6B是用在高频频带中操作的图4的示范性天线实施例获得的所测量的总效率的图。
图7A是用在低频频带中操作的图4的示范性天线实施例获得的所测量的自由空间输入回波损耗的图。
图7B是用在高频频带中操作的图4的示范性天线实施例获得的所测量的总效率的图。
本文中所揭示的所有图式版权归芬兰普斯(Pulse)公司所有(Copyright2010-2011)。保留所有权利。
具体实施方式
现在参看图式,在图式中,相同元件符号贯穿全文指代相同零件。
术语“天线”、“天线***”和“多频带天线”在本文中使用时一般是指但不限于并有单个元件、多个元件,或一或多个元件阵列的任何***,所述一或多个元件阵列接收/发射和/或传播一或多个频带的电磁辐射。辐射可以是众多类型的,例如,微波、毫米波、射频、数字调制的、模拟的、模拟/数字编码的、数字编码的毫米波能量等等。可以使用一或多个中继器链路将能量从一个位置传输到另一个位置,且一或多个位置相对于地面上的一个位置(例如,基站)可以是移动的、静止的,或固定的。
如本文中所使用,术语“板”和“衬底”一般是指但不限于上面可安置其它组件的任一实质上平面或弯曲的表面或组件。举例来说,衬底可包括单层或多层印刷电路板(例如,FR4)、半导电性裸片或晶片,或甚至外壳或其它装置组件的表面,且衬底可以是实质上刚性的或者至少稍具柔性。
术语“连接”、“流电地连接”、“馈电”和“接地”一般是指但不限于任两个元件(例如:辐射体和接地)之间的直接实体和/或电连接,而术语“电磁耦合”一般是指但不限于彼此并不直接电接触的两个元件之间的电磁场耦合。
术语“频率范围”、“频带”和“频域”一般是指但不限于用于传达信号的任何频率范围。此类信号可以按照一或多个标准或无线空中接口来传达。
术语“馈电”、“RF馈电”、“馈电导体”和“馈电网络”一般是指但不限于任何能量导体和耦合元件,所述能量导体和耦合元件可传递能量、变换阻抗、增强性能特性,并使传入/传出RF能量信号之间的阻抗性质与一或多个连接元件(例如,辐射体)的阻抗性质一致。
如本文中所使用,术语“便携式装置”、“移动计算装置”、“客户端装置”、“便携式计算装置”和“终端用户装置”包含但不限于个人计算机(PC)和小型计算机(无论是桌上型、膝上型还是其它类型计算机)、机顶盒、个人数字助理(PDA)、手提计算机、个人发信机、平板计算机、便携式导航辅助装置、装备有J2ME的装置、蜂窝式电话、智能电话、个人集成式通信或娱乐装置,或能够与网络或另一个装置交换数据的简直任何其它装置。
此外,如本文中所使用,术语“辐射体”、“辐射平面”和“辐射元件”一般是指但不限于以下元件,所述元件可充当接收和/或发射射频电磁辐射的***(例如,天线)的一部分。
如本文中所使用,术语“顶部”、“底部”、“侧部”、“上”、“下”等等仅意味着一个组件与另一个组件的相对位置或几何形状,且所述术语决不意味着绝对的参照系或任何所要求的定向。举例来说,当组件安装到另一个装置(例如,安装到PCB的下侧)时,所述组件的“顶部”部分可实际上驻留在“底部”部分下方。
如本文中所使用,术语“无线”意味任何无线信号、数据、通信或其它接口,包含但不限于Wi-Fi、蓝牙、3G(例如,3GPP、3GPP2和UMTS)、HSDPA/HSUPA、TDMA、CDMA(例如,IS-95A、WCDMA等)、FHSS、DSSS、GSM、PAN/802.15、WiMAX(802.16)、802.20、窄带/FDMA、OFDM、PCS/DCS、长期演进(LTE)或高级LTE(LTE-A)、模拟蜂窝式、CDPD、卫星***、毫米波或微波***、光、声和红外线(也就是,IrDA)。
概述
在一个显著方面中,本发明提供一种用在便携式无线电装置中的带宽得到改进的天线设备,以及用于调谐和利用所述天线设备的方法。在一个实施例中,所述移动无线电装置包括接地面和单极天线,所述单极天线包含辐射体和辅助接地元件。为了增加天线带宽和改进调谐,两个天线元件一般位于接地面区域外部,同时两个天线元件还与接地面共面。在一个示范性实施中,天线辐射体沿接地面的上水平边放置,而辅助接地元件位于接地面的左垂直边外部。辐射体在接地点处电连接到辅助接地元件,且辐射体在馈电点处连接到便携式无线电装置的馈电引擎。
在另一个实施中,第二辅助接地元件与第一辅助接地结合使用以最小化空间并改进阻抗匹配,同时维持宽的带宽。在一个变体中,第二辅助接地元件安置在辐射体与接地面之间,且第二辅助接地元件经定向以实质上平行于辐射体元件。第二辅助接地电耦合到第一辅助接地以形成用于天线组合件的单个辅助电接地。
在另一个变体中,用于天线的辅助接地元件沿便携式计算装置显示器的垂直(或垂直和水平)侧而安置。
在再一个变体中,辅助接地放置在显示器转角附近。
在一个实施例中,辅助接地元件由一条窄铜箔带(Cu带)或薄金属片制造,所述窄铜带或薄金属片充当天线的接地面。天线辐射元件经设置,以使得除了辅助接地耦合外,天线辐射元件与任何其它接地(也就是,PCB、显示器屏蔽件或类似装置)不存在电接触。天线辐射体经由具有屏蔽件的同轴导体而连接到无线电装置的馈电端口。
为了获得最佳性能,馈电导体屏蔽件在一个实施例中电连接到辅助接地元件。在一个变体中,屏蔽件在沿导体的多个位置处接地。
天线操作的其它控制(尤其在一或多个低频频带中)通过利用开关来实现,所述开关耦合在便携式无线电装置显示器的主接地面与天线之间。在一个实施例中,开关紧挨着天线来安置,且开关接地到显示器的接地面。
为了获得有效的空间利用,在一个实施例中,开关将天线的辅助元件连接到接地面。开关用以通过将寄生天线元件连接到不同辅助接地元件和主接地面来选择性地改变寄生天线元件的有效电长度。在一个变体中,不同离散组件(例如,电感器)连接到开关的输出路径的不同点处。这种设置允许独立于高频带来控制低频带操作,其中高频带操作不受开关显著影响。
示范性实施例的详细描述
现在提供本发明的设备和方法的各种实施例和变体的详细描述。虽然主要在便携式无线电装置的情形中进行论述,但本文中所论述的各种设备和方法并不限于此。事实上,本文中所描述的设备和方法中许多者可用于任何数目种天线,无论所述天线是与移动位置装置还是固定位置装置相关联,所述任何数目种天线可受益于本文中所描述的分布式天线方法和设备。
示范性天线设备
现在参看图2A到图4,描述可用于便携式计算机装置(例如,膝上型计算机、平板计算机或个人数字助理(PDA))中的天线设备的本发明的示范性实施例。应了解,虽然本发明的天线设备的所述示范性实施例是使用平面单极天线(在所述实施例中针对平面单极天线的所要属性和性能来选择)来实施,但本发明决非限于基于单极天线的设置,而是事实上,所述示范性实施例可以使用其它技术(例如,平面倒F(PIFA)、平面倒L(PILA)、片状或微带)来实施。
所属领域的技术人员应了解,虽然使用膝上型计算机设置在下文描述示范性实施例,但是本发明涵盖用于各种便携式计算装置的其它额外天线结构,所述便携式计算装置尤其包含手提计算机、智能电话、便携式导航辅助装置、便携式媒体装置等。
图2A是根据本发明的原理的经设置以用在便携式计算机中的移动无线电装置天线组合件的一个实施例的俯视图。便携式计算机200包括连接到接地面210的显示器,接地面210通常具有矩形形状(也就是,长度214、宽度216)。
天线组合件包括辐射体元件202,辐射体元件202经由馈电导体230而耦合到便携式计算机的馈电端口(未图示)。通常,馈电端口位于便携式计算机电子印刷线路板(PWB)的RF区段内,所述RF区段也被称作RF引擎。在一个变体中,RF区段实施在单独PWB上。馈电导体230在馈电点232处电耦合到辐射体202。辐射体202优选地安置在辨证衬底(例如,ABS、聚碳酸酯,或其它合适材料)上,所述衬底具有矩形形状(长度204、宽度206),其中长度尺寸大于宽度尺寸以便优化空间使用。然而,其它设置是可能的,其中辐射体包括正方形或垂直定向的矩形(例如,尺寸204、206颠倒)。在另一个变体中,辐射体202和辅助接地元件220的位置颠倒:即,辐射体206沿左垂直边216放置,且辅助接地元件沿接地面的上水平边214放置。
辐射体宽度和高度是基于特定天线设计要求来加以选择,所述设计要求包含频带、带宽和效率,给出本发明,所述设计要求可由所属领域的技术人员易于获得。
图2A的示范性接地面包括长度约235mm(9.3英寸)且宽度约144mm(5.7英寸)的矩形形状。图2A的天线辐射体元件的长度204约48(1.9英寸),且宽度206约10mm(0.4英寸)。在一个变体中,辐射体202与接地面在垂直方向上隔开约4mm到5mm,如图2A中所示。如所属领域的技术人员所了解,此距离208为应用特定的。通常,与接地面隔开较大垂直间隙改进天线性能,但天线高度要增加。
类似地,辅助接地220与主接地面210之间的水平间隙是基于天线的性能与大小之间的折衷来加以选择。在一个变体中,距离228经选择以不小于约4mm到5mm,从而防止两个接地元件之间的过多耦合。
在一个实施例中,辐射体202包括在共同转让且同在申请中的第11/883,945号美国专利申请案中所描述的类型的平面单极天线,但应认识到,可同样成功地使用其它设计和设置,第11/883,945号美国专利申请案标题为“机内单极天线(INTERNALMONOPOLEANTENNA)”、于2006年1月11日申请,并以引用方式全文并入本文中。示范性平面单极辐射体元件经成形以针对天线形成两(2)个操作频带。
在另一个实施例中,使用在共同拥有且同在申请中的第12/764,826号美国专利申请案中所描述的类型的分布式多频带天线设备来促进两个频带中的天线操作,第12/764,826号美国专利申请案标题为“分布式多频带天线和方法(DISTRIBUTEDMULTIBANDANTENNAANDMETHODS)”、于2010年4月21日申请,并以引用方式全文并入本文中。天线组合件包括针对低频带操作匹配的单极天线和针对高频带操作匹配的PIFA天线。单独低频天线元件的使用促进频率特定天线匹配,且因此单独低频天线元件的使用改进多频带天线的总体性能。
在再一个实施例中,使用在共同拥有且同在申请中的第12/082,882号美国专利申请案中所描述的类型的可调单极天线,第12/082,882号美国专利申请案标题为“可调天线和方法(ADJUSTABLEANTENNAANDMETHODS)”、于2008年4月14日申请,且以引用方式全文并入本文中。可调单极天线包括耦合在天线辐射体与馈电端口之间的调整电路,且可调单极天线经设置以通过调整馈电导体和与馈电导体串联的接地之间的电抗来调谐辐射体操作频带。此实施允许实现最佳天线辐射体202操作,同时最小化天线组合件所需的空间。
其它可用辐射体实施描述于共同拥有且同在申请中的第11/989,451号美国专利申请案中,第11/989,451号美国专利申请案标题为“可调多频带天线和方法(ADJUSTABLEMULTIBANDANTENNAANDMETHODS)”、于2006年7月13日申请,且以引用方式全文并入本文中。此申请案描述一种包括切换设备的可调多平面天线,所述切换设备能够通过选择性地切换寄生辐射元件来选择性地调谐天线高频带操作。
共同拥有且同在申请中的第12/673,966号美国专利申请案描述了可用于本发明的其它额外天线实施例,第12/673,966号美国专利申请案标题为“可调多频带天线和方法(ADJUSTABLEMULTI-BANDANTENNAANDMETHODS)”、于2010年2月17日申请,并以引用方式全文并入本文中。在一个实施中,天线的馈电由多路开关连接到辐射体组合件内的多个馈电点。经由开关选择适当馈电点的举动改变了天线的谐振频率且因此改变了操作频带。揭示不同辐射体设置,所述设置包含(i)单极型、(ii)倒L天线(ILA)结构,和(iii)具有额外接地触点的平面倒F天线(PIFA)结构。
在另一个实施例中,天线(200)包括平面辐射体,所述平面辐射体具有形成天线的低频操作频带的第一分支和形成高频操作频带的第二分支。在一个变体中,分支通常形成框架状形状。非导电性狭槽安置在分支之间,如共同拥有且同在申请中的第12/082,514号美国专利申请案和第11/901,611号美国专利申请案中所描述,第12/082,514号美国专利申请案标题为“机内天线和方法(INTERNALANTENNAANDMETHODS)”且在2008年4月11日申请,第11/901,611号美国专利申请案标题为“天线组件和方法(ANTENNACOMPONENTANDMETHODS)”且在2007年9月17日申请,所述两个申请案以引用方式全文并入本文中。
在另一个实施例中,使用经设置以影响若干频带的多个辐射元件(由狭槽分隔的主要元件和寄生元件),所述实施例描述在共同拥有的第11/648,429号美国专利申请案(现在是第7,786,938号专利)中,第11/648,429号美国专利申请案标题为“天线组件和方法(ANTENNACOMPONENTANDMETHODS)”、在2006年12月28日申请且以引用方式全文并入本文中。主要辐射体元件流电地耦合到馈电和接地,而寄生元件仅流电地耦合到接地且寄生元件经由狭槽上面的电磁耦合而获得寄生元件的馈电。辐射元件和狭槽的成形允许进一步控制天线操作频带。此实施在相对于接地面设置天线元件和优化空间利用方面提供额外灵活性。
在又一个实施例中,使用具有形成单独频带的多个谐振电路的多频带天线。一个此类天线详细描述于共同拥有的第11/603,511号美国专利申请案(现在是第7,663,551号专利)中,第11/603,511号美国专利申请案标题为“多频带天线设备和方法(MULTIBANDANTENNAAPPARATUSANDMETHODS)”、在2006年11月22日申请,且以引用方式全文并入本文中。导电涂层安置在电介质衬底上且导电涂层具有图案,所述导电涂层充当元件的头部部分与尾部部分之间的并联谐振电路。天线的谐振频率和因此天线的操作频带可彼此独立地调谐。
辐射元件和狭槽的成形允许进一步控制天线操作频带。
可用于本发明的天线辐射体的又一不同实施例描述于共同拥有且同在申请中的第11/922,976号美国专利申请案中,第11/922,976号美国专利申请案标题为“机内多频带天线和方法(INTERNALMULTIBANDANTENNAANDMETHODS)”、于2005年11月15日申请,且以引用方式全文并入本文中。所述天线包括连接到天线馈电导体的主元件和短路寄生元件。所述元件通常为细长的,且所述元件的对应于某一操作频带的至少多个部分彼此实质上垂直。频率落在天线的两个不同操作频带内的两个谐振也由寄生元件激励。为了实施寄生元件的谐振,元件之间的耦合经由寄生元件的馈电点和短路点附近的极窄狭槽来发生。
涵盖另外的其它变体与本发明一致地使用,例如在共同拥有且同在申请中的第11/801,894号美国专利申请案中所描述的类型的经设置以实现不同频带中的天线操作的辐射体结构,第11/801,894号美国专利申请案标题为“天线组件和方法(ANTENNACOMPONENTANDMETHODS)”、于2007年5月11日申请,并以引用方式全文并入本文中。此实施利用安置在天线辐射体与接地面之间的小辅助电路板,以提供特定操作频带与辐射体模式之间的天线匹配,同时维持小的占据面积。
如上文所论述,安置在接地面上方的单极天线辐射体(也就是,图1A)的操作一定会受接地面的特性(例如,尺寸、材料和接近性)影响。
便携式计算机显示器(例如,LCD、LED、OLED等)使用某种接地面,所述接地面通常匹配屏幕大小,且所述接地面与典型RF天线的大小(40mm到80mm)相比可相当大(100mm到250mm或4英寸到20英寸)。大显示器接地面与天线辐射体之间的相互作用不利地影响天线带宽和效率,尤其是针对经设置以在不同频带(例如,低频带700MHz到900MHz和高频带1700MHz到2400MHz)中操作的天线。
在一个变体中,示范性实施例的平面天线辐射体元件安置在显示器正面处显示器接地面的占据面积外部。
在图2A的特定实施中,辐射体202位于左上角附近与接地面210相距预定距离208处。确切的横向位置和垂直距离208是基于特定天线设计参数来加以选择。辐射体202具有这样一个位置,使得辐射体202与接地面210之间不发生电接触,且辐射体在正交于辐射体的平面(也就是,正交于图2A的平面)的方向上所取的投影不与接地面的投影重叠,接地面的投影也是在同一个方向上取得。
为了将电接地功能性赋予图2A中所示的实施例的天线设置,将辅助接地元件220放置在接地面210的垂直尺寸216旁。辅助接地元件与接地面相隔距离228,且辅助接地元件优选地包括窄矩形,所述窄矩形的宽度224小于高度226。辅助接地元件220由一条窄铜箔带(Cu带)制成,或辅助接地元件220包括薄金属片元件。天线辐射体202在接地点234处电耦合到辅助接地元件220,从而实现不具有其它接地触点(也就是,主计算机PWB、显示器屏蔽件或类似装置)的天线组合件的接地面。
馈电导体230的电屏蔽件在一或多个位置236处电耦合到辅助接地面,以实现天线的最佳电性能。在一个变体中,单个耦合位置是足够的(未图示)。在另一个变体中,使用多个接地位置(如图2A中所示)。接地连接236优选地经由软钎焊来实现。然而,可同样成功地使用例如卷曲、机械夹紧等其它技术。在所示实施例中,馈电导体是从主PWB(通常位于膝上型计算机的底座处)起沿显示器的垂直边选路。
图2A的实施例的天线辅助接地元件的长度226约135mm(5.3英寸),且宽度224约3mm(0.1英寸)。辅助接地元件220与接地面210在水平方向上相隔约4mm到5mm之距离228,如图2A中所示。
在一个实施例中,馈电导体是具有屏蔽件的同轴电缆,所述屏蔽件经由连接器连接到主PWB。同轴馈电电缆的馈电导体将天线馈电点连接到RF引擎馈电,且屏蔽导体连接到接地。其它电缆设置是可能的,例如,也可使用双绞线、挠曲电路。PWB连接也可以经由软钎焊、机械摩擦连接(卷曲、推进)来实现。在所示实施例中,馈电导体的长度约60mm(2.4英寸),且馈电导体的长度是根据便携式计算装置的大小和设置来调整。
将辅助接地面用于图2A的天线设置使得能够对天线性能进行更精确控制。低频带中的天线操作至少部分基于使辅助元件在接地点234处接地来实现,接地点234安置在馈电点232附近。
通过将辅助接地面用于单极膝上型计算机天线,图2A和2B的天线的宽带性能得到显著改进。此举尤其因为天线性能对电大小(也就是,与波长相比的实体大小)的敏感性。参看图2A和图2B描述的示范性实施例通过减小多个辐射体元件和个别匹配组件覆盖天线设备的若干操作频带的需要来有利地提供节省成本的解决方案。
根据本发明的原理设置的天线设备适合于任何便携式无线电装置,所述装置包含不为天线提供经适当设置的接地面的便携式无线电装置。为了实现最好性能,希望设置辅助接地元件,使得辅助接地元件与便携式装置的导电元件(例如,金属底盘、显示器屏蔽件、主PWB等)不具有任何其它电接触,参看图2A、图2B和图3的实施例所述的除外。在一个变体中,辅助接地元件并入到显示器的塑料罩中。在一个实施例中,辅助接地制造成适合厚度的金属片。或者,辅助接地实现为安装到塑料框上的挠曲安装段。确切的尺寸取决于特定应用,但长度由天线调谐和低频带频率决定。
本文中所描述的示范性天线实施例的另一个优点是能够通过使辅助接地元件的大小和放置变化而相对容易地调整天线操作频带和其它性能参数。通常,在便携式计算装置的设计阶段就界定接地面210的大小,且接地面的大小由于装置机壳的机械约束而无法容易地更改。此外,辐射体元件通常使用精确制造方法来制造,所述精确制造方法例如蚀刻、挠曲电路、低温共烧陶瓷(LTCC)、表面金属沉积或微带。因此,在希望在装置设计阶段并没有考虑到的新频带中操作便携式计算机时更改辐射体的大小或形状以便修改天线频率响应或其它操作参数(敏感性、总效率、带宽、方向性,或回波损耗)通常是不切实际。
根据本发明的原理,图2A的示范性天线的操作参数的调整是通过使辅助接地面元件220的大小(例如,尺寸224、226)和放置(例如,距离228、208)变化来实现。所属领域的技术人员应了解,许多易调的辅助接地面元件可经设置以适合特定天线设计要求,而不会招致辐射体或主接地面设置的任何改变。
图2A的示范性天线经设置以在700MHz到960MHz的低频频带中以及在1710MHz到2170MHz的高频频带中操作。此能力有利地允许便携式计算装置用单个天线在若干移动频带中操作,所述频带例如GSM710、GSM750、GSM850、GSM810、GSM1900、GSM1800、PCS-1900以及LTE频带。所属领域的技术人员将了解,上文给出的频带组成可在所要特定应用要求时加以修改,且也可支持/使用额外频带。
第二示范性天线设备
现在参看图2B,详细图示根据本发明的原理设置的天线设备的第二示范性实施例。
图2B的示范性天线250包括辐射体元件202、接地面210和馈电导体230。然而,辅助接地面元件260的设置与图2A的辅助接地元件220相比是不同的。具体来说,如图2B中所示,辅助接地面元件260为L型的,且辅助接地面元件260包括两个部分:(i)垂直部分220(具有长度226和宽度224),和(ii)水平部分252。垂直部分位于接地面210的左垂直边旁且垂直部分与接地面相隔距离228。水平元件252沿接地面210的水平边214定位且水平元件252与接地面相隔距离264。
在一个示范性实施中,水平元件252与辐射体202的水平边进一步相隔距离262,如图2B中所示。在替代实施(未图示)中,间距262是可忽略的,且元件252放置在邻近辐射体下边204处。有效地,图2B的实施例的天线允许辅助接地元件的较长有效电长度(LG),因为LG可近似为尺寸226、254的总和,在图2B的实施例的天线中,辅助接地面元件260“环绕”显示器接地面210的上转角。
图2B的示范性天线的操作参数的调整是通过使辅助接地面元件260的大小(例如,尺寸224、226、252、256)和放置(例如,距离228、258、262、264)变化来实现。
在替代实施例(未图示)中,L型辅助接地元件至少环绕辐射体202长度204的一部分和主接地面210的邻近垂直边216的一部分。此实施减少天线所需的空间。
现在参看图3,详细图示根据图2A的实施例设置且经设计以配合到便携式计算机的显示器罩中的示范性天线组合件300。天线组合件300包括塑料载体302,辐射体202部分安置在塑料载体302上。高频频带部分304安置在上(宽)边上,而低频带辐射体部分安置在窄边上、垂直于高频带部分304而定向。然而,应了解,也可使用用于额外频带的额外部分。辐射体202在接地点234处耦合到辅助接地元件220,且辐射体202在馈电点232处耦合到馈电导体220。馈电导体屏蔽件在多个位置236处电耦合到辅助接地元件220。组合件300进一步包括多个凸缘312,多个凸缘312经设置以使得组合件能够安装在便携式装置的外壳中。
参看图2A、图2B和图3描述的示范性天线实施例提供优于现有解决方案的实质优点。具体来说,所述优点包含改进的带宽、较低成本和较低复杂性,因为所述实施例减少实施离散匹配组件以覆盖天线的若干(两个或两个以上)操作频带的需要。根据本发明的原理设置的天线设备也提供对天线谐振且尤其是带宽的更好控制,且所述天线设备极大地促进针对便携式计算装置(例如,膝上型计算机或平板计算机)的有效宽带和多频带天线实施,且因此克服先前存在的与便携式计算机显示器的大接地面相关的限制。
辅助接地切换
图4图示本发明的天线组合件的另一个示范性实施例,所述实施例包括切换设备。图4的天线组合件400包括辐射结构420,所述辐射结构420安置在电介质支撑元件412上。示范性辐射体包括实现以下两个频带中的天线操作的两个部分:(i)高频带部分426和(ii)低频带部分424。两个部分424、426经设置以在所述两个部分424、426间形成狭槽428、430,如图4的示范性实施例中所示。其它设置是可能的且详细描述于先前所描述并以引用方式并入本文中的同在申请中且共同拥有的美国专利申请案中。
支撑元件422优选地包括例如塑料、陶瓷、FR4或其它合适衬底等电介质材料。在一个实施例中,辐射体元件是预制挠曲电路。其它制造方法是可能的,所述方法包含例如蚀刻、挠曲电路、低温共烧陶瓷(LTCC)、表面金属沉积或微带。
辐射结构420经由馈电导体(未图示)在馈电点432处被馈电。在一个实施例中,馈电导体为同轴电缆,其中馈电导体连接到馈电点432且屏蔽件连接到接地点234。在一个实施中,馈电电缆经由RF连接器而连接到无线电装置的RF区段。其它电缆设置是可能的,例如屏蔽双绞线、挠曲电路。PWB连接也可以经由软钎焊、机械摩擦连接(卷曲、推挽)来实现。在所示实施例中,馈电导体的长度是60mm(2.4英寸),且馈电导体的长度是根据便携式计算装置的大小和设置来调整。在一种方法中,同轴电缆是从天线的馈电点(显示器正面)选路到装置背面处的RF引擎,其中电缆屏蔽件接地到主接地面(例如,显示器屏蔽件或金属底盘)。
辐射体元件与接地面相隔距离438,距离438是基于特定应用的天线大小与性能之间的折衷来加以选择。距接地面的距离越大,天线的性能越好。在一个变体中,距离438约4mm到5mm。
在一个变体中,辐射体元件424、426安置在支撑元件422的同一平面表面上,如图4中所示。
天线组合件400进一步包括辅助(‘寄生’)接地元件402。在图4的实施例中,辅助元件402由水平部分406和垂直部分404形成。在另一实施例(未图示)中,辅助元件包括单个线性元件。辅助接地元件经放置以‘环绕’辐射体支撑元件422以优化空间利用。元件402尤其通过主辐射体表面电流的电磁场而耦合到主辐射体,所述主辐射体表面电流以电磁方式在辅助元件402中引发对应的表面电流。
辅助接地元件经由开关412在接地点408处进一步连接到主接地面210。在一个实施例中,开关412是低损耗、高功率的线性单极四掷固态开关,例如RFMD高功率GaAsSP4T模块。也可使用任何其它固态RF开关技术。在此实施例中,开关412安装在单独的小型(例如,13mm×14mm)PWB上,所述PWB紧挨着天线辐射体放置在主接地面点414与辅助接地元件的垂直部分404的下边之间。所述开关是经由控制导体(未图示)由例如便携式计算机处理电路内的合适逻辑元件或IC来控制,所述控制导体使辅助接地元件402能够选择性地耦合到主接地面210。
当开关412打开时,辅助接地与主接地面断开,从而有效地断开天线辐射体。
当开关处于闭合位置中时,辅助接地元件连接到开关的输入408,且接地面点414连接到开关的输出,因此此举会改变辅助元件的电长度且因此改变天线的电长度。天线电长度的改变使得能够独立于高频带操作来控制天线低频带操作参数(例如,带宽和效率)。低频带中的天线操作至少部分基于将辅助元件接地408放置在辐射体馈电点432附近而受影响。
在一个方法中,开关412包括4个“异或”(XOR)闭合状态。当开关闭合时,来自开关的输入的信号经由开关传播到开关的输出。开关的输出在每一状态下以不同方式来连接。在状态1中,输出直接连接到接地/接地面210。在状态2到4中,不同电元件(例如,电感器L1、L2、L3)串联地放置在相应开关输出端口与接地之间。不同组件串联地出现在开关的输出处且在接地之前会改变辅助接地元件的电长度。由于寄生接地控制低频带(LB)天线操作,因此不同切换状态改变天线低频操作频带。所属领域的技术人员应了解,其它电元件与本发明相容且其它电元件可用于本发明,所述其它电元件例如电容器、电容器-电感器组合,和/或电容性、电感性和分路/串联元件的组合。
在另一个变体(未图示)中,辅助接地包括多个L型和/或笔直导体,所述导体经安置而代替图4的单个辅助接地元件402。开关412的不同输出端口440连接到不同的个别辅助接地元件有利地实现对天线电长度和低频带性能调整的出色控制。
图4的实施例的天线设置提供优于常规设计的实质优点,尤其是针对天线低频带操作。具体来说,辅助接地元件经由不同开关路径(所述开关路径具有不同的电元件,例如电感器)选择性耦合到接地会改变天线的寄生元件的电长度,因此控制低频频带中的天线操作。
由于上述LB切换,当经由阻抗改变而将切换应用于高频频带时,与常规设计相比,减少电磁损耗。
在一个实施例中,辅助接地元件402由一条窄铜箔带(Cu带)制成,或辅助接地元件402包括薄金属片元件。各个部分404、406优选地包括长度大于宽度的窄矩形。在所示实施例中,辅助接地元件的垂直部分404的长度约70mm(5.3英寸),且宽度约3mm(0.1英寸)。辅助接地元件的水平部分406的长度约65mm(5.3英寸),且宽度约3mm(0.1英寸)。所述辅助接地元件与接地面相隔距离436,距离436由开关和可用空间的大小决定。
用户对较小且最有效封装的便携式计算机装置的需求通常导致在显示器元件附近或显示器元件上有限量的空间可用于放置离散电子组件。为了顺应起见,膝上型天线通常放置在显示器侧面(在这里空间最少用到)上,以便减少比吸收率(SAR)。
为了克服所述限制,在一个实施例中,天线组合件400位于便携式计算机机壳的上转角附近;所述便携式计算机机壳也就是在膝上型计算机或“平板”装置的主外壳的情况下的显示器罩(盖)。切换组合件放置在平板装置的转角中。在一个变体中,笔记本显示器大小在长度方面约230mm,且在宽度方面约140mm。在一个方法中,天线辐射体420长度约65mm,宽度约12mm,而另一方面,经设置而垂直于主辐射体的平面的寄生元件402的宽度约2mm且长度约65mm。因此,组合天线为三维结构。
图4的示范性天线经设置以在700MHz到960MHz的低频频带中以及在1710MHz到2170MHz的高频频带中操作。如先前所述,此允许便携式计算装置用单个天线在若干移动频带中操作,所述频带例如GSM710、GSM750、GSM850、GSM810、GSM1900、GSM1800、PCS-1900以及LTE频带。
所属领域的技术人员将了解,上文参考图4的实施例描述的确切大小只是说明性的,且所述确切大小对应于本发明的一个特定实施例。因为便携式计算机大小和便携式计算机的操作频率可急剧变化,因此根据特定要求选择的辐射体元件、辅助接地面和主接地面的尺寸将不同于上文引用的值。此外,上文给出的频带组成可在所要特定应用要求时加以修改,包含更多和/或不同的频带。
性能
现在参看图5A和图5B,呈现图2A的实施例的示范性天线设备的性能特性。
图5A图示随频率而变的自由空间回波损耗S11(以dB为单位)的图,所述自由空间回波损耗S11是针对用135mm(5.3英寸)的辅助接地元件长度226设置的示范性天线来测量的。图5A的测量值是在低频频带(也就是,700MHz到960MHz)和高频频带(也就是,1710MHz到2170MHz)上取得的。第一(三角形)标记符号510、512表示低频带的边界,且第二标记符号514、516表示高频带的边界。用天线测量的回波损耗在-6dB到-12dB之间。
图5B呈现关于上文参看图5A描述的同一天线的测量自由空间效率的数据。天线总效率(以dB为单位)被定义为辐射电磁功率与输入电功率的比的十进制对数:
方程式(1)
零(0)dB的效率对应于理想的理论辐射体,其中所有输入电功率都以电磁能的形式辐射出去。图5B中的数据证明了根据本发明设置的示范性天线实施例在700MHz与960MHz之间的大多数低频频带上实现了-2.5与-1.7dB之间的总效率。
所述结果有利地证明了本发明的示范性天线的改进性能。用现有技术平面天线并不能获得图5A到图5B中所示的效率结果,且所述效率结果要求一种三维天线结构,所述三维天线结构实现类似于图5A到图5B中所示的性能的天线效率。
现在参看图6A到图6B,呈现图4的实施例的示范性天线设备的性能特性。
图6A到6B图示随频率而变的自由空间回波损耗S11(以dB为单位)的图。在此特定实施例中,天线辅助接地元件402的电长度约135mm(5.3英寸),且馈电导体的长度约60mm(2.4英寸)。图6A的测量值是在低频频带(也就是,700MHz到960MHz)上取得的,且图6B的测量值是在高频频带(也就是,1710MHz到2170MHz)上取得的。所示的不同曲线对应于以下切换状态:(i)608-状态‘01’;(ii)604-状态‘00’;(iii)602-状态‘10’;及(iv)606-状态‘11’。线610标记-6dB电平。图6A中所示的结果证明了经由切换状态的改变对天线低频操作频带(单个锐利反谐振)的选择性控制。
图6B呈现针对与上文参看图6A所描述的切换状态相同的切换状态在高频频带(也就是,1710MHz到2170MHz)中测量的自由空间回波损耗数据。图6B中所示的结果证实,经由切换实现低频带控制实质上不影响天线在高频带中的性能,如由图6B中的状态602、604、606、608的稳定行为所图示。
在低频带和高频带中针对图4的天线所测量的总效率数据分别呈现在图7A和7B中。所示的不同曲线对应于以下切换状态:(i)虚线702对应于切换状态‘01’;(ii)由三角形标记的线704对应于切换状态‘00’;(iii)由正方形标记的线706对应于切换状态‘10’;及(iv)由圆圈标记的线708对应于切换状态‘11’。所示实线710对应于被动接地设置;也就是,辅助接地元件绕过开关直接连接到接地。
图7A的数据(曲线702、704、706、708)证明,在宽频带内通过改变切换状态来控制天线带宽。同时,不同切换状态之间的效率损失并不显著(小于0.8dB)。此情形与现有技术的常规接地切换形成对比,其中高频带切换引发实质损失,且高频带切换实质上减少天线效率。曲线702、704、706、708的数据与被动情况数据710的比较展示了开关的存在使天线效率因开关造成的信号衰减而减少了约1.1到1.6dB。
图4的天线在高频带中测量的总效率数据在图7B中给出。所示的不同曲线对应于以下切换状态:(i)虚线712对应于切换状态‘01’;(ii)由三角形标记的线714对应于切换状态‘00’;及(iii)由圆圈标记的线718对应于切换状态‘11’。所示实线720对应于被动接地设置;也就是,辅助接地元件绕过开关直接连接到接地。在高频带中收集到的数据证明了切换(曲线712、714、718、720)对高频带天线操作的可忽略影响,但如图7B中所示的切换状态‘01’除外。
有利地,如在所示实施例中使用单独辅助接地元件的低频带切换的天线设置允许独立于高频带操作来优化低频频带中的天线操作。
此外,单独辅助接地元件的使用允许天线实现与操作频带的更好天线匹配。单独辅助接地元件的使用还移除了对依赖于多个离散组件的专门接地和调谐方法的需要,从而减少总体天线大小、成本和复杂性,同时还改进可靠性。此解决方案是非常节省成本的,因为此解决方案减少了像在现有技术中对覆盖许多频带所需的匹配组件的需要。
将认识到,虽然本发明的某些方面是按照方法的一序列具体步骤来描述,但是所述描述只是说明本发明的较广泛方法,且在特定应用要求时可对本发明进行修改。在某些情形下,可使某些步骤为不必要的或可选的。另外,可将某些步骤或功能性添加到所揭示的实施例,或两个或两个以上步骤的执行次序可置换。所有此类变化都被视为包含在本文中所揭示并主张的本发明内。
虽然上文的详细描述已展示、描述并指出如应用于各种实施例的本发明的新颖特征,但是应理解,在不脱离本发明的情况下,所属领域的技术人员可对所示的装置或方法的形式和细节进行各种省略、取代和改变。前述描述是目前预期的执行本发明的最佳模式。此描述决不意在为限制性的,而是此描述应被视为说明本发明的一般原理。本发明的范围应参考权利要求书来确定。
Claims (31)
1.一种供用在便携式无线电装置中的天线设备,所述便携式无线电装置包括馈电端口和接地面,所述天线设备包括:
实质上平面辅助接地元件,所述实质上平面辅助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸;
切换设备,所述切换设备经设置以经由各自具有一个或多个不同电元件的多个不同开关路径将所述实质上平面辅助接地元件选择性地耦合到所述接地面;以及
实质上平面辐射体构件,所述实质上平面辐射体构件具有第三尺寸和第四尺寸,并且所述实质上平面辐射体构件经由馈电导体在第一位置处流电地连接到所述馈电端口,且所述实质上平面辐射体构件在第二位置处流电地连接到所述实质上平面辅助接地元件;
其中:
所述实质上平面辅助接地元件实质上安置在所述接地面周边外但仍与所述接地面共面;
所述实质上平面辅助接地元件实质上安置在所述实质上平面辐射体构件周边外但仍与所述实质上平面辐射体构件共面;
所述第一尺寸实质上垂直于所述第三尺寸;
所述实质上平面辅助接地元件经设置以增加天线带宽;且
所述一个或多个不同电元件出现在所述切换设备的输出处且在接地之前改变所述实质上平面辅助接地元件的电长度。
2.如权利要求1所述的天线设备,其中所述实质上平面辅助接地元件和所述实质上平面辐射体构件的至少一部分经设置而与所述接地面共面。
3.一种供用在无线电装置中的天线设备,所述无线电装置包括馈电和接地面,所述天线设备包括:
单极辐射体元件;
第一实质上平面辅助接地元件,所述第一实质上平面辅助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸;
切换设备,所述切换设备经设置以经由各自具有一个或多个不同电元件的多个不同开关路径将所述第一实质上平面辅助接地元件选择性地耦合到所述接地面;以及
其中:
所述单极辐射体元件在接地点处接地到所述第一实质上平面辅助接地元件,且所述单极辐射体元件在馈电点处经由馈电导体由所述无线电装置馈电;
所述第一实质上平面辅助接地元件实质上安置在所述接地面的外周边外;
所述第一实质上平面辅助接地元件实质上安置在所述单极辐射体元件的外周边外;且
所述一个或多个不同电元件出现在所述切换设备的输出处且在接地之前改变所述实质上平面辅助接地元件的电长度。
4.如权利要求3所述的天线设备,其中所述第一实质上平面辅助接地元件是沿所述接地面的第一条边而安置。
5.如权利要求3所述的天线设备,其中所述第一实质上平面辅助接地元件经设置而与所述接地面实质上共面。
6.如权利要求3所述的天线设备,其中所述馈电导体包括屏蔽件,所述屏蔽件在多个位置处耦合到所述第一实质上平面辅助接地元件。
7.如权利要求3所述的天线设备,其中所述天线设备适合于在至少两个频带中操作;且
所述至少两个频带中的至少一者包括一频带,所述频带与长期演进(LTE)***相容。
8.如权利要求7所述的天线设备,其中所述至少两个频带中的一者包括700MHz到960MHz的频率范围,且所述至少两个频带中的另一者包括1700MHz到2200MHz的频带。
9.如权利要求3所述的天线设备,其中所述单极辐射体元件包括第一部分和第二部分,所述第一部分具有第三尺寸和第四尺寸;且
所述第一尺寸实质上垂直于所述第三尺寸。
10.如权利要求9所述的天线设备,进一步包括第二辅助接地元件,所述第二辅助接地元件具有第七尺寸,所述第二辅助接地元件电耦合到所述第一实质上平面辅助接地元件;
其中:
所述第三尺寸实质上平行于所述第七尺寸;
所述第一尺寸实质上垂直于所述第七尺寸;且
所述第二辅助接地元件耦合到所述第一实质上平面辅助接地元件。
11.如权利要求10所述的天线设备,其中:
所述接地面包括第五尺寸和第六尺寸;
所述第六尺寸实质上平行于所述第一尺寸;且
所述第三尺寸实质上平行于所述第五尺寸。
12.如权利要求9所述的天线设备,其中:
所述第一实质上平面辅助接地元件经设置而与所述第一部分实质上共面;且
所述第一尺寸大于所述第二尺寸。
13.如权利要求12所述的天线设备,其中所述馈电导体包括屏蔽件,所述屏蔽件在至少一个位置处耦合到所述第一实质上平面辅助接地元件。
14.一种便携式无线电装置,包括:
馈电构件;
接地面;以及
天线设备,包括:
辐射体构件;
第一实质上平面辅助接地元件,所述第一实质上平面辅助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸;以及
切换设备,所述切换设备经设置以经由各自具有一个或多个不同电元件的多个不同开关路径将所述第一实质上平面辅助接地元件选择性地耦合到所述接地面;
其中:
所述辐射体构件经由馈电导体在第一位置处耦合到所述馈电构件,且所述辐射体构件在第二位置处耦合到所述第一实质上平面辅助接地元件;
所述第一实质上平面辅助接地元件实质上安置在所述接地面的外周边外;
所述第一实质上平面辅助接地元件实质上安置在所述辐射体构件的外周边外;且
所述一个或多个不同电元件出现在所述切换设备的输出处且在接地之前改变所述第一实质上平面辅助接地元件的电长度。
15.如权利要求14所述的便携式无线电装置,其中:
所述辐射体构件包括第一部分和第二部分,所述第一部分具有第三尺寸;且
所述第一尺寸实质上垂直于所述第三尺寸。
16.如权利要求14所述的便携式无线电装置,进一步包括第二辅助接地元件,所述第二辅助接地元件具有第五尺寸和第六尺寸,且所述第二辅助接地元件接地到所述第一实质上平面辅助接地元件,其中所述第五尺寸实质上垂直于所述第一尺寸。
17.如权利要求16所述的便携式无线电装置,其中所述第一实质上平面辅助接地元件和所述第二辅助接地元件各自经设置而与所述接地面实质上共面。
18.如权利要求16所述的便携式无线电装置,其中所述第二辅助接地元件实质上布置在所述第一实质上平面辅助接地元件的外周边外。
19.如权利要求14所述的便携式无线电装置,其中所述便携式无线电装置选自由以下各者组成的群:a)移动计算机;b)蜂窝式电话;和c)便携式导航装置。
20.如权利要求14所述的便携式无线电装置,其中所述天线设备适合于在至少两个频带中操作,所述频带中的至少一者包括一频带,所述频带与长期演进(LTE)***相容。
21.如权利要求20所述的便携式无线电装置,其中所述切换设备适合于实现所述至少两个频带中的至少一者的操作频带的切换。
22.一种供用在无线电装置中的天线设备,所述无线电装置可在低频频带和高频频带中操作,且所述无线电装置包括馈电端口和接地面,所述天线设备包括:
单极辐射体;
实质上平面辅助接地元件;以及
切换设备,所述切换设备安置在所述接地面与所述实质上平面辅助接地元件之间,且所述切换设备经设置以经由各自具有一个或多个不同电元件的多个不同开关路径将所述实质上平面辅助接地元件选择性地耦合到所述接地面;
其中:
所述单极辐射体经由馈电导体在第一位置处耦合到所述馈电端口,且所述单极辐射体在第二位置处耦合到所述实质上平面辅助接地元件;
所述实质上平面辅助接地元件实质上安置在所述接地面的外周边外;
所述实质上平面辅助接地元件实质上安置在所述单极辐射体的外周边外;且
所述一个或多个不同电元件出现在所述切换设备的输出处且在接地之前改变所述实质上平面辅助接地元件的电长度。
23.如权利要求22所述的天线设备,其中所述单极辐射体经设置而与所述接地面实质上共面。
24.如权利要求23所述的天线设备,其中所述实质上平面辅助接地元件经设置而在实质上垂直于所述单极辐射体的平面中。
25.如权利要求22所述的天线设备,其中所述切换设备适合于切换所述低频频带中的操作频率。
26.如权利要求25所述的天线设备,其中所述低频频带包括长期演进(LTE)频带,所述长期演进(LTE)频带覆盖700MHz到960MHz的频率范围;且
所述高频频带包括LTE频带,所述LTE频带覆盖1700MHz到2200MHz的频率范围。
27.如权利要求22所述的天线设备,进一步包括多个电抗电路,所述电抗电路各自耦合到所述接地面且各自可由所述切换设备选择。
28.如权利要求27所述的天线设备,其中每一电抗电路包括电感器,所述电感器耦合到所述切换设备的相应输出端口。
29.如权利要求27所述的天线设备,其中每一电抗电路经设置以改变所述实质上平面辅助接地元件的电长度。
30.如权利要求22所述的天线设备,其中所述切换设备适合于至少部分通过在所述接地面与所述实质上平面辅助接地元件之间选择性地耦合多个电抗元件来控制所述低频频带的操作频率。
31.一种供用在无线电装置的天线中的设备,所述无线电装置包括接地面,所述设备包括:
单极辐射体,所述单极辐射体经设置以经由馈电导体来馈电;
实质上平面辅助接地元件,所述实质上平面辅助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸,所述实质上平面辅助接地元件在某位置处连接到所述单极辐射体,所述位置不同于所述单极辐射体经设置以经由所述馈电导体馈电的位置;以及
切换设备,所述切换设备经设置以经由各自具有一个或多个不同电元件的多个不同开关路径将所述实质上平面辅助接地元件选择性地耦合到所述接地面;
其中:
所述实质上平面辅助接地元件实质上安置在所述接地面的外周边外;
所述实质上平面辅助接地元件实质上安置在所述单极辐射体的外周边外;且
所述一个或多个不同电元件出现在所述切换设备的输出处且在接地之前改变所述实质上平面辅助接地元件的电长度。
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