TWI544682B - 寬頻天線及其操作方法 - Google Patents

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Description

寬頻天線及其操作方法 優先權和相關申請案
本案案主張2011年4月13日申請的共同擁有且同在申請中的第13/086,319號美國專利申請案的優先權，該美國專利申請案具有與本案案相同的標題且以引用方式全文併入本文中。
本發明大體而言係關於用在無線或可攜式無線電裝置中的天線，且更特定言之，本發明在一個示範性態樣係關於多頻帶天線的接地面設置以及利用該天線的方法。
機內天線是見於大多數現代無線電裝置中的元件，該無線電裝置例如行動電腦、行動電話、Blackberry®裝置、智慧型電話、個人數位助理(PDA)，或其它個人通訊裝置(PCD)。通常使用單極天線，單極天線包括平面輻射體和與平面輻射體平行的接地面，平面輻射體與接地面由短路導體彼此連接以便達成天線的匹配。該結構經設置，以使得該結構充當所要操作頻率下的諧振器。
通常也需要天線在多於一個頻帶中操作(例如，雙頻帶、三頻帶，或四頻帶行動電話)，在該情況下使用兩個或兩個以上諧振器。
圖1A和圖1B圖示典型先前技術平面單極天線的側視立面圖100和俯視立面圖。天線100包括矩形平面輻射體元件102，該矩形平面輻射體元件102安置在接地面104上方某高度108處。饋電導體110將天線的平面元件102耦合到饋電點116。
為了達成有效操作，單極輻射體102通常安裝在接地面104上面某距離108處，如圖1A中所示。理想地，接地面圍繞天線的饋電點展開至少四分之一波長或四分之一以上波長(如圖1B中所示)。接地面的大小影響天線的增益、諧振頻率和阻抗。輻射體元件的電長度主要決定天線的諧振頻率。
通常，機內天線經建構以包括印刷線路板(PWB)組合件的至少一部分，印刷線路板(PWB)組合件也常被稱作印刷電路板(PCB)。因此，天線性能參數(亦即，阻抗、頻寬、效率)變成取決於行動裝置接地面的大小、形狀和位置。理想單極輻射元件的最佳長度是波長(λ)的四分之一，該波長(λ)對應於相關頻帶的操作中心頻率f0。
用於行動應用的負擔得起且功率高效的顯示技術(例如，液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(LED)顯示器、 有機發光二極體(OLED)等)近來的開發進展已導致在一些膝上型電腦中螢幕大小高達500 mm(20吋)的行動裝置的激增。為了達成最佳性能，通常使用LCD接地面(或遮罩件)。然而，該等較大的接地面(現代顯示器所要求的)對於無線天線操作而言不再是最佳的，因為接地面大小在天線設計中起到重要作用。因此，至少部分因為天線輻射體與接地面之間的阻抗失配，而使天線頻寬減小。在膝上型電腦的情況下，大接地面(大顯示器所要求的)同時針對低頻帶和高頻帶實現顯著天線性能最佳化。另外，接地面大小和位置限制天線置放選項。
目前使用各種方法來解決天線-接地面失配，且目前使用各種方法來改良(增加)天線頻寬。該等方法通常包含使用額外匹配元件、多個或混合式天線(例如，環形天線和單極天線)等等。該等方法一定會增加成本和複雜性，同時也降低天線的可靠性，以及增加主機行動無線電裝置的大小。
因此，極度需要一種供用在行動無線電裝置中的無線天線以及利用該無線天線的方法，該無線天線的頻寬和效率增加以及對天線諧振的控制得到改良。
本發明尤其藉由提供節省空間的天線和使用方法來滿足前述需要。
在本發明的第一態樣中，揭示一種天線設備。在一個實施例中，該設備供用在可攜式無線電裝置中，該可攜式無線電裝置包括饋電埠和接地面，且該天線設備包括：第一實質上平面輔助接地元件，該第一實質上平面輔助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸；及實質上平面輻射體元件，該實質上平面輻射體元件具有第三尺寸和第四尺寸，並且該實質上平面輻射體元件經由饋電導體在饋電點流電地連接到該饋電埠，且該實質上平面輻射體元件在接地位置處流電地連接到該輔助接地元件。該輔助元件實質上安置在接地面和輻射體元件的外周邊外。在一個變體中，該第一尺寸實質上垂直於該第三尺寸。在另一個變體中，輻射體元件、輔助元件和饋電導體經佈置以實現天線頻寬的增加。
在另一個實施例中，該設備包括：單極輻射體；及第一實質上平面輔助接地元件，該第一實質上平面輔助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸。該輻射體經由饋電導體在第一位置處被饋電，且該輻射體在第二位置處接地到輔助接地元件。該輔助元件實質上安置在接地面和輻射體元件的外周邊外。
在再一個實施例中，該設備包括：單極輻射體；實質上平面輔助接地元件，該實質上平面輔助接地元件具有第一部分和第二部分；及切換設備，該切換設備安置在接地面與第二部分之間，且該切換設備經設置以將輔助接地元件選擇性地耦合到接地面。在一個變體中，輻射體經由饋電導體在第 一位置處連接到饋電埠，且輻射體在第二位置處連接到第一輔助接地元件；輔助接地元件的第一投影實質上佈置在接地面的第二投影外部；且第一投影進一步實質上佈置在輻射體的第三投影外部。
在本發明的第二態樣中，揭示一種可攜式無線電裝置。在一個實施例中，該裝置包括：饋電埠；接地面；及天線設備。在一個變體中，該天線設備包括：輻射體；及第一實質上平面輔助接地元件，該第一實質上平面輔助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸。該輻射體經由饋電導體在第一位置處耦合到饋電埠，且該輻射體在第二位置處耦合到第一輔助接地元件；且第一輔助接地元件的第一投影實質上佈置在接地面的第二投影外部。第一投影進一步實質上佈置在輻射體的第三投影外部。
在另一個變體中，輻射體元件包括第一部分和第二部分，該第一部分具有第三尺寸和第四尺寸；且第一尺寸實質上垂直於第三尺寸。
在再一個變體中，可攜式無線電裝置選自由以下各者組成之群組：a)行動電腦；b)蜂巢式電話；和c)可攜式導航裝置。
在另一變體中，輔助接地元件經設置而與接地面實質上共面。
在另一個實施例中，該裝置的天線設備包括：實質上平面輔助接地元件，該實質上平面輔助接地元件具有第一部分和第二部分；及切換設備，該切換設備安置在接地面與第二部分之間，且該切換設備經設置以將輔助接地元件選擇性地耦合到接地面。
在本發明的第三態樣中，揭示一種供用在無線電裝置的天線中的設備。在一個實施例中，該無線電裝置包括接地面，且該設備包括：單極輻射體，該單極輻射體連接到饋電導體；及實質上平面輔助接地元件，該實質上平面輔助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸，實質上平面輔助接地元件，該實質上平面輔助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸，該輔助接地元件經設置以在第二位置處使輻射體接地，該第二位置不同於該輻射體經設置以經由該饋電導體饋電的位置。在一個變體中，輔助接地元件的投影實質上佈置在接地面的投影外部；且輔助接地的投影進一步實質上佈置在輻射體的投影外部。
在本發明的第四態樣中，揭示一種調諧可攜式無線電裝置的天線的方法。在一個實施例中，該方法包括提供單極天線輻射體和第一輔助接地元件。該第一輔助接地元件實質上佈置在接地面和單極輻射體外部。該輻射體經設置以經由饋電導體在第一位置處耦合到無線電裝置的饋電埠，且該輻射體經設置以在第二位置處耦合到第一輔助接地元件。天線的調諧是經由相對於接地面和輻射體設置輔助接地元件的尺 寸和置放來實現。
參考如下文提供的附圖和示範性實施例的詳細描述，所屬領域的技藝人士便能立刻認識到本發明的其它特徵和優點。
現在參看圖式，在圖式中，相同元件符號貫穿全文指代相同元件。
術語「天線」、「天線系統」和「多頻帶天線」在本文中使用時一般是指但不限於並有單個元件、多個元件，或一或多個元件陣列的任何系統，該一或多個元件陣列接收/發射及/或傳播一或多個頻帶的電磁輻射。輻射可以是眾多類型的，例如，微波、毫米波、射頻、數位調制的、類比的、類比/數位編碼的、數位編碼的毫米波能量等等。可以使用一或多個中繼器鏈路將能量從一個位置傳輸到另一個位置，且一或多個位置相對於地面上的一個位置(例如，基地台)可以是行動的、靜止的，或固定的。
如本文中所使用，術語「板」和「基板」一般是指但不限於上面可安置其它元件的任一實質上平面或彎曲的表面或元件。舉例而言，基板可包括單層或多層印刷電路板(例如，FR4)、半導電性晶粒或晶圓，或甚至外殼或其它裝置 元件的表面，且基板可以是實質上剛性的或者至少稍具柔性。
術語「連接」、「流電地連接」、「饋電」和「接地」一般是指但不限於任兩個元件(例如：輻射體和接地)之間的直接實體及/或電連接，而術語「電磁耦合」一般是指但不限於彼此並不直接電接觸的兩個元件之間的電磁場耦合。
術語「頻率範圍」、「頻帶」和「頻域」一般是指但不限於用於傳達信號的任何頻率範圍。此類信號可以按照一或多個標準或無線空中介面來傳達。
術語「饋電」、「RF饋電」、「饋電導體」和「饋電網路」一般是指但不限於任何能量導體和耦合元件，該能量導體和耦合元件可傳遞能量、變換阻抗、增強性能特性，並使傳入/傳出RF能量信號之間的阻抗性質與一或多個連接元件(例如，輻射體)的阻抗性質一致。
如本文中所使用，術語「可攜式裝置」、「行動計算裝置」、「用戶端裝置」、「可攜式計算裝置」和「終端使用者裝置」包含但不限於個人電腦(PC)和小型電腦(無論是桌上型、膝上型還是其它類型電腦)、機上盒、個人數位助理(PDA)、手提電腦、個人通訊器、平板電腦、可攜式導航輔助裝置、裝備有J2ME的裝置、蜂巢式電話、智慧型電話、個人整合式通訊或娛樂裝置，或能夠與網路或另一個裝置交換資料的簡直任何其它裝置。
此外，如本文中所使用，術語「輻射體」、「輻射平面」和「輻射元件」一般是指但不限於以下元件，該元件可充當接收及/或發射射頻電磁輻射的系統(例如，天線)的一部分。
如本文中所使用，術語「頂部」、「底部」、「側部」、「上」、「下」等等僅意味著一個元件與另一個元件的相對位置或幾何形狀，且該術語決不意味著絕對的參照系或任何所要求的定向。舉例而言，當元件安裝到另一個裝置(例如，安裝到PCB的下側)時，該元件的「頂部」部分可實際上駐留在「底部」部分下方。
如本文中所使用，術語「無線」意味任何無線信號、資料、通訊或其它介面，包含但不限於Wi-Fi、藍芽、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、窄頻/FDMA、OFDM、PCS/DCS、長期進化(LTE)或高級LTE(LTE-A)、類比蜂巢式、CDPD、衛星系統、毫米波或微波系統、光、聲和紅外線(亦即，IrDA)。
概述
在一個顯著態樣中，本發明提供一種用在可攜式無線電裝置中的頻寬得到改良的天線設備，以及用於調諧和利用該 天線設備的方法。在一個實施例中，該行動無線電裝置包括接地面和單極天線，該單極天線包含輻射體和輔助接地元件。為了增加天線頻寬和改良調諧，兩個天線元件一般位於接地面區域外部，同時兩個天線元件還與接地面共面。在一個示範性實施中，天線輻射體沿接地面的上水平邊置放，而輔助接地元件位於接地面的左垂直邊外部。輻射體在接地點處電連接到輔助接地元件，且輻射體在饋電點處連接到可攜式無線電裝置的饋電引擎。
在另一個實施中，第二輔助接地元件與第一輔助接地結合使用以最小化空間並改良阻抗匹配，同時維持寬的頻寬。在一個變體中，第二輔助接地元件安置在輻射體與接地面之間，且第二輔助接地元件經定向以實質上平行於輻射體元件。第二輔助接地電耦合到第一輔助接地以形成用於天線組合件的單個輔助電接地。
在另一個變體中，用於天線的輔助接地元件沿可攜式計算裝置顯示器的垂直(或垂直和水平)側而安置。
在再一個變體中，輔助接地置放在顯示器轉角附近。
在一個實施例中，輔助接地元件由一條窄銅箔帶(Cu帶)或薄金屬片製造，該窄銅帶或薄金屬片充當天線的接地面。天線輻射元件經設置，以使得除了輔助接地耦合外，天線輻射元件與任何其它接地(亦即，PCB、顯示器遮罩件或類似裝置)不存在電接觸。天線輻射體經由具有遮罩件的同軸導 體而連接到無線電裝置的饋電埠。
為了獲得最佳性能，饋電導體遮罩件在一個實施例中電連接到輔助接地元件。在一個變體中，遮罩件在沿導體的複數個位置處接地。
天線操作的其它控制(尤其在一或多個低頻頻帶中)藉由利用開關來達成，該開關耦合在可攜式無線電裝置顯示器的主接地面與天線之間。在一個實施例中，開關緊挨著天線來安置，且開關接地到顯示器的接地面。
為了獲得有效的空間利用，在一個實施例中，開關將天線的輔助元件連接到接地面。開關用以藉由將寄生天線元件連接到不同輔助接地元件和主接地面來選擇性地改變寄生天線元件的有效電長度。在一個變體中，不同個別元件(例如，電感器)連接到開關的輸出路徑的不同點處。該設置允許獨立於高頻帶來控制低頻帶操作，其中高頻帶操作不受開關顯著影響。
示範性實施例的詳細描述
現在提供本發明的設備和方法的各種實施例和變體的詳細描述。雖然主要在可攜式無線電裝置的情形中進行論述，但本文中所論述的各種設備和方法並不限於此。事實上，本文中所描述的設備和方法中許多者可用於任何數目種天 線，無論該天線是與行動位置裝置還是固定位置裝置相關聯，該任何數目種天線可受益於本文中所描述的分散式天線方法和設備。
示範性天線設備
現在參看圖2A到圖4，描述可用於可攜式電腦裝置(例如，膝上型電腦、平板電腦或個人數位助理(PDA))中的天線設備的本發明的示範性實施例。應瞭解，雖然本發明的天線設備的該等示範性實施例是使用平面單極天線(在該等實施例中針對平面單極天線的所要屬性和性能來選擇)來實施，但本發明決非限於基於單極天線的設置，而是事實上，該等示範性實施例可以使用其它技術(例如，平面倒F(PIFA)、平面倒L(PILA)、片狀或微帶)來實施。
所屬領域的技藝人士應瞭解，雖然使用膝上型電腦設置在下文描述示範性實施例，但是本發明涵蓋用於各種可攜式計算裝置的其它額外天線結構，該等可攜式計算裝置尤其包含手提電腦、智慧型電話、可攜式導航輔助裝置、可攜式媒體裝置等。
圖2A為根據本發明的原理的經設置以用在可攜式電腦中的行動無線電裝置天線組合件的一個實施例的俯視圖。可攜式電腦200包括連接到接地面210的顯示器，接地面210通常具有矩形形狀(亦即，長度214、寬度216)。
天線組合件包括輻射體元件202，輻射體元件202經由饋電導體230而耦合到可攜式電腦的饋電埠(未圖示)。通常，饋電埠位於可攜式計算機電子印刷線路板(PWB)的RF區段內，該RF區段也被稱作RF引擎。在一個變體中，RF區段實施在單獨PWB上。饋電導體230在饋電點232處電耦合到輻射體202。輻射體202優選地安置在辨證基板(例如，ABS、聚碳酸酯，或其它合適材料)上，該基板具有矩形形狀(長度204、寬度206)，其中長度尺寸大於寬度尺寸以便最佳化空間使用。然而，其它設置是可能的，其中輻射體包括正方形或垂直定向的矩形(例如，尺寸204、206顛倒)。在另一個變體中，輻射體202和輔助接地元件220的位置顛倒：即，輻射體206沿左垂直邊216置放，且輔助接地元件沿接地面的上水平邊214置放。
輻射體寬度和高度是基於特定天線設計要求來加以選擇，該等設計要求包含頻帶、頻寬和效率，提供本發明，該設計要求可由所屬領域的技藝人士易於獲得。
圖2A的示範性接地面包括長度約235 mm(9.3吋)且寬度約144 mm(5.7吋)的矩形形狀。圖2A的天線輻射體元件的長度204約48(1.9吋)，且寬度206約10 mm(0.4吋)。在一個變體中，輻射體202與接地面在垂直方向上隔開約4 mm到5 mm，如圖2A中所示。如所屬領域的技藝人士所瞭解，此距離208為應用特定的。通常，與接地面隔開較大垂直間隙改良天線性能，但天線高度要增加。
類似地，輔助接地220與主接地面210之間的水平間隙是基於天線的性能與大小之間的折衷來加以選擇。在一個變體中，距離228經選擇以不小於約4 mm到5 mm，從而防止兩個接地元件之間的過多耦合。
在一個實施例中，輻射體202包括在共同轉讓且同在申請中的第11/883,945號美國專利申請案中所描述的類型的平面單極天線，但應認識到，可同樣成功地使用其它設計和設置，第11/883,945號美國專利申請案標題為「機內單極天線(INTERNAL MONOPOLE ANTENNA)」、於2006年1月11日申請，並以引用方式全文併入本文中。示範性平面單極輻射體元件經成形以針對天線形成兩(2)個操作頻帶。
在另一個實施例中，使用在共同擁有且同在申請中的第12/764,826號美國專利申請案中所描述的類型的分散式多頻帶天線設備來促進兩個頻帶中的天線操作，第12/764,826號美國專利申請案標題為「分散式多頻帶天線和方法(DISTRIBUTED MULTIBAND ANTENNA AND METHODS)」、於2010年4月21日申請，並以引用方式全文併入本文中。天線組合件包括針對低頻帶操作匹配的單極天線和針對高頻帶操作匹配的PIFA天線。單獨低頻天線元件的使用促進頻率特定天線匹配，且因此單獨低頻天線元件的使用改良多頻帶天線的整體性能。
在再一個實施例中，使用在共同擁有且同在申請中的第 12/082,882號美國專利申請案中所描述的類型的可調單極天線，第12/082,882號美國專利申請案標題為「可調天線和方法(ADJUSTABLE ANTENNA AND METHODS)」、於2008年4月14日申請，且以引用方式全文併入本文中。可調單極天線包括耦合在天線輻射體與饋電埠之間的調整電路，且可調單極天線經設置以藉由調整饋電導體和與饋電導體串聯的接地之間的電抗來調諧輻射體操作頻帶。此實施允許實現最佳天線輻射體202操作，同時最小化天線組合件所需的空間。
其它可用輻射體實施描述於共同擁有且同在申請中的第11/989,451號美國專利申請案中，第11/989,451號美國專利申請案標題為「可調多頻帶天線和方法(ADJUSTABLE MULTIBAND ANTENNA AND METHODS)」、於2006年7月13日申請，且以引用方式全文併入本文中。此申請案描述一種包括切換設備的可調多平面天線，該切換設備能夠藉由選擇性地切換寄生輻射元件來選擇性地調諧天線高頻帶操作。
共同擁有且同在申請中的第12/673,966號美國專利申請案描述了可用於本發明的其它額外天線實施例，第12/673,966號美國專利申請案標題為「可調多頻帶天線和方法(ADJUSTABLE MULTI-BAND ANTENNA AND METHODS)」、於2010年2月17日申請，並以引用方式全文併入本文中。在一個實施中，天線的饋電由多路開關連 接到輻射體組合件內的複數個饋電點。經由開關選擇適當饋電點的舉動改變了天線的諧振頻率且因此改變了操作頻帶。揭示不同輻射體設置，該等設置包含(i)單極型、(ii)倒L天線(ILA)結構，和(iii)具有額外接地觸點的平面倒F天線(PIFA)結構。
在另一個實施例中，天線(200)包括平面輻射體，該平面輻射體具有形成天線的低頻操作頻帶的第一分支和形成高頻操作頻帶的第二分支。在一個變體中，分支通常形成框架狀形狀。非導電性狹槽安置在分支之間，如共同擁有且同在申請中的第12/082,514號美國專利申請案和第11/901,611號美國專利申請案中所描述，第12/082,514號美國專利申請案標題為「機內天線和方法(INTERNAL ANTENNA AND METHODS)」且在2008年4月11日申請，第11/901,611號美國專利申請案標題為「天線元件和方法(ANTENNA COMPONENT AND METHODS)」且在2007年9月17日申請，該兩個申請案以引用方式全文併入本文中。
在另一個實施例中，使用經設置以影響若干頻帶的多個輻射元件(由狹槽分隔的主要元件和寄生元件)，該實施例描述在共同擁有的第11/648,429號美國專利申請案(現在是第7,786,938號專利)中，第11/648,429號美國專利申請案標題為「天線元件和方法(ANTENNA COMPONENT AND METHODS)」、在2006年12月28日申請且以引用方式全文併入本文中。主要輻射體元件流電地耦合到饋電和接地， 而寄生元件僅流電地耦合到接地且寄生元件經由狹槽上面的電磁耦合而獲得寄生元件的饋電。輻射元件和狹槽的成形允許進一步控制天線操作頻帶。此實施在相對於接地面設置天線元件和最佳化空間利用方面提供額外靈活性。
在又一個實施例中，使用具有形成單獨頻帶的多個諧振電路的多頻帶天線。一個此類天線詳細描述於共同擁有的第11/603,511號美國專利申請案(現在是第7,663,551號專利)中，第11/603,511號美國專利申請案標題為「多頻帶天線設備和方法(MULTIBAND ANTENNA APPARATUS AND METHODS)」、在2006年11月22日申請，且以引用方式全文併入本文中。導電塗層安置在電介質基板上且導電塗層具有圖案，該導電塗層充當元件的頭部部分與尾部部分之間的並聯諧振電路。天線的諧振頻率和因此天線的操作頻帶可彼此獨立地調諧。
輻射元件和狹槽的成形允許進一步控制天線操作頻帶。
可用於本發明的天線輻射體的又一不同實施例描述於共同擁有且同在申請中的第11/922,976號美國專利申請案中，第11/922,976號美國專利申請案標題為「機內多頻帶天線和方法(INTERNAL MULTIBAND ANTENNA AND METHODS)」、於2005年11月15日申請，且以引用方式全文併入本文中。該天線包括連接到天線饋電導體的主元件和短路寄生元件。該元件通常為細長的，且該元件的對應於 某一操作頻帶的至少多個部分彼此實質上垂直。頻率落在天線的兩個不同操作頻帶內的兩個諧振也由寄生元件激勵。為了實施寄生元件的諧振，元件之間的耦合經由寄生元件的饋電點和短路點附近的極窄狹槽來發生。
涵蓋另外的其它變體與本發明一致地使用，例如在共同擁有且同在申請中的第11/801,894號美國專利申請案中所描述的類型的經設置以實現不同頻帶中的天線操作的輻射體結構，第11/801,894號美國專利申請案標題為「天線元件和方法(ANTENNA COMPONENT AND METHODS)」、於2007年5月11日申請，並以引用方式全文併入本文中。此實施利用安置在天線輻射體與接地面之間的小輔助電路板，以提供特定操作頻帶與輻射體模式之間的天線匹配，同時維持小的佔據面積。
如上文所論述，安置在接地面上方的單極天線輻射體(亦即，圖1A)的操作一定會受接地面的特性(例如，尺寸、材料和接近性)影響。
可攜式電腦顯示器(例如，LCD、LED、OLED等)使用某種接地面，該接地面通常匹配螢幕大小，且該接地面與典型RF天線的大小(40 mm到80 mm)相比可相當大(100 mm到250 mm或4吋到20吋)。大顯示器接地面與天線輻射體之間的相互作用不利地影響天線頻寬和效率，尤其是針對經設置以在不同頻帶(例如，低頻帶700 MHz到900 MHz和高 頻帶1700 MHz到2400 MHz)中操作的天線。
在一個變體中，示範性實施例的平面天線輻射體元件安置在顯示器正面處顯示器接地面的佔據面積外部。
在圖2A的特定實施中，輻射體202位於左上角附近與接地面210相距預定距離208處。確切的橫向位置和垂直距離208是基於特定天線設計參數來加以選擇。輻射體202具有如此一個位置，使得輻射體202與接地面210之間不發生電接觸，且輻射體在正交於輻射體的平面(亦即，正交於圖2A的平面)的方向上所取的投影不與接地面的投影重疊，接地面的投影也是在同一個方向上取得。
為了將電接地功能性賦予圖2A中所示的實施例的天線設置，將輔助接地元件220置放在接地面210的垂直尺寸216旁。輔助接地元件與接地面相隔距離228，且輔助接地元件優選地包括窄矩形，該窄矩形的寬度224小於高度226。輔助接地元件220由一條窄銅箔帶(Cu帶)製成，或輔助接地元件220包括薄金屬片元件。天線輻射體202在接地點324處電耦合到輔助接地元件220，從而實現不具有其它接地觸點(亦即，主機電腦PWB、顯示器遮罩件或類似裝置)的天線組合件的接地面。
饋電導體230的電遮罩件在一或多個位置236處電耦合到輔助接地面，以達成天線的最佳電性能。在一個變體中，單個耦合位置是足夠的(未圖示)。在另一個變體中，使用 多個接地位置(如圖2A中所示)。接地連接236優選地經由軟釺焊來實現。然而，可同樣成功地使用例如捲曲、機械夾緊等其它技術。在所示實施例中，饋電導體是從主PWB(通常位於膝上型電腦的底座處)起沿顯示器的垂直邊選路。
圖2A的實施例的天線輔助接地元件的長度226約135 mm(5.3吋)，且寬度224約3 mm(0.1吋)。輔助接地元件220與接地面210在水平方向上相隔約4 mm到5 mm之距離228，如圖2A中所示。
在一個實施例中，饋電導體是具有遮罩件的同軸電纜，該遮罩件經由連接器連接到主PWB。同軸饋電電纜的饋電導體將天線饋電點連接到RF引擎饋電，且遮罩導體連接到接地。其它電纜設置是可能的，例如，也可使用雙絞線、撓曲電路。PWB連接也可以經由軟釺焊、機械摩擦連接(捲曲、推進)來實現。在所示實施例中，饋電導體的長度約60 mm(2.4吋)，且饋電導體的長度是根據可攜式計算裝置的大小和設置來調整。
將輔助接地面用於圖2A的天線設置使得能夠對天線性能進行更精確控制。低頻帶中的天線操作至少部分基於使輔助元件在接地點234處接地來實現，接地點234安置在饋電點232附近。
藉由將輔助接地面用於單極膝上型電腦天線，圖2A和2B的天線的寬頻性能得到顯著改良。此舉尤其因為天線性能 對電大小(亦即，與波長相比的實體大小)的敏感性。參看圖2A和圖2B描述的示範性實施例藉由減小多個輻射體元件和個別匹配元件覆蓋天線設備的若干操作頻帶的需要來有利地提供節省成本的解決方案。
根據本發明的原理設置的天線設備適合於任何可攜式無線電裝置，該裝置包含不為天線提供經適當設置的接地面的可攜式無線電裝置。為了達成最好性能，希望設置輔助接地元件，使得輔助接地元件與可攜式裝置的導電元件(例如，金屬底盤、顯示器遮罩件、主PWB等)不具有任何其它電接觸，參看圖2A、圖2B和圖3的實施例述及之除外。在一個變體中，輔助接地元件併入到顯示器的塑膠罩中。在一個實施例中，輔助接地製造成適合厚度的金屬片。或者，輔助接地實現為安裝到塑膠框上的撓曲安裝段。確切的尺寸取決於特定應用，但長度由天線調諧和低頻帶頻率決定。
本文中所描述的示範性天線實施例的另一個優點是能夠藉由使輔助接地元件的大小和置放變化而相對容易地調整天線操作頻帶和其它性能參數。通常，在可攜式計算裝置的設計階段就界定接地面210的大小，且接地面的大小由於裝置機殼的機械約束而無法容易地更改。此外，輻射體元件通常使用精確製造方法來製造，該等精確製造方法例如蝕刻、撓曲電路、低溫共燒陶瓷(LTCC)、表面金屬沉積或微帶。因此，在希望在裝置設計階段並沒有考慮到的新頻帶中操作可攜式電腦時更改輻射體的大小或形狀以便修改天線頻率 回應或其它操作參數(敏感性、總效率、頻寬、方向性，或回波損耗)通常是不切實際。
根據本發明的原理，圖2A的示範性天線的操作參數的調整是藉由使輔助接地面元件220的大小(例如，尺寸224、226)和置放(例如，距離228、208)變化來實現。所屬領域的技藝人士應瞭解，許多易調的輔助接地面元件可經設置以適合特定天線設計要求，而不會招致輻射體或主接地面設置的任何改變。
圖2A的示範性天線經設置以在700 MHz到960 MHz的低頻頻帶中以及在1710 MHz到2170 MHz的高頻頻帶中操作。此能力有利地允許可攜式計算裝置用單個天線在若干行動頻帶中操作，該等頻帶例如GSM710、GSM750、GSM850、GSM810、GSM1900、GSM1800、PCS-1900以及LTE頻帶。所屬領域的技藝人士將瞭解，上文提供的頻帶組成可在所要特定應用要求時加以修改，且也可支援/使用額外頻帶。
第二示範性天線設備
現在參看圖2B，詳細圖示根據本發明的原理設置的天線設備的第二示範性實施例。
圖2B的示範性天線250包括輻射體元件202、接地面210和饋電導體230。然而，輔助接地面元件260的設置與 圖2A的輔助接地元件220相比是不同的。具體而言，如圖2B中所示，輔助接地面元件260為L型的，且輔助接地面元件260包括兩個部分：(i)垂直部分220(具有長度226和寬度224)，和(ii)水平部分252。垂直部分位於接地面210的左垂直邊旁且垂直部分與接地面相隔距離228。水平元件252沿接地面210的水平邊214定位且水平元件252與接地面相隔距離258。
在一個示範性實施中，水平元件252與輻射體202的水平邊進一步相隔距離262，如圖2B中所示。在替代實施(未圖示)中，間距262是可忽略的，且元件252置放在鄰近輻射體下邊204處。有效地，圖2B的實施例的天線允許輔助接地元件的較長有效電長度(LG)，因為LG可近似為尺寸226、254的總和，在圖2B的實施例的天線中，輔助接地面元件260「環繞」顯示器接地面210的上轉角。
圖2B的示範性天線的操作參數的調整是藉由使輔助接地面元件260的大小(例如，尺寸224、226、252、256)和置放(例如，距離228、258、262、264)變化來實現。
在替代實施例(未圖示)中，L型輔助接地元件至少環繞輻射體202長度204的一部分和主接地面210的鄰近垂直邊216的一部分。此實施減少天線所需的空間。
現在參看圖3，詳細圖示根據圖2A的實施例設置且經設計以配合到可攜式電腦的顯示器罩中的示範性天線組合件 300。天線組合件300包括塑膠載體302，輻射體202部分安置在塑膠載體302上。高頻頻帶部分304安置在上(寬)邊上，而低頻帶輻射體部分安置在窄邊上、垂直於高頻帶部分304而定向。然而，應瞭解，也可使用用於額外頻帶的額外部分。輻射體202在接地點234處耦合到輔助接地元件220，且輻射體202在饋電點232處耦合到饋電導體220。饋電導體遮罩件在複數個位置236處電耦合到輔助接地元件220。組合件300進一步包括複數個凸緣312，複數個凸緣312經設置以使得組合件能夠安裝在可攜式裝置的外殼中。
參看圖2A、圖2B和圖3描述的示範性天線實施例提供優於現有解決方案的實質優點。具體而言，該等優點包含改良的頻寬、較低成本和較低複雜性，因為該等實施例減少實施離散匹配元件以覆蓋天線的若干(兩個或兩個以上)操作頻帶的需要。根據本發明的原理設置的天線設備也提供對天線諧振且尤其是頻寬的更好控制，且該天線設備極大地促進針對可攜式計算裝置(例如，膝上型電腦或平板電腦)的有效寬頻和多頻帶天線實施，且因此克服先前存在的與可攜式電腦顯示器的大接地面相關的限制。
輔助接地切換
圖4圖示本發明的天線組合件的另一個示範性實施例，該實施例包括切換設備。圖4的天線組合件400包括輻射結 構420，該輻射結構420安置在電介質支撐元件422上。示範性輻射體包括實現以下兩個頻帶中的天線操作的兩個部分：(i)高頻帶部分426和(ii)低頻帶部分424。兩個部分424、426經設置以在該兩個部分424、426間形成狹槽428、430，如圖4的示範性實施例中所示。其它設置是可能的且詳細描述於先前所描述並以引用方式併入本文中的同在申請中且共同擁有的美國專利申請案中。
支撐元件422優選地包括例如塑膠、陶瓷、FR4或其它合適基板等電介質材料。在一個實施例中，輻射體元件是預製撓曲電路。其它製造方法是可能的，該方法包含例如蝕刻、撓曲電路、低溫共燒陶瓷(LTCC)、表面金屬沉積或微帶。
輻射結構420經由饋電導體(未圖示)在饋電點432處被饋電。在一個實施例中，饋電導體為同軸電纜，其中饋電導體連接到饋電點432且遮罩件連接到接地點234。在一個實施中，饋電電纜經由RF連接器而連接到無線電裝置的RF區段。其它電纜設置是可能的，例如遮罩雙絞線、撓曲電路。PWB連接也可以經由軟釺焊、機械摩擦連接(捲曲、推挽)來實現。在所示實施例中，饋電導體的長度是60mm(2.4吋)，且饋電導體的長度是根據可攜式計算裝置的大小和設置來調整。在一種方法中，同軸電纜是從天線的饋電點(顯示器正面)選路到裝置背面處的RF引擎，其中電纜遮罩件接地到主接地面(例如，顯示器遮罩件或金屬底盤)。
輻射體元件與接地面相隔距離438，距離438是基於特定應用的天線大小與性能之間的折衷來加以選擇。距接地面的距離越大，天線的性能越好。在一個變體中，距離438約4mm到5mm。
在一個變體中，輻射體元件424、426安置在支撐元件422的同一平面表面上，如圖4中所示。
天線組合件400進一步包括輔助(‘寄生’)接地元件402。在圖4的實施例中，輔助元件402由水平部分406和垂直部分404形成。在另一實施例(未圖示)中，輔助元件包括單個線性元件。輔助接地元件經置放以‘環繞’輻射體支撐元件422以最佳化空間利用。元件402尤其藉由主輻射體表面電流的電磁場而耦合到主輻射體，該主輻射體表面電流以電磁方式在輔助元件402中引發對應的表面電流。
輔助接地元件經由開關412在接地點408處進一步連接到主接地面210。在一個實施例中，開關412是低損耗、高功率的線性單極四擲固態開關，例如RFMD高功率GaAs SP4T模組。也可使用任何其它固態RF開關技術。在此實施例中，開關412安裝在單獨的小型(例如，13mm×14mm)PWB上，該PWB緊挨著天線輻射體置放在主接地面點414與輔助接地元件的垂直部分404的下邊之間。該開關是經由控制導體(未圖示)由例如可攜式電腦處理電路內的合適邏輯元件或IC來控制，該控制導體使輔助接地元件402能夠 選擇性地耦合到主接地面410。
當開關412打開時，輔助接地與主接地面斷開，從而有效地斷開天線輻射體。
當開關處於封閉位置中時，輔助接地元件連接到開關的輸入408，且接地面點414連接到開關的輸出，因此此舉會改變輔助元件的電長度且因此改變天線的電長度。天線電長度的改變使得能夠獨立於高頻帶操作來控制天線低頻帶操作參數(例如，頻寬和效率)。低頻帶中的天線操作至少部分基於將輔助元件接地408置放在輻射體饋電點432附近而受影響。
在一個方法中，開關412包括4個「異或」(XOR)封閉狀態。當開關封閉時，來自開關的輸入的信號經由開關傳播到開關的輸出。開關的輸出在每一狀態下以不同方式來連接。在狀態1中，輸出直接連接到接地/接地面210。在狀態2到4中，不同電子組件(例如，電感器L1、L2、L3)串聯地置放在相應開關輸出埠與接地之間。不同元件串聯地出現在開關的輸出處且在接地之前會改變輔助接地元件的電長度。由於寄生接地控制低頻帶(LB)天線操作，因此不同切換狀態改變天線低頻操作頻帶。所屬領域的技藝人士應瞭解，其它電子組件與本發明相容且其它電子組件可用於本發明，該其它電子組件例如電容器、電容器-電感器組合，及/或電容性、電感性和分路/串聯元件的組合。
在另一個變體(未圖示)中，輔助接地包括複數個L型及/或筆直導體，該等導體經安置而代替圖4的單個輔助接地元件402。開關412的不同輸出埠440連接到不同的個別輔助接地元件有利地實現對天線電長度和低頻帶性能調整的出色控制。
圖4的實施例的天線設置提供優於一般設計的實質優點，尤其是針對天線低頻帶操作。具體而言，輔助接地元件經由不同開關路徑(該等開關路徑具有不同的電子組件，例如電感器)選擇性耦合到接地會改變天線的寄生元件的電長度，因此控制低頻頻帶中的天線操作。
由於上述LB切換，當經由阻抗改變而將切換應用於高頻頻帶時，與一般設計相比，減少電磁損耗。
在一個實施例中，輔助接地元件402由一條窄銅箔帶(Cu帶)製成，或輔助接地元件402包括薄金屬片元件。各個部分404、406優選地包括長度大於寬度的窄矩形。在所示實施例中，輔助接地元件的垂直部分404的長度約70 mm(5.3吋)，且寬度約3 mm(0.1吋)。輔助接地元件的水平部分406的長度約65 mm(5.3吋)，且寬度約3 mm(0.1吋)。該輔助接地元件與接地面相隔距離436，距離436由開關和可用空間的大小決定。
使用者對較小且最有效封裝的可攜式電腦裝置的需求通常導致在顯示器元件附近或顯示器元件上有限量的空間可 用於置放離散電子元件。為了順應起見，膝上型天線通常置放在顯示器側面(在此處空間最少用到)上，以便減少比吸收率(SAR)。
為了克服該等限制，在一個實施例中，天線組合件400位於可攜式電腦機殼的上轉角附近；該可攜式電腦機殼亦即在膝上型電腦或「平板」裝置的主外殼的情況下的顯示器罩(蓋)。切換組合件置放在平板裝置的轉角中。在一個變體中，筆記本顯示器大小在長度方面約230 mm，且在寬度方面約140 mm。在一個方法中，天線輻射體420長度約65 mm，寬度約12 mm，而另一方面，經設置而垂直於主輻射體的平面的寄生元件402的寬度約2 mm且長度約65 mm。因此，組合天線為三維結構。
圖4的示範性天線經設置以在700 MHz到960 MHz的低頻頻帶中以及在1710 MHz到2170 MHz的高頻頻帶中操作。如先前所述，此允許可攜式計算裝置用單個天線在若干行動頻帶中操作，該頻帶例如GSM710、GSM750、GSM850、GSM810、GSM1900、GSM1800、PCS-1900以及LTE頻帶。
所屬領域的技藝人士將瞭解，上文參考圖4的實施例描述的確切大小只是說明性的，且該確切大小對應於本發明的一個特定實施例。因為可攜式電腦大小和可攜式電腦的操作頻率可急劇變化，因此根據特定要求選擇的輻射體元件、輔助接地面和主接地面的尺寸將不同於上文引用的值。此外， 上文提供的頻帶組成可在所要特定應用要求時加以修改，包含更多及/或不同的頻帶。
性能
現在參看圖5A和圖5B，呈現圖2A的實施例的示範性天線設備的性能特性。
圖5A圖示隨頻率而變的自由空間回波損耗S11(以dB為單位)的圖，該自由空間回波損耗S11是針對用135 mm(5.3吋)的輔助接地元件長度226設置的示範性天線來量測的。圖5A的量測值是在低頻頻帶(亦即，700 MHz到960 MHz)和高頻頻帶(亦即，1710 MHz到2170 MHz)上取得的。第一(三角形)標記符號510、512表示低頻帶的邊界，且第二標記符號514、516表示高頻帶的邊界。用天線量測的回波損耗在-6 dB到-12 dB之間。
圖5B呈現關於上文參看圖5A描述的同一天線的量測自由空間效率的資料。天線總效率(以dB為單位)被定義為輻射電磁功率與輸入電功率的比的十進位對數：
零(0)dB的效率對應於理想的理論輻射體，其中所有輸入電功率都以電磁能的形式輻射出去。圖5B中的資料證明了根據本發明設置的示範性天線實施例在700 MHz與960 MHz之間的大多數低頻頻帶上達成了-2.5與-1.7 dB之間的總效率。
該等結果有利地證明了本發明的示範性天線的改良性能。用先前技術平面天線並不能獲得圖5A到圖5B中所示的效率結果，且該等效率結果要求一種三維天線結構，該三維天線結構達成類似於圖5A到圖5B中所示的性能的天線效率。
現在參看圖6A到圖6C，呈現圖4的實施例的示範性天線設備的性能特性。
圖6A到6B圖示隨頻率而變的自由空間回波損耗S11(以dB為單位)的圖。在此特定實施例中，天線輔助接地元件402的電長度約135 mm(5.3吋)，且饋電導體的長度約60 mm(2.4吋)。圖6A的量測值是在低頻頻帶(亦即，700 MHz到960 MHz)上取得的，且圖6B的量測值是在高頻頻帶(亦即，1710 MHz到2170 MHz)上取得的。所示的不同曲線對應於以下切換狀態：(i)608-狀態‘01’；(ii)604-狀態‘00’；(iii)602-狀態‘10’；及(iv)606-狀態‘11’。線610標記-6 dB位準。圖6A中所示的結果證明了經由切換狀態的改變對天線低頻操作頻帶(單個銳利反諧振)的選擇性 控制。
圖6B呈現針對與上文參看圖6A所描述的切換狀態相同的切換狀態在高頻頻帶(亦即，1710 MHz到2170 MHz)中量測的自由空間回波損耗資料。圖6B中所示的結果證實，經由切換實現低頻帶控制實質上不影響天線在高頻帶中的性能，如由圖6B中的狀態602、604、606、608的穩定行為所圖示。
在低頻帶和高頻帶中針對圖4的天線所量測的總效率資料分別呈現在圖7A和7B中。所示的不同曲線對應於以下切換狀態：(i)虛線702對應於切換狀態‘01’；(ii)由三角形標記的線704對應於切換狀態‘00’；(iii)由正方形標記的線706對應於切換狀態‘10’；及(iv)由圓圈標記的線708對應於切換狀態‘11’。所示實線710對應於被動接地設置；亦即，輔助接地元件繞過開關直接連接到接地。
圖7A的資料(曲線702、704、706、708)證明，在寬頻帶內藉由改變切換狀態來控制天線頻寬。同時，不同切換狀態之間的效率損失並不顯著(小於0.8 dB)。此情形與先前技術的一般接地切換形成對比，其中高頻帶切換引發實質損失，且高頻帶切換實質上減少天線效率。曲線702、704、706、708的資料與被動情況資料710的比較展示了開關的存在使天線效率因開關造成的信號衰減而減少了約1.1到1.6 dB。
圖4的天線在高頻帶中量測的總效率資料在圖7B中提供。所示的不同曲線對應於以下切換狀態：(i)虛線712對應於切換狀態‘01’；(ii)由三角形標記的線714對應於切換狀態‘00’；及(iii)由圓圈標記的線718對應於切換狀態‘11’。所示實線720對應於被動接地設置；亦即，輔助接地元件繞過開關直接連接到接地。在高頻帶中收集到的資料證明了切換(曲線712、714、718、720)對高頻帶天線操作的可忽略影響，但如圖7B中所示的切換狀態‘01’除外。
有利地，如在所示實施例中使用單獨輔助接地元件的低頻帶切換的天線設置允許獨立於高頻帶操作來最佳化低頻頻帶中的天線操作。
此外，單獨輔助接地元件的使用允許天線達成與操作頻帶的更好天線匹配。單獨輔助接地元件的使用還移除了對依賴於多個個別元件的專門接地和調諧方法的需要，從而減少整體天線大小、成本和複雜性，同時還改良可靠性。此解決方案是非常節省成本的，因為此解決方案減少了像在先前技術中對覆蓋許多頻帶所需的匹配元件的需要。
將認識到，雖然本發明的某些態樣是按照方法的一序列具體步驟來描述，但是該等描述只是說明本發明的較廣泛方法，且在特定應用要求時可對本發明進行修改。在某些情形下，可使某些步驟為不必要的或可選的。另外，可將某些步 驟或功能性添加到所揭示的實施例，或兩個或兩個以上步驟的執行次序可置換。所有此類變化都被視為包含在本文中所揭示並主張的本發明內。
雖然上文的詳細描述已展示、描述並指出如應用於各種實施例的本發明的新穎特徵，但是應理解，在不脫離本發明的情況下，所屬領域的技藝人士可對所示的裝置或方法的形式和細節進行各種省略、取代和改變。前述描述是目前預期的執行本發明的最佳模式。此描述決不意在為限制性的，而是此描述應被視為說明本發明的一般原理。本發明的範圍應參考申請專利範圍來決定。
100‧‧‧天線
102‧‧‧矩形平面輻射體元件
104‧‧‧接地面
108‧‧‧距離
110‧‧‧饋電導體
116‧‧‧饋電點
200‧‧‧可攜式電腦
202‧‧‧輻射體元件
204‧‧‧長度
206‧‧‧寬度
208‧‧‧距離
210‧‧‧接地面
214‧‧‧水平邊
216‧‧‧垂直邊
220‧‧‧輔助接地元件
224‧‧‧寬度
226‧‧‧長度
228‧‧‧距離
230‧‧‧饋電導體
232‧‧‧饋電點
234‧‧‧接地點
236‧‧‧位置
250‧‧‧天線
252‧‧‧水平部分
254‧‧‧尺寸
256‧‧‧尺寸
258‧‧‧距離
260‧‧‧輔助接地面元件
262‧‧‧距離
264‧‧‧距離
300‧‧‧天線組合件
302‧‧‧塑膠載體
304‧‧‧高頻頻帶部分
312‧‧‧凸緣
400‧‧‧天線組合件
402‧‧‧輔助元件
404‧‧‧垂直部分
406‧‧‧水平部分
408‧‧‧接地點
412‧‧‧開關
414‧‧‧主接地面點
420‧‧‧輻射結構
422‧‧‧支撐元件
424‧‧‧輻射體元件
426‧‧‧輻射體元件
428‧‧‧狹槽
430‧‧‧狹槽
432‧‧‧饋電點
436‧‧‧距離
438‧‧‧距離
440‧‧‧輸出埠
510‧‧‧第一標記符號
512‧‧‧第一標記符號
514‧‧‧第二標記符號
516‧‧‧第二標記符號
602‧‧‧狀態
604‧‧‧狀態
606‧‧‧狀態
608‧‧‧狀態
610‧‧‧線
702‧‧‧曲線
704‧‧‧曲線
706‧‧‧曲線
708‧‧‧曲線
710‧‧‧被動情況資料
712‧‧‧曲線
714‧‧‧曲線
718‧‧‧曲線
720‧‧‧曲線
當結合圖式來考慮時，由下文陳述的詳細描述將能更顯而易見本發明的特徵、目標和優點，其中：圖1A為典型先前技術單極天線的側視立面圖。
圖1B為圖示圖1A的天線的中間設置的俯視立面圖。
圖2A為圖示根據本發明的天線的第一示範性實施例的俯視立面圖。
圖2B為圖示根據本發明的原理設置的天線的第二示範性實施例的俯視立面圖。
圖3為圖2A的示範性天線實施例的等角視圖，該圖2A的示範性天線實施例針對安裝在膝上型顯示器機殼內而設置。
圖4為圖示根據本發明的第三實施例設置的天線的俯視立面圖。
圖5A為用圖2A的示範性天線實施例獲得的所量測的自由空間輸入回波損耗的圖。
圖5B為用圖2A的示範性天線實施例獲得的所量測的總效率的圖。
圖6A為用在低頻頻帶中操作的圖4的示範性天線實施例獲得的所量測的自由空間輸入回波損耗的圖。
圖6B為用在高頻頻帶中操作的圖4的示範性天線實施例獲得的所量測的總效率的圖。
圖7A為用在低頻頻帶中操作的圖4的示範性天線實施例獲得的所量測的自由空間輸入回波損耗的圖。
圖7B為用在高頻頻帶中操作的圖4的示範性天線實施例獲得的所量測的總效率的圖。
本文中所揭示的所有圖式版權歸芬蘭普斯(Pulse)公司所有(© Copyright 2010-2011)。保留所有權利。
200‧‧‧可攜式電腦
202‧‧‧輻射體元件
204‧‧‧長度
206‧‧‧寬度
208‧‧‧距離
210‧‧‧接地面
214‧‧‧水平邊
216‧‧‧垂直邊
220‧‧‧輔助接地元件
224‧‧‧寬度
226‧‧‧長度
228‧‧‧距離
230‧‧‧饋電導體
232‧‧‧饋電點
234‧‧‧接地點
236‧‧‧位置

Claims (31)

  1. 一種供用在一可攜式無線電裝置中的天線設備，該可攜式無線電裝置包括一饋電埠和一接地面，該天線設備包括：一實質上平面輔助接地元件，該實質上平面輔助接地元件具有一第一尺寸和一第二尺寸；一切換設備，該切換設備經設置以經由各自具有一個或更多個不同電子元件的複數個不同開關路徑，將該實質上平面輔助接地元件選擇性地耦合到該接地面；及一實質上平面輻射體元件，該實質上平面輻射體元件具有一第三尺寸和一第四尺寸，並且該實質上平面輻射體元件經由一饋電導體在一第一位置處流電地連接到該饋電埠，且該實質上平面輻射體元件在一第二位置處流電地連接到該實質上平面輔助接地元件；其中：該實質上平面輔助接地元件實質上安置在該接地面周邊外但仍與該接地面共面；該實質上平面輔助接地元件實質上安置在該實質上平面輻射體元件周邊外但仍與該實質上平面輻射體元件共面；該第一尺寸實質上垂直於該第三尺寸； 該實質上平面輔助接地元件經設置以增加天線頻寬；及該一個或更多個不同電子元件出現在該切換設備之一輸出處且在該接地面之前，改變該實質上平面輔助接地元件之一電長度。
  2. 如請求項1所述之天線設備，其中該實質上平面輔助接地元件和該實質上平面輻射體元件的至少一部分經設置而與該接地面共面。
  3. 一種供用在一無線電裝置中的天線設備，該無線電裝置包括一饋電和一接地面，該天線設備包括：一單極輻射體元件；一第一實質上平面輔助接地元件，該第一實質上平面輔助接地元件具有一第一尺寸和一第二尺寸；及一切換設備，該切換設備經設置以經由各自具有一個或更多個不同電子元件的複數個不同開關路徑，將該第一實質上平面輔助接地元件選擇性地耦合到該接地面；其中： 該單極輻射體元件在一接地點處接地到該第一實質上平面輔助接地元件，且該單極輻射體元件在一饋電點處經由一饋電導體由該無線電裝置之該饋電所饋電；該第一實質上平面輔助接地元件實質上安置在該接地面的一外周邊外；該第一實質上平面輔助接地元件實質上安置在該單極輻射體元件的一外周邊外；及該一個或更多個不同電子元件出現在該切換設備之一輸出處且在該接地面之前，改變該第一實質上平面輔助接地元件之一電長度。
  4. 如請求項3所述之天線設備，其中該第一實質上平面輔助接地元件是沿該接地面的一第一邊而安置。
  5. 如請求項3所述之天線設備，其中該第一實質上平面輔助接地元件經設置而與該接地面實質上共面。
  6. 如請求項3所述之天線設備，其中該饋電導體包括一遮罩件，該遮罩件在複數個位置處耦合到該第一實質上平 面輔助接地元件。
  7. 如請求項3所述之天線設備，其中該天線設備適合於在至少兩個頻帶中操作；且該至少兩個頻帶中的至少一者包括一頻帶，該頻帶與一長期進化(LTE)系統相容。
  8. 如請求項7所述之天線設備，其中該至少兩個頻帶中的一者包括約700MHz到約960MHz的一頻率範圍，且該至少兩個頻帶中的另一者包括約1700MHz到約2200MHz的一頻帶。
  9. 如請求項3所述之天線設備，其中該單極輻射體元件包括一第一部分和一第二部分，該第一部分具有一第三尺寸和一第四尺寸；且該第一尺寸實質上垂直於該第三尺寸。
  10. 如請求項9所述之天線設備，進一步包括一第二輔助接地元件，該第二輔助接地元件具有一第七尺寸，該第二 輔助接地元件電耦合到該第一實質上平面輔助接地元件；其中：該第三尺寸實質上平行於該第七尺寸；該第一尺寸實質上垂直於該第七尺寸；且該第二輔助接地元件耦合到該第一實質上平面輔助接地元件。
  11. 如請求項10所述之天線設備，其中：該接地面包括一第五尺寸和一第六尺寸；該第六尺寸實質上平行於該第一尺寸；且該第三尺寸實質上平行於該第五尺寸。
  12. 如請求項9所述之天線設備，其中：該第一實質上平面輔助接地元件經設置而與該第一部分實質上共面；且該第一尺寸大於該第二尺寸。
  13. 如請求項12所述之天線設備，其中該饋電導體包括一遮罩件，該遮罩件在至少一個位置處耦合到該第一實質上平面輔助接地元件。
  14. 一種可攜式無線電裝置，包括：一饋電埠；一接地面；及一天線設備，包括：一輻射體；一第一實質上平面輔助接地元件，該第一實質上平面輔助接地元件具有一第一尺寸和一第二尺寸；及一切換設備，該切換設備經設置以經由各自具有一個或更多個不同電子元件的複數個不同開關路，徑將該第一實質上平面輔助接地元件選擇性地耦合到該接地面；其中：該輻射體經由一饋電導體在一第一位置處耦合到該饋電埠，且該輻射體在一第二位置處耦合到該第一實質上平面輔助接地元件； 該第一實質上平面輔助接地元件實質上安置在該接地面的一外周邊外；該第一實質上平面輔助接地元件實質上安置在該輻射體的一外周邊外；及該一個或更多個不同電子元件出現在該切換設備之一輸出處且在該接地面之前，改變該第一實質上平面輔助接地元件之一電長度。
  15. 如請求項14所述之可攜式無線電裝置，其中：該輻射體包括一第一部分和一第二部分，該第一部分具有一第三尺寸；且該第一尺寸實質上垂直於該第三尺寸。
  16. 如請求項14所述之可攜式無線電裝置，進一步包括一第二輔助接地元件，該第二輔助接地元件具有一第五尺寸和一第六尺寸，且該第二輔助接地元件接地到該第一實質上平面輔助接地元件，其中該第五尺寸實質上垂直於該第一尺寸。
  17. 如請求項16所述之可攜式無線電裝置，其中該第一實質上平面輔助接地元件和該第二輔助接地元件各自經設置而與該接地面實質上共面。
  18. 如請求項16所述之可攜式無線電裝置，其中該第二輔助接地元件實質上佈置在該第一實質上平面輔助接地元件的一外周邊外。
  19. 如請求項14所述之可攜式無線電裝置，其中該可攜式無線電裝置選自由以下各者組成的群組：a)一行動電腦；b)一蜂巢式電話；和c)一可攜式導航裝置。
  20. 如請求項14所述之可攜式無線電裝置，其中該天線設備適合於在至少兩個頻帶中操作，該等頻帶中的至少一者包括一頻帶，該頻帶與一長期進化(LTE)系統相容。
  21. 如請求項20所述之可攜式無線電裝置，其中該切換設備適合於實現該至少兩個頻帶中的至少一者的一操作頻帶的切換。
  22. 一種供用在一無線電裝置中的天線設備，該無線電裝置可在一低頻頻帶和一高頻頻帶中操作，且該無線電裝置包括一饋電埠和一接地面，該設備包括：一單極輻射體；一實質上平面輔助接地元件；及一切換設備，該切換設備安置在該接地面與該實質上平面輔助接地元件之間，且該切換設備經設置以經由各自具有一個或更多個不同電子元件的複數個不同開關路徑，將該實質上平面輔助接地元件選擇性地耦合到該接地面；其中：該單極輻射體經由一饋電導體在一第一位置處耦合到該饋電埠，且該單極輻射體在一第二位置處耦合到該實質上平面輔助接地元件；該實質上平面輔助接地元件實質上安置在該接地面的一外周邊外；該實質上平面輔助接地元件實質上安置在該單極輻射體的一外周邊外；及該一個或更多個不同電子元件出現在該切換設備之一 輸出處且在該接地面之前，改變該實質上平面輔助接地元件之一電長度。
  23. 如請求項22所述之天線設備，其中該單極輻射體經設置而與該接地面實質上共面。
  24. 如請求項23所述之天線設備，其中該實質上平面輔助接地元件經設置而在實質上垂直於該單極輻射體的一平面中。
  25. 如請求項22所述之天線設備，其中該切換設備適合於切換該低頻頻帶中的操作頻率。
  26. 如請求項25所述之天線設備，其中該低頻頻帶包括一長期進化(LTE)頻帶，該長期進化(LTE)頻帶覆蓋約700MHz到約960MHz的一頻率範圍；且該高頻頻帶包括一LTE頻帶，該LTE頻帶覆蓋約1700MHz到約2200MHz的一頻率範圍。
  27. 如請求項22所述之天線設備，進一步包括複數個電抗電路，該等電抗電路各自耦合到該接地面且各自可由該切換設備來選擇。
  28. 如請求項27所述之天線設備，其中每一電抗電路包括一電感器，該電感器耦合到該切換設備的一相應輸出埠。
  29. 如請求項27所述之天線設備，其中每一電抗電路經設置以改變該實質上平面輔助接地元件的一電長度。
  30. 如請求項22所述之天線設備，其中該切換設備適合於至少部分藉由在該接地面與該實質上平面輔助接地元件之間選擇性地耦合複數個電抗元件來控制該低頻頻帶的操作頻率。
  31. 一種供用在一無線電裝置的一天線中的設備，該無線電裝置包括一接地面，該設備包括：一單極輻射體，該單極輻射體經設置以經由一饋電導體 來饋電；一實質上平面輔助接地元件，該實質上平面輔助接地元件具有一第一尺寸和一第二尺寸，該實質上平面輔助接地元件在一位置處連接到該單極輻射體，該位置不同於該單極輻射體經設置以經由該饋電導體饋電的位置；及一切換設備，該切換設備經設置以經由各自具有一個或更多個不同電子元件的複數個不同開關路徑，將該實質上平面輔助接地元件選擇性地耦合到該接地面；其中：該實質上平面輔助接地元件實質上安置在該接地面的一外周邊外；該實質上平面輔助接地元件實質上安置在該單極輻射體的一外周邊外；及該一個或更多個不同電子元件出現在該切換設備之一輸出處且在該接地面之前，改變該實質上平面輔助接地元件之一電長度。
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