多频带狭槽环路天线设备和方法技术

一种多频带狭槽环路天线设备和调谐并利用所述多频带狭槽环路天线设备的方法。在一个实施例中，在手提移动装置(例如，蜂窝式电话或智能手机)内使用天线配置。天线包含两个辐射结构：环形或环路结构，所述环形或环路结构实质上包围装置外壳的外部周边；和调谐结构，所述调谐结构设置于外壳内部。环形结构接地至装置的接地面，以便产生虚拟部分和操作部分。调谐结构与接地面间隔，并且调谐结构包括数个辐射器分支，所述数个辐射器分支影响各个频带中的天线操作；例如，至少一个较低频带和三个较高频带。在一个实施中，使用耦接于装置馈电与辐射器分支之间的电抗匹配电路来影响第二较低频带辐射器。

【技术实现步骤摘要】
多频带狭槽环路天线设备和方法优先权本申请案主张在2011年7月25日提交的具有相同标题的美国专利申请案第13/190,363号的优先权，所述美国专利申请以引用方式全部并入本文。
本专利技术一般涉及供电子装置(例如，无线装置或便携式无线电装置)使用的天线设备，并且更特定来说在一个示范性方面中涉及多频带狭槽环路或环形天线和调谐并利用所述多频带狭槽环路或环形天线的方法。
技术介绍
内部天线为见于大多数现代无线电装置中的元件，所述现代无线电装置例如移动电脑、移动电话、装置、智能手机、个人数字助理(PDAs)或其它个人通信装置(personalcommunicationdevices；PCDs)。通常，这些天线包含平坦辐射面和平行于所述平坦辐射面的接地面，所述平坦辐射面和接地面通过短路导体彼此连接，以实现天线的匹配。所述结构配置成使得所述结构充当在期望的操作频率下的谐振器。天线在多于一个频带(例如，双频带、三频带或四频带移动电话)中操作也是常见要求，在这种情况下，使用两个或两个以上谐振器。在开发用于移动应用的实惠并且功率效率高的显示器技术(例如，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(organiclightemittingdiodes；OLED)、薄膜晶体管(thinfilmtransistors；TFT)等)的过程中的新进展导致以大显示器为特征的移动装置大量产生，其中例如移动电话中的屏幕尺寸为89mm至100mm(3.5英寸至4英寸)，并且一些平板电脑中屏幕尺寸为大约180mm(7英寸)。为实现最佳性能，通常使用显示器接地面(或屏蔽)。现代显示器需要这类较大的接地面，然而对于无线天线操作来说，这些较大的接地面不再是最理想的。具体来说，不再是最理想的是基于以下事实：接地面尺寸在用于装置的一或更多个空中接口的天线设计中发挥着十分重要的作用。结果，天线频宽至少在某种程度上由于天线辐射器与大接地面之间的阻抗失配而减少。此外，目前趋势增加了对于具有较大显示器的较薄移动通信装置的需要，所述较大显示器通常用于用户输入(例如，触摸屏)。这种较大显示器又需要刚性结构来支撑显示器总成，尤其是在触摸屏操作期间支撑，以便使得接口稳固并且耐用，并减轻显示器的移动或偏转。通常利用金属主体或金属框架，以为移动装置中的显示器提供更好的支撑。使用金属外壳/底架、较大接地面和对较薄装置外壳的需求对射频(RF)天线实施造成新的挑战。典型的天线解决方案(例如，单极天线、PIFA天线)需要离地净高区域和距接地面足够的高度，以便在多个频带中有效地操作(现代便携式装置的典型要求)。这些天线解决方案通常不适用于前述具有金属外壳和/或底架的薄装置，因为分隔辐射器与接地面所需要的垂直距离不再有效。此外，尤其当需要天线在若干频带中操作时，移动装置的金属主体充当RF屏蔽并使天线性能降级。目前采用各种方法来尝试改善利用金属外壳和/或底架的较薄通信装置中的天线操作(例如，欧洲专利公开号EP1858112B1中描述的狭槽环形天线)。这种实施需要在印刷线路板(printedwiredboard；PWB)内接近馈电点处以及沿装置的整个高度制造狭槽。对于具有较大显示器的装置来说，最佳天线操作所需要的狭槽位置通常干扰装置用户接口功能(例如，按钮、滚轮等)，因此限制装置布局实施的灵活性。此外，这种金属外壳必须在PCB两侧具有非常接近于狭槽的开口。为防止在装置内产生射频空腔模式，通常使用金属壁连接开口。所有这些步骤会增加装置复杂性和成本，并阻碍天线与期望操作频带匹配。另一个现有的实施采用多谐振耦合的馈电天线，所述多谐振耦合的馈电天线包含装配在无线电装置周边周围的金属环辐射元件。在辐射器内(通常在两侧)制造若干狭槽，以便实现多频带天线功能；令人遗憾的是，这种方法增加装置的成本和复杂性。假定装置用户通常通过通信装置的侧面/边缘抓握通信装置，那么这种配置容易受到由于当用户的手触摸狭槽上方的辐射器时所产生的短路造成的天线去谐和通信失效的影响。此外，需要较宽的狭槽(宽度通常为约3mm)来实现期望的低频带(通常700MHz至960MHz)操作，并且较宽的狭槽因此可能对装置的美学吸引力造成不利影响。因此，极需要用于(例如)便携式无线电装置的无线多频带天线解决方案，所述无线多频带天线解决方案具有较小的形状因子并适合用于装置周边，并且所述无线多频带天线解决方案提供较低的成本和复杂性以及提供天线谐振的经改善控制。
技术实现思路
本专利技术通过提供尤其是一种省空间的多频带天线设备和调谐并使用所述多频带天线设备的方法，来满足上文的需要。在本专利技术的第一方面中，公开一种移动通信装置。在一个实施例中，装置包含：外壳和电子总成，所述电子总成实质上含于所述外壳中，所述电子总成包含接地面和至少一个馈电口；和多频带天线设备。多频带天线设备包含：第一天线结构，所述第一天线结构包含元件，所述元件设置于实质上外壳的外部周边周围；和第二天线结构，所述第二天线结构包含数个单极辐射器分支。在一个变体中，第一天线结构在至少两个接地点处连接至接地面，从而形成虚拟部分和操作部分，所述操作部分包含设置于接近外壳底侧的元件中的狭槽；所述虚拟部分的外部周边实质上包围接地面；并且操作部分的外部周边设置于接地面外部并实质上包围第二天线结构。在另一个实施例中，移动装置包含：装置外壳；和天线，所述天线具有实质上外部的辐射器元件，所述辐射器元件具有至少一个狭槽，所述至少一个狭槽相对于外壳设置成以便最小化由于用户在装置使用期间抓握装置造成辐射器元件在狭槽间短路的可能性。在替代性实施例的一个变体中，辐射器元件包含实质上闭合的环路，并且至少一个狭槽包含单个狭槽，所述单个狭槽设置于实质上装置外壳的底部边缘上，所述底部边缘在装置使用期间未被用户正常地抓取。在另一个变体中，辐射器元件包含实质上闭合的环路，所述实质上闭合的环路设置于移动装置外壳的顶部边缘、底部边缘和侧面边缘上；且至少一个狭槽包含单个狭槽，所述单个狭槽设置于顶部边缘或底部边缘两者中的任一者处。在本专利技术的第二方面中，公开一种多频带天线设备。在一个实施例中，设备经调适以供便携式无线电通信装置使用，并且设备包含：第一天线结构，所述第一天线结构包含元件，所述元件配置成设置于实质上装置外壳的外部周边周围。在一个变体中，第一天线结构在至少两个位置处连接至装置的接地面，从而形成虚拟部分和操作部分；并且所述操作部分包含狭槽，所述狭槽形成于元件中，以便设置为接近外壳底侧。在另一个变体中，虚拟部分的外部周边实质上包围接地面；并且第二天线结构的外部周边设置于接地面的外部。在又一个变体中，狭槽经配置以实现至少一个较高频带中的天线谐振。在本专利技术的第三方面中，公开一种操作多频带天线设备的方法。在一个实施例中，天线设备供便携式无线电装置使用并具有馈电、环路辐射器元件，所述馈电、环路辐射器元件设置于实质上装置外壳的周边区域周围。环路辐射器元件具有狭槽，所述狭槽设置于实质上外壳的底部边缘处，并且无线电装置的接地面设置于远离环路辐射器元件的底部边缘一定距离处。方法包含以下步骤：用包含较低频率分量和较高频率分量的馈电信号激励馈电；和至少在较高频率下引起环路辐射器元件中的射频振荡。狭槽经配置以实现天线设备在较高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供便携式无线电通信装置使用的多频带天线设备，所述天线设备包含：第一天线结构，所述第一天线结构包含辐射器构件，所述辐射器构件配置成设置于实质上装置外壳的外部周边周围；其中所述辐射器构件包含狭槽，所述狭槽相对于所述外壳设置成以便最小化由于用户抓握所述装置外壳造成所述辐射器构件在所述狭槽间短路的可能性。

【技术特征摘要】
2011.07.25 US 13/190,3631.一种供便携式无线电通信装置使用的多频带天线设备，所述天线设备包含：第一天线结构，所述第一天线结构包含辐射器构件，所述辐射器构件配置成设置于装置外壳的外部周边周围；其中：所述第一天线结构在至少两个位置处连接至所述装置的接地面，从而形成虚拟部分和操作部分；并且所述操作部分包含狭槽，所述狭槽形成于所述辐射器构件中，以便设置为接近所述外壳的底侧，所述狭槽进一步将所述操作部分划分为长区段和短区段；和第二天线结构，所述第二天线结构包含数个调谐分支，其中至少一个调谐分支耦合至所述便携式无线电通信装置的馈电口，所述数个调谐分支共同配置为实现在所述操作部分的所述长区段和所述短区段内的数个谐振。2.如权利要求1所述的天线设备，其中所述狭槽的位置和尺寸经配置以实现至少一个较高频带中的天线谐振。3.如权利要求1所述的天线设备，其中所述数个调谐分支共同包含数个单极辐射器分支，其中所述数个单极辐射器分支包含：第一辐射器分支，所述第一辐射器分支电气耦接至所述装置的所述馈电口并经配置以在第一较高频带中操作；第二辐射器分支，所述第二辐射器分支耦接至所述装置的所述馈电口并经配置以在第二较高频带中操作；和第三辐射器分支，所述第三辐射器分支电气耦接至所述装置的所述馈电口并经配置以在第一较低频带中操作。4.如权利要求1或3所述的天线设备，其中：所述虚拟部分的外部周边包围所述接地面；并且所述第二天线结构设置于所述接地面的外部。5.如权利要求3所述的天线设备，所述天线设备进一步包含电抗电路，所述电抗电路耦接于所述第三辐射器分支与所述馈电口之间。6.如权利要求5所述的天线设备，其中所述电抗电路包含(i)电感元件和/或(ii)电容元件中的至少一者。7.如权利要求5所述的天线设备，其中第二电抗电路经配置以调整所述第三辐射器分支的电长度。8.如权利要求5所述的天线设备，其中所述第一较低频带包含GSM频带，并且所述第一较高频带和所述第二较高频带选自由1700MHz频带、2100MHz频带和2500MHz频带组成的群组。9.如权利要求3所述的天线设备，其中所述狭槽设置为接近所述装置外壳的下部角落。10.如权利要求1所述的天线设备，其中所述至少两个位置经配置以影响所述辐射器构件的电长度。11.如权利要求10所述的天线设备，其中所述至少两个位置包含：(i)第一接地结构，所述第一接地结构设置于所述辐射器构件的第一侧上；和(ii)第二接地结构，所述第二接地结构设置于所述辐射器构件的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对，以使得所述第一接地结构和所述第二接地结构配置在所述狭槽的远侧。12.如权利要求1所述的天线设备，其中所述辐射器构件的部分设置为接近所述装置外壳的底侧且沿所述底侧的横向范围与接地面间隔。13.一种移动装置，所述移动装置包含：装置外壳；和天线，所述天线包含：外部的辐射器元件，所述外部的辐射器元件具有至少一个狭槽，所述至少一个狭槽相对于所述外壳设置在用户在所述装置使用期间最不易接触到的位置，以便最小化由于抓握装置造成辐射器元件在所述至少一个狭槽间短路的可能性；和内部的辐射器元件，所述内部的辐射器元件包括数个调谐分支，其中每个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：海基·科尔瓦，彼得里·安娜马，
申请(专利权)人：芬兰帕斯有限公司，
类型：发明
国别省市：