CN1922758B - 分集式天线装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种操作方法、分集式天线***和用于诸如具有通用接地单元的移动电话之类的移动台的装置，所述分集式天线装置包括至少一对天线单元。每个天线单元包括通常为L形的辐射单元，以及可操作地同通常为L形的辐射单元相连接的导电支架部。

Description

分集式天线装置

技术领域

本发明涉及天线，更特别地涉及分集式天线。

背景技术

以最简单的术语进行定义，天线设计中的分集技术是用于通过使用辅助天线来实现可靠的总体***性能的手段。***性能可以以信号强度、信噪比、数据率、出错率或者其他因素为特征。对无线数据***而言特别重要的是在低出错率的情况下实现高数据率。

在无线或者无线电通信中，特别是在移动无线电通信中，天线分集是用于缓和由多路径信号传播所引起的快速衰落的公知技术。为了获取分集增益，需要至少两个传送相同的信息但却具有不同的衰落特性(低信号相关性)的信号。通常使用的分集技术之一的极化分集利用纵横极化信号分量独立的衰落。因为无需大的天线间隔，所以该技术是用于手机的潜在技术。

因此，众所周知在多路径信号环境中不仅发生相变而且发生极化方向上的改变，因此已经利用极化分集来进一步改善杂乱环境中的数据传输率。极化分集指的是利用两个确定方向的天线，以便在天线之一具有一个极化上的高增益的区域中，天线之二具有正交极化上的高增益。通常，极化分集是由两个天线实现的，所述两个天线的定向使得极化轴大致相互垂直。此外，天线的主束可以指向不同的方向并且天线可以被设置为之间有一定距离，而在这样情况下还可以利用角度和空间分集来去相关所述信号。此外，通过适当的信号处理，与单个天线***相比利用极化分集可以增加平均信噪比，以及例如同空间分集式天线***相比也增加了平均信噪比。

一种手段利用了平面反向F天线(PIFA)作为天线应用于极化分集技术中。图1描绘了由馈电探针(104)和短路(105)如在图1中那样定位和馈电的两个正方形平面反向F天线(100)(PIFA，或者也可以称为短接拼片天线)。天线(100)可用于获取在个人移动通信终端(PMCT)中好的分集增益(5-9dB)。这已经利用无线电信道声波测量得到了确认。地平面(103)的尺寸大约是40mm×100mm(宽度×长度)。天线单元(101、102)的尺寸大约是16mm×16mm×7mm(长度×宽度×高度)。

然而，无线电设备趋向于被设计成能够尽可能便于用户携带。该趋势推动了为用户设计相对小的、轻巧的手提无线电设备的需要。

这在一方面为从事天线设计和技术的人员带来了新的挑战。例如，与当前用于诸如移动电话之类的小的PMCT的典型内部天线相比，图1的PIFA明显较大，对移动电话应用而言可能太大了。

鉴于天线和无线通讯设备的各种固有限制，希望避免或者减轻与现有技术有关的这些及其他问题。因此，需要一种提供更紧凑的分集式天线装置的技术。

发明内容

现在已经发明了更紧凑的分集式天线装置，其更适合于诸如移动电话之类的移动台。

根据本发明的一些方面提供了一种操作方法、分集式天线***和用于具有通用接地单元的移动台的装置，所述分集式天线装置包括至少一对天线单元。每个天线单元包括：

通常为L形的辐射单元；以及

同两个通常为L形的辐射单元相连接的支架部，所述支架部包括用于相对于接地单元馈接天线单元的馈电装置。

一些实施方式提供了用于蜂窝式移动电话的更紧凑并更轻的天线解决方案。在一些其他的实施方式中，天线装置的重量可以减少30％以上。因为移动电话设计的趋势甚至达到微型手提移动电话的领域，所以紧凑和较轻的重量特别合适。在一些其他的实施方式中，因为移动电话外壳(chassis)的结构和设计的缘故，所以L形的辐射单元可以由一个或多个曲面单元来替代。因此L形的天线单元还可以具有圆角或者是半椭圆形的形状。L形的天线单元可以是平的、圆的、易弯曲的、弯曲的、层叠的等。接地单元不必须具有平面的形状，但可以是适合于移动电话和外壳的形状和设计。与需要更多空间的较大设计相比，所述实施方式的电子特性可以是合理的和等效的。

为了更透彻地理解本发明，将结合附图进行以下说明。

附图说明

现在将参照附图、仅以示例的方式描述本发明，其中：

图1描绘了用于无线终端的已知分集式天线装置，

图2a描绘了正方形PIFA上的表面电流的示例，

图2b描绘了根据具体化的本发明的某些原理在从其中心除去了金属化的正方形PIFA上的表面电流的示例，

图2c描绘了根据本发明的实施方式在从其中心除去了金属化并且除去一个对称电流通路的正方形PIFA的余部上的表面电流的示例，

图3描绘了根据本发明的实施方式的分集式天线装置的示例，

图4说明了用于根据具体化的本发明的分集式天线装置和用于图1的已知分集式天线装置的双端口S-参数的模拟的频率响应，

图5说明了用于根据具体化的本发明的分集式天线装置和用于图1的已知分集式天线装置的计算的包络校正系数，

图6a说明了用于根据具体化的本发明的分集式天线装置的模拟的极化椭圆和总实现增益，

图6b说明了用于图1的已知分集式天线装置的模拟的极化椭圆和总实现增益，

图7描绘了根据本发明的又一实施方式的宽带分集式天线装置的示例，

图8说明了用于根据本发明的又一实施方式的宽带分集式天线装置的双端口S-参数的模拟的频率响应的示例，

图9说明了用于根据具体化的又一本发明的宽带分集式天线装置的计算的包络相关系数的示例，

图10说明了用于根据具体化的又一本发明的宽带分集式天线装置的模拟的极化椭圆和总实现增益的示例，

图11a-h示出了实现本发明又一些实施方式的宽带天线结构的各种方式中的一些，

图12a-d说明了实现本发明又一些实施方式的天线结构的各种方式的另一些。

具体实施方式

本发明的一些实施方式提供了用于具有通用接地单元的移动台的分集式天线装置。所述分集式天线装置包括至少一对天线单元。每个天线单元包括第一细长导电单元。导电支架部同第一细长导电单元相连接。支架部包括用于相对于接地单元馈接天线单元的馈电，亦称为馈电单元或者馈电装置。每个天线单元还具有第二细长导电单元。第一和第二通常为平面的细长导电单元彼此横向相交并彼此接触。在一些其他的实施方式中，第一和第二通常为平面的细长导电单元彼此相互垂直。在一些实施方式中第一和第二通常平面的细长单元和导电支架部由整体的金属部件组成；即使是像所谓的短路单元之类的天线的其它部分也可以由相同的金属部件组成。整体的金属部件的外观通常可以形成L形的形状。在一些其他实施方式中，因为移动电话外壳的结构和设计的缘故，所述L形的辐射单元可以由一个或多个曲面单元替代。因此L形的天线单元还可以具有圆角或者具有半椭圆形的形状。地可以是平面或者理论上的平面。然而，地无须具有平面的具体形状，而可以是适合于外壳的形状和设计以及移动电话。优选地，可以考虑将天线单元做得更紧凑、更小、更轻，以使得天线***适合于蜂窝式移动电话。有利地，天线单元的开端可以弯向地平面以使得天线***更加紧凑。此外天线单元彼此之间相互远离以最小化在单元之间的任何耦合。例如通过利用层叠的谐振器结构的方式可以扩展天线***的操作带宽。

本发明的一些实施方式应用操作移动通信网络的移动台的方法。移动台具有一对操作状态和通用地平面单元。在所述方法中提供一对天线单元。每个天线单元具有通常为L形的辐射单元，和同通常为L形的辐射单元相连接的导电支架部。支架部包括用于相对于接地单元馈接天线单元的馈电装置。所述的一对天线单元的排列使得其方向实质上相互垂直。天线应该被排列为使得天线的极化足够地不同(也就是基本垂直)从而在由天线收到的信号之间提供低相关性。例如在稍后图6a所示出的实施方式中那样，天线的极化或许只在某个/某些方向上相互垂直。然而，在大多数方向上天线的极化是足够地不同的以在由天线收到的信号之间提供低相关性。移动台在第一操作状态下运行，在所述第一操作状态中的指定方向上一对天线单元中的一个最大程度地响应于某个极化，例如垂直极化或者右旋圆极化。移动台还在第二操作状态下运行，在所述第二操作状态中的相同的方向上所述一对天线单元的另一个最大程度地响应于足够地不同的极化，例如甚至可能是同第一天线单元的极化垂直的极化(例如水平极化或者左旋圆极化)。天线的极化可以取决于方向。在实践中，极化还可以取决于用户怎样保持终端。只要在这些方向上天线的极化足够地不同(甚至或许垂直)，其中不同极化下的信号的统计上显著的部分从所述方向到达，那么天线就可以比较好地运行。

在下文中将描述用于具体化本发明的分集式天线装置的一些理论研究方面和原理。

分集增益取决于来自分集支路的信号的包络相关性(ρ_e)和相对强度。通常，为了获得好的分集增益，包络相关性应该在0.7以下。为了几乎最大程度的改善，分集支路的平均信号强度应该大致相等。

研究分集式天线装置的电势(potential)的一种方式是基于其三维(3-D)混合辐射图案来计算在天线单元之间的包络相关性。在瑞利衰落环境中，在参照的相同的坐标系(这里，标准球面坐标系)的两个天线之间的包络相关系数可以用下面的等式表示：

${\mathrm{\ρ}}_e=\frac{{|X\underset{\mathrm{\Ω}}{\∫}{E}_{1\mathrm{\θ}}{E}_{2\mathrm{\θ}}^{*}{p}_{\mathrm{\θ}}\mathrm{d\Ω}+\underset{\mathrm{\Ω}}{\∫}{E}_{1\mathrm{\φ}}{E}_{2\mathrm{\φ}}^{*}{p}_{\mathrm{\φ}}\mathrm{d\Ω}+|}^2}{\underset{\mathrm{\Ω}}{\∫}X[X{\left|E_{1\mathrm{\θ}}\right|}^2{p}_{\mathrm{\θ}}+{\left|E_{1\mathrm{\φ}}\right|}^2{p}_{\mathrm{\φ}}]\mathrm{d\Ω}\underset{\mathrm{\Ω}}{\∫}X[X{\left|E_{2\mathrm{\θ}}\right|}^2{p}_{\mathrm{\θ}}+{\left|E_{2\mathrm{\φ}}\right|}^2{p}_{\mathrm{\φ}}]\mathrm{d\Ω}}---\left(1\right)$

其中E_θ和E_φ分别是由天线辐射的电场的混合(complex)θ和φ分量；p_θ和p_φ是输入θ和φ极化平面波的入射角概率分布；以及X是交叉极化率P_θ/P_φ，其中P_θ和P_φ分别是多路径环境中由θ和φ极化各向同性天线所接收到的能量。传播环境中的简单模式可以通过假定信号功率被相等分布到两个极化[X＝1(或者0dB)]并且等量的信号从四面八方到达(均匀分布)：p_θp_φ＝A，使得

$\underset{\mathrm{\Ω}}{\∫}{p}_{\mathrm{\θ}}\mathrm{d\Ω}=\underset{\mathrm{\Ω}}{\∫}{p}_{\mathrm{\φ}}\mathrm{d\Ω}=1---\left(2\right)$

通过假定输入能量的全向方位分布和高斯高度分布的方式可以获取更多的仿真模型。

$p\left(\mathrm{\θ}\right)=A_1\exp \{-\frac{{[\mathrm{\θ}-(90-{\mathrm{\θ}}_0)]}^2}{{2\mathrm{\σ}}^2}\},\mathrm{\θ}\∈\left[\mathrm{0,180}\right]---\left(3\right)$

在上式中，p(θ)是p_θ(θ)或者p_φ(θ)，分别用于指示θ和φ的极化分量。参数θ₀和σ分别控制峰值的仰角和分布的传播。设置参数A_l以满足等式(2)。例如，可以为某些示例选择以下值(用于p_θ/p_φ)：θ₀＝2.6°/3.6°，σ＝5.0°/7.3°，以及X＝9dB。所述值可以表示在几个环境下应用的测量的平均值。

在图2a、2b和2c中将描述本发明的一些实施方式的一些基本理论原理。

微波带状线路上的电流在线路的边缘横向最大。这也适用于微波带状类型的天线，诸如短接拼片或者PIFA。如在图2a的示例中由电流通路(201)所描述的那样，PIFA(200)上的电流集中于平面单元的边缘。PIFA包括电流的馈电(202)和短路(203)。可以合理地假定如果从其中心处除去一些金属，则其辐射特性不会发生显著地变化。

这使得从图2b的示例的PIFA(204)的从短路到开端留下两个对称的电流通路。在图2b的PIFA(204)中一些金属被从PIFA(203)的基本中心区域(205)中除去。可以假定这两个电流通路(201’)导致了极相似的辐射，特别是导致了极相似的极化特征。

因此，优选地，如图2c的示例中所描绘的那样，在不显著影响辐射特性的情况下可以移开任何一个电流通路(以及相应的天线金属部件)。便利地，图2c的示例的天线单元(205)基本上仅具有一个电流通路(206)。有利地，这使得实际的天线显著地较小和较轻，为更紧凑的天线和移动终端设计提供了更多灵活性，并且可以使得即使在诸如蜂窝式移动电话之类的小PMCT中也可以使用这种更紧凑的天线。

图3示出了根据本发明的实施方式的分集式天线装置的示例。分集式天线装置(300)包括两个天线单元(301、302)。两个天线单元(301、302)被配置成在X轴方向上几乎正交极化。优选地，两个天线单元(301、302)类似于图2c的示例中的一个。紧凑分集式天线装置(300)具有地平面(303)。有利地，移动通信终端(MCT)的外壳可以部分地或者完全作为地平面(303)。优选地，分集式天线装置(300)可以是更紧凑的解决方案。天线单元(301、302)具有条(strips)(304、305)。天线单元(301、302)还包括用于天线的电气特征的馈电探针(306)和短路(307)。从所述天线单元可以看到第一和第二通常为平面的细长导电单元的具体化示例。还可以显示具有馈电和短路的支架部。

有利地，在一些其他的实施方式中天线单元(301、302)的开端被弯向地平面(303)(在又一些实施方式中或许可以弯向终端外壳)。有利地，这进一步减少了天线的尺寸。此外这种将天线单元(301、302)的开端弯向地平面(303)不会显著地损坏辐射特性。

优选地，天线单元(301、302)的开端尽可能彼此远离以最小化在单元之间的耦合。

天线单元(301、302)的尺寸例如可以是大约15mm×16mm×8.5mm(最大长度×最大宽度×高度)。条(304、305)例如可以是3mm宽。地平面(303)的尺寸例如可以是40mm×100mm(宽度×长度)。

图4说明了用于根据具体化的本发明的分集式天线装置和用于图1中的已知分集式天线装置的双端口S-参数的模拟的频率响应。在图4的示例中示出了用于天线单元的模拟的反射系数(S₁₁和S₂₂)和在单元之间的传输系数(S₂₁和S₁₂)。所述模拟例如可以利用基于全波电磁模拟器的一些商业上可用的力矩法(Method of Moments，MoM)来执行。图表(400)具有用于指示频率的X轴和用于指示S参数大小的Y轴，其中X轴以GHz为单位，Y轴以dB为单位。图表(400)包括用于说明具体化的本发明的S₁₁和S₂₂参数的曲线(401)。曲线(402)说明用于图1的已知分集式天线装置的S₁₁和S₂₂参数。此外，曲线(403)说明用于图1的已知分集式天线装置的S₂₁和S₁₂参数。曲线(404)说明用于具体化的本发明的S₂₁和S₁₂参数。图表(405)说明用于相应曲线的史密斯图。圆圈(406)说明-10dB大小的S-参数，而圆圈(407)说明-6dB大小的S-参数。有利地，与图1的已知天线装置相比，根据具体化的本发明的装置在天线单元之间具有较大的隔离作用。这主要是因为包括十分高的电场的天线的部件从隔离作用的观点而言彼此足够地相互远离。在单元之间的高隔离作用是希望的，因为其增加了分集式天线装置的总效率。

图5说明了用于根据具体化的本发明的分集式天线装置和用于图1的已知分集式天线装置的计算的包络校正系数。利用商业上可用的基于MoM的模拟软件能够获取运算所需的混合3-D辐射图案。图表(500)具有用于指示频率的X轴和用于指示包络校正系数ρ_e的Y轴，其中X轴以GHz为单位。图表(500)中具有方框(501)的曲线说明用于具体化的本发明的均匀分布运算。具有圆圈(502)的曲线说明用于具体化的本发明的高斯分布运算。具有菱形(503)的曲线说明用于图1的已知分集式天线装置的均匀分布。具有三角形(504)的曲线说明用于已知分集式天线装置的高斯分布。利用均匀分布，两个天线在所关心的频带(从1.92GHz到2.17GHz)内都具有非常低的包络相关性。利用高斯分布，在所提到的频带内包络相关性将增加但仍保持在0.7以下。由于高斯分布利用非常高的交差极化率(X＝9dB)的缘故所以相关性显著增大。当X从9dB减小到0dB时，最大相关系数从0.7减小至0.1。根据图5，两个天线是大致适合的极化分集天线，并应具有类似的分集性能。有利地，当与图1的较大天线装置相比时，较小且更便利的具体化的本发明实质上具有等效的电子天线特性。

图6a说明了用于根据具体化的本发明的分集式天线装置的模拟的极化椭圆和总实现的增益。图6b说明了用于图1的已知分集式天线装置的模拟的极化椭圆和总实现的增益。因此图6a和6b分别显示了用于根据具体化的本发明的分集式天线装置的和用于图1的分集式天线装置的绘制在总实现增益上的模拟极化椭圆(实现的G_θ+G_φ，包括反射损耗)。所施加的频率是2.05GHz。图6a和图6b的图案几乎是相同的，图6a和图6b的图案还可以连同图5一起说明并显示在具体化的本发明中所提出的天线单元的微型化在辐射性特性上仅具有次要的效果。在图6a和6b的用于天线的标准球面坐标系中，X轴以度为单位指示φ，而Y轴以度为单位指示θ。

由图3中的坐标轴(3 06)给出了天线的方向，其中X轴指向标准球面坐标系中θ＝90°且φ＝0°的方向，Y轴指向标准球面坐标系中θ＝90°且φ＝90°的方向，以及Z轴指向标准球面坐标系中θ＝0°且φ＝0°的方向。

天线尺寸的减少可能减小天线的带宽，因此这可能造成显著的负面效应。然而，所述减小是可以补偿的。

本发明的一些实施方式应用了宽带分集式天线装置。宽带分集式天线装置还可以是更紧凑的解决方案。在下文中将描述关于紧凑较宽频带的分集式天线装置的一些其他技术细节。

图7描绘了根据本发明的又一实施方式的宽带分集式天线装置(700)的示例。优选地，图7的示例还可以是使天线设计更紧凑的一种手段。由天线尺寸缩小可能造成的带宽的减小可以通过使天线双谐振的方式来补偿，或者在另一些实施方式中甚至使天线多谐振。例如可以通过使用层叠结构的方式来增加图3的示例的带宽。还可以使用共面附加(coplanar parasitics)或者包括一个或多个高品质因数(high-Q)共振器的匹配电路。宽带分集式天线装置的示例包括一个或多个天线单元(701)。天线装置包括一个或多个附加条(702)。有利地，在天线装置(700)中还具有驱动条(703)。优选地，驱动条(703)可以作为具有用于扩展天线装置(700)的操作带宽的条(702)的多谐振器。天线装置(700)包括外壳(704)。外壳可以完全地或者部分地是诸如移动电话之类的移动台的部件。天线装置(700)具有用于RF信号馈电/接收的双部件(705、706)。还提供了短路(707)。在一些其他的实施方式中，条(702)的末端例如可以被弯向外壳(704)。

仍参照图7的某些实施方式，一个天线单元的示例性大小可以是大约17mm×18mm×8mm(最大长度×最大宽度×高度)。条可以是3mm宽。地平面(704)的尺寸例如可以是40mm×100mm(宽度×长度)。

图8说明了根据本发明的又一实施方式的用于宽带分集式天线装置的双口端S-参数的模拟的频率响应的示例。天线已经被调节为覆盖GSM1800、GSM1900和UMTS频率(1.71 GHz-2.17GHz)。用于回波损耗的值已经被设置，例如L_retn≥6dB。天线的较低拼片例如被设置在0.8mm厚的高质量微波基片上(图7的示例中未显示)。图表(800)包括用于指示频率的X轴和用于指示S参数的Y轴，其中X轴以GHz为单位，Y轴以dB为单位。曲线(801)说明本发明的天线的反射系数(S₁₁和S₂₂参数)，而曲线(802)说明在本发明的天线之间的传输系数(S₂₁和S₁₂参数)。图表(803)说明本发明的史密斯图，所述图包括相应的曲线。圆圈(804)和(805)分别说明具体化的本发明的-6dB和-10dB大小的S参数。

图9说明用于根据具体化的本发明的宽带分集式天线装置的计算的包络相关系数的示例。图表(900)具有用于说明频率的X轴和用于说明包络校正系数ρ_e的Y轴，其中X轴以GHz为单位。图表(900)中具有方框(901)的曲线说明均匀分布计算。具有圆圈(902)的曲线说明高斯分布。利用均匀分布再次获得极低的相关性。利用高斯分布，在从1.71 GHz至2.17GHz的频率范围上的相关系数低于0.7。在将X从9dB减至0dB的同时，最大相关系数又被从0.7减至0.1。图9的示例的相关性特征类似于图1和图3的示例的特征，但是优选地，图9的示例的带宽可以是图1和图3的带宽的两倍宽。

还可以将具体化的天线装置调节到覆盖例如具有类似相关性特征的至少从2GHz到2.8GHz(L_retn≥6dB)的频率。

图10说明了用于根据又一具体化的本发明的宽带分集式天线装置的模拟的极化椭圆和总实现的增益的示例。图10显示了用于具体化的1.95GHz的宽带分集式天线装置的绘制在总实现的增益(实现的G_θ+G_φ，包括反射损耗)上面的模拟的极化椭圆。在该频率上的天线的图案和极化状态与图1和图5的示例中2.05GHz的图案和极化状态(图6a和6b)十分类似。X轴以度为单位说明φ，而Y轴以度为单位说明θ。

具体化的宽带分集式天线装置的分集性能完全可以同图1和3的示例中的分集性能相比较。有利地，有效带宽可以是两倍宽以上。

很明显，在所描述的发明思想中，上述的天线单元和分集装置可以以不同的方式组合，并置于移动电话的终端外壳或者其他终端外壳之类的不同位置上。例如，图3和7所示的天线单元中的一个或两个可以被移到外壳的任何空闲角乃至移动到外壳的中心。作为选择，天线单元可以交换位置以便短路处于彼此接近的角中和开端。还可以将独立的低频带(例如900MHz)天线单元添加至装置中或者修改所描述的分集式天线单元中的一个或两个，以包括集成的低频带单元，并借此创建多频带分集式天线装置。没必要限制到低频带但是可以在不同频率上操作。

电容负载可以被添加到任何天线单元中。优选地所述电容负载应当被添加至电场强度或许是最高的位置，但是也可能添加到其他位置。电感负载也可以被添加到任何天线单元中，例如添加到短路实体中。优选地电感负载应该被添加到表面电流或许是最强的位置，诸如在导电单元和地(也就是短路实体)之间的连接处，但是也可能添加到其他位置。电容负载可以通过将天线单元的开端弯向地平面的方式来实现。电感负载例如可以通过使接地连接变窄或者通过添加槽或者通过弯曲的方式来实现。

任何的天线单元和天线装置在某种程度上都可以利用整体的金属部件来生成。例如，宽带天线装置由整体的金属部件组成，其中在所述宽带天线装置中所述至少一个天线包括短路、馈电、下条(lower strips)、上条(upper strips)和同下条和上条相连接的条。整个结构例如可以通过腐蚀或者切割金属的镀锡板的方式来获得。通过折叠的方式可以实现平的部分以及L的形状。在地和下条之间或许可以有基片。在条之间还可以有绝缘体。此外，天线可以由绝缘(塑料)架来支撑。

在本发明的某些实施方式中，一个单元或许可以具有在图3的示例中所描述的类型和在图7的示例中所描述的一种类型。

如所述的那样，通用地平面单元可以具有不同的形状和形式。在某些实施方式中天线的通用地平面可以具有复杂的形状，例如PCB可以包括几个EMI屏蔽壳。因此，一个或多个天线单元距地的距离是变化的。天线单元到地的距离还可以因为其他原因而改变。例如，天线单元的第一导电单元可以直接连接到地，并且从地到导电单元的距离可以连续地或者逐渐地增加，就像图7的示例中我们向第二导电单元的开端移动那样。

在又一些实施方式中，移动电话的外壳可以包括印刷电路板(PCB)的接地走线(ground traces)、电磁干扰(EMI)屏蔽的金属机盖及同这些部件相连接的其他可能的金属结构。外壳可以作为天线的通常平面地平面或者平衡物。

在另一些实施方式中，因为外壳可以具有非常圆的角，所以天线的第一和第二导电单元可以具有曲面单元。天线的导电单元还可以是椭圆形的。曲面单元具有同L形单元大致相同的性能。

图11a-f示出了实现宽带天线结构的各种示例性方式中的部分方式。为了清楚起见，在图11a至h中描绘了天线馈电(1101)、用于电性耦合的短路(1100)等的实体、L形(1102)等的辐射单元、用于扩展带宽的第二L形(1103)等的辐射单元以及接地单元(1104)。

图12a-d说明了实现根据本发明的另一些实施方式的天线结构的其他各种方式。为了清楚起见，在图12a至d中描绘了支架部(1201)等、L形单元(1202)等、发生器(1203)等、短路(1205)等的实体、匹配电路(1206)以及地(1204)。匹配电路(1204)可以匹配一个谐振。匹配电路也可以生成并匹配几个谐振，所述谐振被调整为彼此接近，借此扩展天线的带宽。匹配电路(1204)还可以用将几个谐振设置得彼此足够远的方式匹配几个谐振，借此建立多频天线。不同的支路还可以具有不同的匹配电路(1204)。如图12a中看到的那样，包括馈电装置的支架部(1201)同发生器(1203)串联连接。在图12b中，包括馈电装置的支架部(1201)同发生器(1203)串联连接，并且支架部(1201)和发生器(1203)二者同短路(1205)并联连接。在图12c中，包括馈电装置的支架部(1201)同发生器(1203)和匹配电路(1206)串联连接。在图12d中，图12c的支路同短路(1205)并联连接。

匹配电路可以是完全无源的，或者其可以包括诸如转换器、可变电容器和/或晶体管之类的有源组件。匹配电路同天线馈电的串联连接不是唯一可能的解决方式，还可以在L形单元的一些部件和地之间连接匹配电路。这种同天线馈电并联的匹配电路可以利用电流耦合和/或电磁耦合连接至L形单元和/或地。在实际的实施中可以在PCB上建立匹配电路或者将匹配电路同天线结构相集成。

细节和范围

尽管上述的说明包括许多细节，但是这些只是被提供用于说明本发明而不应该构成对本发明范围的限制。因此对本领域的技术人员而言显而易见的是：在不脱离本发明的精神或者范围的情况下可以对本发明的装置和流程做出各种修改和变化。

Claims (32)

1.一种用于具有通用接地单元的移动台的分集式天线装置，所述分集式天线装置包括至少一对天线单元，每个天线单元包括：

第一细长导电单元；

同所述第一细长导电单元相连接的支架部，所述支架部包括用于相对于所述接地单元馈接所述天线单元的馈电装置；以及

第二细长导电单元；

所述第一和所述第二细长导电单元彼此横向相交并彼此接触；

其中所述天线单元对被配置为使得所述天线单元对的馈电装置较之所述天线单元的第二细长导电单元而言彼此更为靠近。

2.根据权利要求1所述的分集式天线装置，还包括在所述第一细长导电单元和通用接地单元之间连接的短路实体。

3.根据权利要求1所述的分集式天线装置，还包括同所述馈电装置串联连接的匹配电路。

4.根据权利要求1所述的分集式天线装置，还包括同所述馈电装置并联连接的匹配电路。

5.根据权利要求1所述的分集式天线装置，还包括同具有所述分集式天线装置的公共结构相集成的匹配电路。

6.根据权利要求1所述的分集式天线装置，其中所述第一细长导电单元、所述支架部和所述第二细长导电单元被配置成由整体的金属部件组成。

7.根据权利要求2所述的分集式天线装置，其中所述第一细长导电单元、所述支架部、所述第二细长导电单元和所述短路单元被配置成由整体的金属部件组成。

8.根据权利要求2所述的分集式天线装置，其中电感负载被添加到所述短路实体。

9.根据权利要求1所述的分集式天线装置，其中所述第一细长导电单元和所述第二细长导电单元配置为在所述每个细长导电单元的一端相互接触。

10.根据权利要求1所述的分集式天线装置，其中所述第一细长导电单元和所述第二细长导电单元形成L形的整体的金属单元。

11.根据权利要求1所述的分集式天线装置，其中所述第一导电单元和所述第二导电单元形成半椭圆形的整体的金属单元。

12.根据权利要求1所述的分集式天线装置，其中所述第二细长导电单元的开端被弯向所述接地单元。

13.根据权利要求1所述的分集式天线装置，其中所述天线单元还包括：

第三细长导电单元；以及

第四细长导电单元；

所述第三和第四细长导电单元彼此横向交叉，彼此相互接触，并且所述单元电性耦合以作为用于扩展所述天线装置的可操作带宽的多谐振器。

14.根据权利要求13所述的分集式天线装置，其中所述电性耦合包括直接电流耦合和电磁场耦合中的至少一个。

15.根据权利要求13所述的分集式天线装置，还包括在所述第一细长导电单元和所述通用接地单元之间连接的短路实体。

16.根据权利要求13所述的分集式天线装置，其中所述第三和第四细长导电单元分别同所述第一和所述第二细长导电单元相短接。

17.根据权利要求13所述的分集式天线装置，其中所述第一到第四细长导电单元配置为形成层叠结构。

18.根据权利要求13所述的分集式天线装置，其中所述第三和第四细长导电单元配置为作为用于扩展所述天线单元的操作射频带宽的附加共振器。

19.根据权利要求13所述的分集式天线装置，其中所述第一、所述第二、所述第三和所述第四细长导电单元以及所述支架部被配置成由整体的金属部件组成。

20.根据权利要求13所述的分集式天线装置，其中由所述第一和所述第二单元形成的整体的金属单元通过至少一个连接同由所述第三和所述第四单元形成的整体的金属单元连接。

21.根据权利要求15所述的分集式天线装置，其中所述第一、所述第二、所述第三和所述第四个细长导电单元、所述支架部以及所述短路实体被配置成由整体的金属部件组成。

22.根据权利要求15所述的分集式天线装置，其中电感负载被添加到所述短路实体。

23.根据权利要求1所述的分集式天线装置，其中所述天线单元被配置成在所述通用接地单元的形状允许的情况下尽量彼此远离地定位。

24.根据权利要求1所述的分集式天线装置，其中所述天线单元被配置成在所述移动台的金属外壳允许的情况下尽量彼此远离地定位。

25.根据权利要求1所述的分集式天线装置，其中所述天线单元被配置成位于所述通用接地单元的坚固角上。

26.根据权利要求1所述的分集式天线装置，还包括在至少一个不同的频带上运行的至少一个辅助天线单元，所述辅助天线单元集成进所述分集式天线装置，以创建多带分集式天线装置。

27.根据权利要求1所述的分集式天线装置，还包括在至少一个不同频带上运行的分离的至少一个辅助天线单元，以创建具有分集功能的多带天线装置。

28.根据权利要求13所述的分集式天线装置，还包括在至少一个不同的频带上运行的至少一个辅助天线单元，所述辅助天线单元集成进分集式天线装置，以创建多带分集式天线装置。

29.根据权利要求13所述的分集式天线装置，还包括在至少一个不同频带上运行的分离的至少一个辅助天线单元，以创建具有分集功能的多带天线装置。

30.根据权利要求1所述的分集式天线装置，其中所述天线单元至少部分地位于所述通用接地单元的外面。

31.根据权利要求1所述的分集式天线装置，其中所述分集式天线装置包括适合于蜂窝式移动电话的紧凑的分集式天线装置。

32.一种操作用于移动通信网络的移动台的方法，所述移动台包括一对操作状态和通用接地单元，所述方法包括下述步骤：

提供一对天线单元，每个天线单元包括：

L形的辐射单元，由第一导电单元和第二导电单元形成；以及可操作地与所述L形的辐射单元的第一导电单元相连接的通用导电支架部，所述支架部包括用于相对于所述接地单元馈接所述天线单元的馈电装置，其中所述L形的辐射单元彼此相对放置得使得所述天线单元的馈电装置较之所述天线单元的第二导电单元而言彼此更为靠近；

其中调整所述一对天线单元使得所述一对天线单元的极化基本垂直；

在第一操作状态下操作所述移动台，其中所述一对天线单元中的第一天线单元在一个方向上基本上最大程度地响应于某个极化；以及

在第二操作状态下操作移动台，其中所述一对天线单元中的第二天线单元在所述方向上最大程度地响应于与所述第一天线单元的极化不同的极化。

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