專利名稱：具有寄生耦合器的多單元天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及天線領(lǐng)域。更具體地，提供了一種多單元天線，該天線特別適合于用在無線通信設(shè)備諸如個人數(shù)字助理，蜂窩電話，和無線雙向電子郵件通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
已知具有支持在多操作頻帶中通信的天線結(jié)構(gòu)的移動通信設(shè)備(“移動設(shè)備”)。還知道很多不同類型的用于移動設(shè)備的天線，包括螺旋形，“倒F”，折疊偶極，和可收縮天線結(jié)構(gòu)。螺旋形和可收縮天線典型地安裝在移動設(shè)備外部，而倒F和折疊偶極天線典型地嵌入移動設(shè)備外罩或外殼內(nèi)。一般地，由于機械和人類工程原因?qū)τ谝苿釉O(shè)備嵌入天線優(yōu)于外部天線。嵌入天線由移動設(shè)備外罩或外殼保護，并且因此趨于比外部天線更持久。盡管外部天線可能物理上干擾移動設(shè)備的環(huán)境，并且使得移動設(shè)備難使用，特別是在有限空間環(huán)境中，嵌入天線表現(xiàn)出較少的這類的挑戰(zhàn)。然而，在某些類型的移動設(shè)備中，已知的多段嵌入天線結(jié)構(gòu)和設(shè)計技術(shù)提供了在一個或多個操作頻帶中相對差的通信信號輻射和接收。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個方面，用于多頻帶無線移動通信設(shè)備的多單元天線包括第一天線單元，具有第一操作頻帶，第二天線單元，具有第二操作頻帶并且被設(shè)置鄰近第一天線單元，和寄生耦合器，被設(shè)置鄰近第一天線單元和第二天線單元。
按照本發(fā)明的另一方面，用在具有第一收發(fā)器和第二收發(fā)器的無線移動通信設(shè)備中的多單元天線，包括一個單絕緣基襯，在單絕緣基襯上的第一天線單元并且被配置連接到第一收發(fā)器，在單絕緣基襯上的第二天線單元并且被配置連接到第二收發(fā)器，和寄生耦合器，位于鄰近第一天線單元和第二天線單元的單絕緣基襯上。


圖1是第一天線單元的頂視圖；圖2-4是可選第一天線單元的頂視圖；圖5是第二天線單元的頂視圖；圖6是寄生耦合器的頂視圖；圖7是可選寄生耦合器的頂視圖；圖8是多單元天線的頂視圖；圖9是另一多單元天線的頂視圖；圖10是安裝在移動通信設(shè)備中的示于圖8中的多單元天線的正剖面圖；和圖11是移動通信設(shè)備的方框圖。
具體實施例方式
在多單元天線中，不同天線單元典型地調(diào)諧到不同的操作頻帶，于是使得多單元天線在多頻帶移動通信設(shè)備中起到天線的作用。例如，合適調(diào)諧的天線單元使得多單元天線能夠操作在約900MHz和1800MHz或1900MHz的全球移動通信系統(tǒng)(GSM)和通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)頻帶處，800MHz和1900MHz的碼分多址(CDMA)頻帶，或某些其它頻帶對處。多單元天線還可以包括進一步的天線單元提供操作在多于兩個頻帶中。
圖1是第一天線單元的頂視圖。第一天線單元10包括第一端口12，第二端口14，和連接到第一端口12和14的頂部導(dǎo)體部分16。正如對本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的，端口12和14和頂部導(dǎo)體部分16通常由導(dǎo)電材料諸如銅制造。頂部導(dǎo)體部分16的長度設(shè)定第一天線單元10的一個操作頻率段。
配置端口12和14連接到通信電路。在一個實施例中，端口12連接到地平面，而端口14連接到信號源。地和信號源連接可以在可選實施例中倒換，端口12連接到信號源并且端口14接地。盡管在圖1中沒有示出，本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解端口12或端口14或端口12和14可以連接到匹配網(wǎng)絡(luò)，以便匹配第一天線單元10的阻抗與天線單元10連接到的通信電路或設(shè)備的阻抗。
圖2-4是可選第一天線單元的頂視圖。而第一天線單元10的頂部導(dǎo)體部分16實際具有均勻的寬度18，圖2所示的可選第一天線單元20具有非均勻?qū)挾鹊捻敳繉?dǎo)體部分26。如圖2所示，部分28和天線單元20的頂部導(dǎo)體部分26的部分具有寬度27，并且天線單元20的末端部分具有較小的寬度29。圖2所示的結(jié)構(gòu)是有用的，例如，為其它天線單元諸如寄生耦合器提供空間，以便保存空間。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，選擇天線單元20的長度和寬度或其部分設(shè)定天線單元的增益，帶寬，阻抗匹配，操作頻帶和其它特性。
圖3示出了另一可選第一天線單元的頂視圖。天線單元30包括端口32和34，和第一，第二和第三導(dǎo)體部分35，36和38。天線單元30的操作頻帶主要通過選擇第二和第三導(dǎo)體部分36和38的長度控制。如所示出的，可以調(diào)節(jié)任何長度L3，L4和L5以設(shè)定第二和第三導(dǎo)體部分36和38的長度，而通過調(diào)整長度L1，L2或二者第一導(dǎo)體部分35的長度可以被設(shè)定用于阻抗匹配用途。盡管第一，第二和第三導(dǎo)體部分的長度被調(diào)整以控制天線單元30的操作特性，這些導(dǎo)體部分的任何一個的長度的調(diào)整對主要由其它天線導(dǎo)體部分控制的特性具有某些影響。例如，增加L3，L4或L5以降低天線單元30的操作頻帶還可能必需調(diào)整長度L1和L2之一或二者，因為改變L3，L4或L5也影響阻抗并且由此影響天線單元30的匹配。
天線單元30的第一，第二和第三部分的任何一個可包括一個增加其電長度的結(jié)構(gòu)諸如曲折線或鋸齒形模式。圖4是另一可選第一天線單元的頂視圖，該天線類似于天線單元30，包括端口42和44和增加第一，第二和第三導(dǎo)體部分45，46和48的電長度的曲折線50，52和54。曲折線52和54改變第一天線單元40的第二和第三導(dǎo)體部分46和48的長度以便調(diào)諧該天線到特定的操作頻帶。曲折線54還最大負載第一天線單元40以使得它操作似乎其電長度大于其實際物理尺寸。曲折線50類似地改變第一導(dǎo)體部分45的電長度用于阻抗匹配。曲折線50，52和54的任一的電長度以及由此第一、第二和第三導(dǎo)體部分45，46和48的總電長度可以被調(diào)整，例如通過將曲折線的一個或多個段連接在一起形成一個實導(dǎo)體部分。
現(xiàn)在參照圖5，示出了第二天線單元的頂視圖。第二天線單元60包括第一導(dǎo)體部分72和第二導(dǎo)體部分76。設(shè)置第二天線單元60的第一和第二導(dǎo)體部分72和76限定一個間隙73，由此形成一個所知的開路折疊偶極天線的開路結(jié)構(gòu)。在可選實施例中，可以利用其它天線設(shè)計諸如閉路折疊偶極結(jié)構(gòu)。
第二天線單元60的第一導(dǎo)體部分72包括一個頂部負載70，其用于設(shè)定第二天線單元60的操作頻帶。該操作頻帶可以是包含多個操作頻帶諸如1800MHz和1900MHz的相對寬的頻帶。頂部負載70的尺寸影響第二天線單元60的總電長度，由此可以被調(diào)整以調(diào)諧第二天線單元60。例如，通過減少天線的總電長度減少頂部負載70的尺寸來增加第二天線60的操作頻帶的頻率。此外，通過調(diào)整導(dǎo)體部分72和76之間間隙73的尺寸或通過改變第二天線單元60的其它部分的尺寸，可以進一步調(diào)諧第二天線單元60的操作頻帶的頻率。
第二導(dǎo)體部分76包括穩(wěn)定性段74和負載段78。穩(wěn)定性段74是一個受控的耦合段，其影響在第二天線單元60的操作頻帶中的第一和第二導(dǎo)體部分72和76之間的電磁耦合。導(dǎo)體部分72和76之間的電磁耦合進一步被間隙73的尺寸影響，該尺寸按照希望的天線特性選擇。類似地，負載段78的尺寸影響與第一天線單元的電磁耦合，正如下面進一步詳細描述的，并且由此可增強第二天線單元60在其操作頻帶處的增益。
第二天線單元60還包括兩個端口62和64，一個端口連接到第一導(dǎo)體部分72并且另一個端口連接到第二導(dǎo)體部分76。端口62和64從導(dǎo)體部分72和76之間的間隙73的偏移，導(dǎo)致生通常稱為“偏饋”開路折疊偶極天線的結(jié)構(gòu)。然而，端口62和64不需要必須從間隙73偏移，并且例如可以設(shè)置以為其中實現(xiàn)第二天線單元的移動設(shè)備的其它組件提供空間，或以便不物理上妨礙其中實現(xiàn)第二天線單元的移動設(shè)備的其它組件。配置端口62和64以連接第二天線單元60到通信電路。例如，端口62和64可以連接第二天線單元60到移動設(shè)備中的收發(fā)器，如在圖10中示出的和下面描述的。
圖6是寄生耦合器的頂視圖。圖6中的寄生耦合器80是單個導(dǎo)體，正如下面詳細描述的，改善多單元天線中的第一和第二天線單元之間的電磁耦合，改善在其各操作頻帶中的每個天線的性能，和平滑天線單元中的電流分布。
寄生耦合器不需要必須是如圖6所示的基本上直的導(dǎo)體。圖7是可選的寄生耦合器的頂視圖。寄生耦合器82是一個具有第一導(dǎo)體部分84和第二導(dǎo)體部分86的折疊或曲線導(dǎo)體。例如當(dāng)寄生耦合器的不同部分意圖與多單元天線中的不同天線單元電磁耦合時，正如參照圖9描述的，或在物理空間限制存在時，可以使用寄生耦合器諸如82。
還應(yīng)理解寄生耦合器可以可選地包括鄰近的，連接的或斷開的導(dǎo)體部分。例如，圖6所示的類型的兩個導(dǎo)體部分能夠被并置，以便它們沿著實際它們整個長度重疊以形成一個“堆疊的”寄生耦合器。在堆疊的寄生耦合器的變體中，導(dǎo)體部分僅部分重疊，以形成一個偏移的堆疊的寄生單元。端對端堆疊導(dǎo)體部分代表多導(dǎo)體部分寄生耦合器的進一步的變體。被調(diào)整安裝在可用物理空間內(nèi)或?qū)崿F(xiàn)特定電磁耦合和性能特性的其它寄生耦合器模式或結(jié)構(gòu)對本領(lǐng)域技術(shù)人員也是明顯的。
圖8是具有兩個天線單元和寄生單元的多單元天線的頂視圖。在多單元天線90中，如圖1所示的第一天線單元1 0靠近第二天線單元60放置以便第一天線單元10的至少一部分與第二天線單元60的至少一部分鄰近。第一天線單元10和第二天線單元60的該相對位置電磁耦合第一天線單元10與第二天線單元60。寄生耦合器80靠近第一天線單元10和第二天線單元60放置以便與第一天線單元10和第二天線單元60電磁耦合。對本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，當(dāng)多單元天線90操作在任何一個其操作頻帶中時，諸如寄生耦合器80的電長度的尺寸確定其電磁耦合特性。于是，選擇寄生耦合器80的尺寸以實現(xiàn)在每個操作頻帶內(nèi)天線單元之間的希望的耦合。
例如使用銅導(dǎo)體和已知的銅蝕刻技術(shù)，在柔性絕緣基襯92上制造多單元天線90。制造天線單元10和60以便第一天線單元10的頂部導(dǎo)體部分16的一部分相鄰并且部分重疊第二天線單元60的第二導(dǎo)體部分76。第一天線單元10和第二天線單元60的鄰近導(dǎo)致兩個天線單元10和60之間的電磁耦合，正如在98指示的。這樣，每個天線單元10和60充當(dāng)其它天線結(jié)構(gòu)10和60的寄生單元，由此通過平滑在每個天線單元10和60中的電流分布，和增加在第一和第二天線單元10和60二者的操作頻帶處的增益和帶寬，來改善多單元天線90的性能。正如上所述的，第一和第二天線單元可以分別調(diào)諧到第一和第二操作頻帶。例如，在設(shè)計運行在GPRS網(wǎng)絡(luò)中的移動設(shè)備中，第一操作頻帶最好是GSM-900(900MHz)，而第二操作頻帶包括GSM-1800(1800MHz)(也稱為DCS)和GSM-1900(1900MHz)(有時也稱為PCS)頻帶。
在與第一天線單元10和第二天線單元60二者鄰近并且部分重疊的位置處制造寄生耦合器80。產(chǎn)生的寄生耦合器80和第一和第二天線單元10和60之間的電磁耦合，如在94和96處示出的，進一步改善了天線90的性能。
當(dāng)采用傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)時，在第一類型的移動設(shè)備中，如上所述的第一天線單元10可能呈現(xiàn)相對不好的通信信號輻射和接收。特別當(dāng)在小無線移動通信設(shè)備中實現(xiàn)時，這樣一種天線的頂部導(dǎo)體部分16的長度受移動設(shè)備的物理尺寸限制，導(dǎo)致不好的增益。寄生耦合器80的存在增強了第一天線單元10和第二天線單元60之間的電磁耦合。由于第二天線單元60一般比第一天線單元10具有較好的增益，該到第二天線單元60的增強的電磁耦合改善了第一天線單元10在其第一操作頻帶處的增益。當(dāng)操作在其第一操作頻帶時，第一天線單元10電磁耦合到第二天線單元60的第二導(dǎo)體部分76，如在98處示出的，并且通過寄生耦合器80電磁耦合到第二天線單元60的第一導(dǎo)體部分72，如在96和94處示出的。
寄生耦合器80還改善第二天線單元60在其第二操作頻帶處的性能。特別是，通過其與第二天線單元60的電磁耦合，如在94示出的，寄生耦合器80提供了在第二天線單元60中的電流可以有效傳送到的一個進一步的導(dǎo)體，導(dǎo)致在第二天線單元60中的更均勻的電流分布。從第二天線單元60和寄生耦合器80到第一天線單元10的電磁耦合還能分散在第二天線單元60和寄生耦合器80中的電流。這個為平滑在第二天線單元60中的電流分布提供更大的能力，因為，當(dāng)?shù)诙炀€單元60工作時，例如，當(dāng)正在傳送一個通信信號時，電流能夠有效地傳送到寄生耦合器80和第一天線單元10二者。
寄生耦合器80的長度，以及第一和第二天線單元10和60與寄生耦合器80之間的間隔控制天線單元10和60與寄生耦合器80之間的電磁耦合。調(diào)整這些尺寸以控制天線90的第一天線單元10和第二天線單元60的增益和帶寬在它們各個第一和第二操作頻帶內(nèi)。盡管除去圖8中第一天線單元10，第二天線單元60和寄生耦合器80部分重疊，明顯的是，在可選實施例中，這些單元重疊到更大或更小程度。因此，也能夠有不同于圖8中所示的特定結(jié)構(gòu)的其它結(jié)構(gòu)。
關(guān)于天線90的第二天線單元60，通過調(diào)整第一和第二導(dǎo)體部分72和76之間的穩(wěn)定性段74尺寸和間隙73的大小(圖5)，增益是進一步可控制的。例如，通過優(yōu)化在操作頻帶的天線增益和性能，可調(diào)整間隙73，以將第二天線單元60調(diào)諧到一個選擇的操作頻帶。此外，選擇穩(wěn)定性段74和間隙73的尺寸以控制第二天線單元60的輸入阻抗，以便最優(yōu)化第二天線單元60和外部電路諸如圖10中所示的收發(fā)器之間的阻抗匹配。
對于天線90的第一天線單元10，通過使用例如示于圖4中所示的曲折線結(jié)構(gòu)54調(diào)整頂部導(dǎo)體部分16的長度，進一步控制增益。除了調(diào)整第一天線單元10的第一操作頻帶，頂部導(dǎo)體部分16的長度也影響第一天線單元10的增益。
影響第一和第二天線單元10和60與寄生耦合器80之間的電磁耦合的各段間隙和其它單元的尺寸形狀，和方位僅用于示例目的而被示出，并且可以被修改以實現(xiàn)希望的天線特性。盡管在多單元天線90中示出第一天線單元10，能夠使用任何可選的天線單元20，30和40或組合這些可選的第一天線單元的某些特征的第一天線單元，代替第一天線單元10。在可選實施例中還可以使用其它形式的第二天線單元60和寄生耦合器80。
圖9是另一多單元天線的頂視圖，其中，實現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的寄生耦合器。多單元天線91包括如上所述的第一和第二天線單元10和60，和具有如圖7所示的結(jié)構(gòu)的寄生耦合器82。寄生耦合器82包括具有第一導(dǎo)體部分84和第二導(dǎo)體部分86的折疊導(dǎo)體。在多單元天線91中，寄生耦合器82的第一導(dǎo)體部分84被設(shè)置為與第一天線單元10的部分鄰近并且重疊以便電磁耦合寄生耦合器82與第一天線單元10，正如在97所示的。寄生耦合器82的第二導(dǎo)體部分86被設(shè)置為與第二天線單元60的部分鄰近并且重疊以便電磁耦合寄生耦合器82與第二天線單元60，如在95指示的。
盡管第一和第二天線單元10和60在多單元天線91中被電磁耦合，如在99處指示的，這些單元之間的耦合不如在天線90中那么強。在天線90中，寄生耦合器80設(shè)置在第一和第二天線單元10和60之間，并且因此充當(dāng)緊密耦合第一和第二天線單元10和60之間的橋梁。然而，在天線91中，寄生耦合器沒有設(shè)置在第一和第二天線單元10和60之間，這樣，第一和第二天線單元10和60之間的電磁耦合較弱。天線91可能是有用的，例如當(dāng)需要第一和第二天線單元10和60之間某種程度的絕緣時。天線91的操作其它基本上如描述天線90的。
圖10是安裝在移動通信設(shè)備中的示于圖8中多單元天線的正剖面圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，移動設(shè)備100的前面外殼墻和大部分內(nèi)部部件由于阻礙觀看天線，沒有示于圖10中。在一個組裝的移動設(shè)備中，示于圖10中的嵌入天線不可見。
移動設(shè)備100包括一個外罩或外殼，具有前墻(未示出)，后墻103，頂墻108，底墻106和側(cè)墻，側(cè)墻之一示于104處。此外，移動設(shè)備100包括安裝在外殼內(nèi)的第一收發(fā)器116和第二收發(fā)器114。頂墻108的一部分被斷開以展現(xiàn)位于圖10所示圖中墻后面的天線90的部分。
包括在其上制造天線90的柔性絕緣基襯92的多單元天線結(jié)構(gòu)90，安裝在外殼102的內(nèi)部。基襯92和這樣的多單元天線被從示于圖8中的原始的平面結(jié)構(gòu)折疊，這樣，它們繞著移動設(shè)備外殼102的內(nèi)表面延伸以在多平面中定位天線結(jié)構(gòu)90。
第一天線單元10的頂部導(dǎo)體部分16安裝在外殼102的側(cè)墻104內(nèi)，并且從側(cè)墻104繞過底角110擴展到底墻106。端口12和14安裝在外殼102的后墻103上并且連接到第一收發(fā)器116。
天線90的第二天線單元60被類似地折疊，并且穿過外殼102的側(cè)墻和后墻104和103被安裝，這樣端口62和64被安裝在后墻103上，并且第一和第二導(dǎo)體部分72和76安裝在側(cè)墻104上。饋入端口62和64設(shè)置在外殼102的后墻103上，并且連接到第二收發(fā)器114上。
寄生耦合器80位于側(cè)墻104上。寄生耦合器80的一部分位于第一天線單元10的頂部導(dǎo)體部分16和第二天線單元60的第二導(dǎo)體部分76之間。
盡管圖10示出了移動設(shè)備10內(nèi)的多單元天線的方位，應(yīng)該知道天線例如根據(jù)外殼的類型以不同的方式安裝。在具有實際上連續(xù)的頂、側(cè)和底墻的移動設(shè)備中，天線可以直接安裝到外殼上。很多移動設(shè)備外殼以分離的元件被制造，這些分離元件在當(dāng)放置移動設(shè)備的內(nèi)部部件時連接在一起。外殼部分經(jīng)常包括前面部分和后面部分，每部分包括外殼的頂、側(cè)和底墻部分。除非在后面外殼部分中的頂、側(cè)和底墻部分沒有足夠的尺寸容納天線和基襯，那么，圖10所示的天線的安裝可能是不實際的。在這些移動設(shè)備中，天線最好附加到天線框，該天線框集成于或調(diào)整安裝于移動設(shè)備、移動設(shè)備中的一個結(jié)構(gòu)部件或移動設(shè)備的其它部件內(nèi)。當(dāng)天線被制造在基襯上時，天線的安裝或附加最好使用提供在或應(yīng)用到基襯上的粘合件、天線被安裝或附加到的組件、或二者而被完成。
如圖10所示的多單元天線90的安裝打算用于示例目的。多單元天線90或其它類似天線結(jié)構(gòu)可以安裝在移動設(shè)備的不同表面上，或移動設(shè)備外殼內(nèi)。例如，多單元天線安裝其上的外殼表面不需要必須是平的，垂直或任何特定形狀。天線還可以安裝在較少或另外的表面或平面上，并且例如可以擴展繞過角112和到外殼102的頂墻108上。
第一天線單元10的端口12和14連接到第一收發(fā)器116，并且和第二天線單元60的饋入口62和64連接到第二收發(fā)器114。下面參考圖11更詳細描述結(jié)合第一及第二收發(fā)器的移動設(shè)備100的操作。
其中實現(xiàn)多單元天線的移動設(shè)備例如可以是數(shù)據(jù)通信設(shè)備，語音通信設(shè)備，雙模式通信設(shè)備諸如具有數(shù)據(jù)通信功能的移動電話，能夠用于無線通信的個人數(shù)字助理(PDA)，無線電子郵件通信設(shè)備，或結(jié)合一個膝上或桌面計算機或某些其它電子設(shè)備或系統(tǒng)操作的無線調(diào)制解調(diào)器。
圖11是一個移動通信設(shè)備的方框圖。移動設(shè)備100是雙模式移動設(shè)備，并且包括收發(fā)器模塊911，微處理器938，顯示器922，非易失存儲器924，隨機訪問存儲器(RAM)926，一個或多個輔助輸入/輸出(I/O)設(shè)備928，串行口930，鍵盤932，揚聲器934，麥克風(fēng)936，短距離無線通信子系統(tǒng)940，和其它設(shè)備子系統(tǒng)942。
收發(fā)器模塊911包括第一和第二天線單元10和60，第一收發(fā)器116，第二收發(fā)器114，一個或多個本地振蕩器913，和數(shù)字信號處理器(DSP)920。天線單元10和60是多單元天線的第一和第二天線單元，該多單元天線還包括一個寄生耦合器(未示出)諸如上述的寄生耦合器80或82。
在非易失存儲器924內(nèi)，移動設(shè)備100最好包括能夠由微處理器938(和/或DSP 920)執(zhí)行的多個軟件模塊924A-924N，包括語音通信模塊924A，數(shù)據(jù)通信模塊924B，和用于執(zhí)行多個其它功能的多個其它操作模塊924N。
移動設(shè)備100最好是具有語音和數(shù)據(jù)通信能力的雙路通信設(shè)備。這樣，例如，移動設(shè)備100可以經(jīng)語音網(wǎng)絡(luò)諸如任何模擬或數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信，并且還可以經(jīng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信。語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)在圖11中由通信塔919描述。這些語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以是使用分離的基礎(chǔ)設(shè)施諸如基站，網(wǎng)絡(luò)控制器等的分離通信網(wǎng)絡(luò)，或者它們可以集成進單個無線網(wǎng)絡(luò)。每個收發(fā)器114和116通常被配置與不同網(wǎng)絡(luò)919通信。
收發(fā)器模塊911用于與網(wǎng)絡(luò)919通信，并且包括第一收發(fā)器116，第二收發(fā)器114，一個或多個本地振蕩器913和DSP 920。DSP 920用于發(fā)送通信信號到收發(fā)器114和116，并且從收發(fā)器114和116接收通信信號，和提供控制信息到收發(fā)器114和116。如果語音和數(shù)據(jù)通信發(fā)生在單個頻率上，或近間隔的頻率組上，那么單個本地振蕩器913可以結(jié)合收發(fā)器114和116使用。或者，例如如果不同的頻率用于語音通信及數(shù)據(jù)通信，那么可以使用多個本地振蕩器913產(chǎn)生多個相應(yīng)的頻率。包括語音和數(shù)據(jù)信息的信息通過DSP 920和微處理器938之間的鏈路傳遞到收發(fā)器模塊911和從收發(fā)器模塊911傳遞。
收發(fā)器模塊911的詳細設(shè)計諸如操作頻帶，組件選擇，功率電平等取決于移動設(shè)備100打算運行其中的通信網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)919。例如，在打算運行在北美市場的移動設(shè)備中，可以設(shè)計收發(fā)器114操作于各種語音通信網(wǎng)絡(luò)的任何一種，MobitexTM或DataTACTM移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，AMPS，TDMA，CDMA，PCS等。而收發(fā)器116配置操作于在北美和其它可能地區(qū)的GPRS數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和GSM語音通信網(wǎng)絡(luò)。或者如上所述，配置每個收發(fā)器114和116，操作在與相同或相關(guān)類型網(wǎng)絡(luò)諸如GSM和GPRS網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的不同操作頻帶內(nèi)或用于CDMA網(wǎng)絡(luò)的不同操作頻帶內(nèi)。其它類型的數(shù)據(jù)和語音網(wǎng)絡(luò)，分離的和集成的，也可以用于移動設(shè)備100。
取決于網(wǎng)絡(luò)919的類型，用于移動設(shè)備100的訪問需要也可改變。例如，在Mobitex和DataTAC數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，移動設(shè)備使用與每個設(shè)備相關(guān)的唯一標(biāo)識號注冊在網(wǎng)絡(luò)上。然而在GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)訪問與移動設(shè)備的用戶或使用者相關(guān)。GPRS設(shè)備典型地需要用戶標(biāo)識模塊(“SIM”)，以便運行移動設(shè)備于GPRS網(wǎng)絡(luò)上。沒有SIM設(shè)備，本地或非網(wǎng)絡(luò)通信功能(如果有)可能是可運行的，但是移動設(shè)備將不能執(zhí)行涉及在網(wǎng)絡(luò)919上通信的任何功能，除了任何合法需要的操作諸如‘911’緊急呼叫之外。
在已經(jīng)完成任何需要的網(wǎng)絡(luò)注冊或激活程序之后，移動設(shè)備100可經(jīng)網(wǎng)絡(luò)919發(fā)送和接收通信信號，括語音和數(shù)據(jù)兩種信號。由天線10和60接收的信號被路由到收發(fā)器114和116，這些收發(fā)器設(shè)有信號放大、頻率下轉(zhuǎn)換、濾波、信道選擇和例如模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換的操作。接收信號的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換允許更復(fù)雜的通信功能，諸如將使用DSP 920執(zhí)行的數(shù)字解調(diào)和解碼。以類似方式，例如由DSP 920處理從移動設(shè)備100發(fā)送的信號包括調(diào)制和編碼，然后提供給收發(fā)器114和116之一用于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換、頻率上變換、濾波、放大和經(jīng)其相關(guān)天線單元10或60發(fā)送。
除了處理通信信號之外，DSP 920還設(shè)有收發(fā)器控制。例如，應(yīng)用到收發(fā)器114和116中的通信信號的增益電平可以通過在DSP 920中實現(xiàn)的自動增益控制算法得到自適應(yīng)控制。其它收發(fā)器控制算法也能夠在DSP 920中實現(xiàn)以便提供更復(fù)雜的收發(fā)器模塊911的控制。
微處理器938最好管理和控制雙模式移動設(shè)備100的整個操作。這里可以使用很多類型的微處理器或微控制器，或者，可選地，能夠使用單個DSP 920執(zhí)行微處理器938的功能。低級通信功能包括至少數(shù)據(jù)和語音通信通過收發(fā)器模塊911中的DSP 920執(zhí)行。其它高級通信應(yīng)用諸如語音通信應(yīng)用924A和數(shù)據(jù)通信應(yīng)用924B也可以存儲在非易失存儲器924中用于由微處理器938執(zhí)行。例如，語音通信模塊924A提供高級用戶接口，該接口可操作在移動設(shè)備100和多個其它語音或雙模式設(shè)備之間經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或多個網(wǎng)絡(luò)919發(fā)送和接收語音呼叫。類似地，數(shù)據(jù)通信模塊924B提供高級用戶接口，可操作用于在移動設(shè)備100和多個其它數(shù)據(jù)設(shè)備之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)諸如電子郵件消息、文件、組織者信息、短文本消息等。微處理器938還與其它設(shè)備子系統(tǒng)交互，這些子系統(tǒng)諸如是顯示器922、非易失存儲器924、RAM 926、輔助輸入/輸出(I/O)子系統(tǒng)928、串行口930、鍵盤932、揚聲器934、麥克風(fēng)936、短距離通信子系統(tǒng)940和總的表示為942的任何其它設(shè)備子系統(tǒng)。
圖11中所示的某些子系統(tǒng)執(zhí)行與通信相關(guān)的功能，而其它子系統(tǒng)可提供“駐留”或設(shè)備內(nèi)置功能。明顯的是，某些子系統(tǒng)諸如鍵盤932和顯示器922用于通信相關(guān)功能諸如輸入文本消息，用于經(jīng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳送，以及設(shè)備駐留功能諸如計算器或任務(wù)列表或其它PDA型功能。
微處理器938使用的操作系統(tǒng)軟件最好存儲在永久存儲器諸如非易失存儲器924中。除了控制移動設(shè)備910的所有低級功能的操作系統(tǒng)之外，非易失存儲器924可包括多個高級軟件應(yīng)用程序或模塊，諸如語音通信模塊924A，數(shù)據(jù)通信模塊924B，組織者模塊(未示出)或任何其它類型的軟件模塊924N。這些軟件模塊由微處理器938執(zhí)行，并且提供用戶和移動設(shè)備100之間的高級接口。該接口典型地包括通過顯示器922提供的圖形組件，通過輔助I/O 928、鍵盤932、揚聲器934和麥克風(fēng)936提供的輸入/輸出組件。操作系統(tǒng)，特定設(shè)備應(yīng)用或模塊或其部分，可以臨時裝進易失存儲器諸如RAM 926用于快速操作。此外，接收的通信信號在永久將它們寫到位于永久存儲器諸如非易失存儲器924中的文件系統(tǒng)之前也可以臨時存儲到RAM 926。非易大存儲器924例如可以實現(xiàn)為快閃存儲器組件或電池備份RAM。
可以裝到移動設(shè)備100的示例應(yīng)用模塊924N是個人信息管理器(PIM)應(yīng)用，其提供PDA功能諸如日歷事件、約會和任務(wù)項。該模塊924N還能與語音通信模塊924A交互用于管理電話呼叫，語音信件等，也可以與數(shù)據(jù)通信模塊交互，用于管理電子郵件通信和其它數(shù)據(jù)傳輸?；蛘?，語音通信模塊924A和數(shù)據(jù)通信模塊924B的所有功能可以集成到PIM模塊中。
非易失存儲器924最好提供文件系統(tǒng)以方便在該設(shè)備100上PIM數(shù)據(jù)項和其它數(shù)據(jù)項的存儲。PIM應(yīng)用最好包括經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)919或者通過其自身或者結(jié)合語音和數(shù)據(jù)通信模塊924A和924B發(fā)送和接收數(shù)據(jù)項的能力。PIM數(shù)據(jù)項通過無線網(wǎng)絡(luò)919最好與所存儲的或與主計算機系統(tǒng)相關(guān)的一組相應(yīng)的數(shù)據(jù)項無縫集成、同步和更新，由此為與特定的用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)項建立鏡像系統(tǒng)。
通過將移動設(shè)備100放置在連接移動設(shè)備100的串行口930到主系統(tǒng)的串行口的一個接口底座中，移動設(shè)備100還能與主系統(tǒng)人工同步。串行口930還能用于使用戶能夠通過外部設(shè)備或軟件應(yīng)用程序設(shè)定偏愛，或下載其它應(yīng)用模塊924N用于安裝?？梢允褂迷撚芯€下載路徑，以將加密密鑰加載到設(shè)備上，這個是比通過無線通信鏈路交換加密信息更安全的方法。除了串行口930或替換串行口930，用于其它有線下載路徑的接口可以在移動設(shè)備100中被提供。例如，通用串行總線(USB)口提供到類似裝備的個人計算機或其它設(shè)備的接口。
附加的軟件應(yīng)用模塊924N可通過網(wǎng)絡(luò)919、通過輔助I/O子系統(tǒng)928、通過串行口930、通過短距離通信子系統(tǒng)940或通過任何其它合適的子系統(tǒng)942被加載到移動設(shè)備100上，并且由用戶安裝在非易失存儲器924或RAM 926中。這種在軟件應(yīng)用安裝方面的靈活性增加了移動設(shè)備100的功能，并且能夠提供增強的設(shè)備內(nèi)置功能、通信相關(guān)功能或二者。例如，安全通信應(yīng)用可以使得電子商務(wù)功能和其它財務(wù)交易能夠使用移動設(shè)備100執(zhí)行。
當(dāng)移動設(shè)備100運行于數(shù)據(jù)通信模式時，接收的信號諸如文本消息或網(wǎng)頁下載由收發(fā)器模塊911處理并且提供給微處理器938，其最好進一步處理接收的信號用于輸出到顯示器922，或可選地輸出到輔助I/O設(shè)備928。移動設(shè)備100的用戶也可以使用鍵盤932編輯數(shù)據(jù)項諸如電子郵件信息，鍵盤932最好是QWERTY型的完整字母數(shù)字鍵盤布局，盡管也能使用其它類型的鍵盤諸如已知的DVORAK鍵盤或電話小鍵盤。對移動設(shè)備100的用戶輸入用多個輔助I/O設(shè)備928得到進一步增強，該輔助設(shè)備可包括指輪輸入設(shè)備、觸板、各種開關(guān)、搖桿輸入開關(guān)等。然后用戶輸入的編輯的數(shù)據(jù)項可經(jīng)收發(fā)器911發(fā)送。
當(dāng)移動設(shè)備100操作在語音通信模式中時，移動設(shè)備的整個操作基本上類似于數(shù)據(jù)模式，除了接收的信號最好輸出到揚聲器934和用于發(fā)送的語音信號由麥克風(fēng)936產(chǎn)生之外?；蛘撸Z音或音頻I/O子系統(tǒng)諸如語音消息記錄子系統(tǒng)也可以在移動設(shè)備100上實現(xiàn)。盡管語音或音頻信號輸出最好基本通過揚聲器934完成，也能使用顯示器922提供呼叫方標(biāo)識的指示、語音呼叫的持續(xù)時間或其它語音呼叫相關(guān)的信息。例如，微處理器938結(jié)合語音通信模塊和操作系統(tǒng)軟件可以檢測呼入的語音呼叫的呼叫方標(biāo)識信息并且將其顯示在顯示器922上。
短距離通信子系統(tǒng)940還包括在移動設(shè)備100中。例如，子系統(tǒng)940可以包括紅外設(shè)備及相關(guān)電路和組件，或諸如藍牙TM模塊或802.11模塊的短距離RF通信模塊，以提供與類似使能(similarly-enabled)的系統(tǒng)和設(shè)備的通信。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解“藍牙”和“802.11”指從電氣和電子工程師協(xié)會得到的規(guī)范組，分別涉及無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)絡(luò)。
該書面說明書使用例子公開了本發(fā)明，包括最佳方式，并且還使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用該發(fā)明。本發(fā)明可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它例子。
權(quán)利要求
1.一種用于多頻帶無線移動通信設(shè)備的多單元天線，包括第一天線單元，具有第一操作頻帶；第二天線單元，具有第二操作頻帶并且被設(shè)置為鄰近第一天線單元；和寄生耦合器，被設(shè)置為鄰近第一天線單元和第二天線單元。
2.如權(quán)利要求1所述的多單元天線，其中，所述第一天線單元，第二天線單元，和寄生耦合器被設(shè)置在單個基襯上。
3.如權(quán)利要求2所述的多單元天線，其中，所述基襯是柔性絕緣基襯。
4.如權(quán)利要求1所述的多單元天線，其中第一天線單元，包括一個饋入口和一個頂部導(dǎo)體部分；和所述頂部導(dǎo)體部分的一部分被設(shè)置為鄰近所述第二天線單元和寄生耦合器。
5.如權(quán)利要求1所述的多單元天線，其中所述第一天線單元包括第一端口，連接到第一導(dǎo)體部分，第二端口，連接到第二導(dǎo)體部分，和第三導(dǎo)體部分，連接到所述第一導(dǎo)體部分和所述第二導(dǎo)體部分；所述第一端口和第二端口被配置連接所述第一天線單元到通信電路；和所述第三導(dǎo)體部分的一部分被設(shè)置為鄰近所述第二天線單元和所述寄生耦合器。
6.如權(quán)利要求5所述的多單元天線，其中所述第一導(dǎo)體部分，具有一個電長度；所述第一導(dǎo)體部分的所述電長度被選擇匹配所述第一天線單元的阻抗與所述通信電路的阻抗；所述第二導(dǎo)體部分具有第二電長度；所述第三導(dǎo)體部分具有一個第三電長度；和所述第二電長度和所述第三電長度被選擇將所述第一天線單元調(diào)諧到所述第一操作頻帶。
7.如權(quán)利要求1所述的多單元天線，其中所述第二天線單元是一個開路折疊偶極天線。
8.如權(quán)利要求1所述的多單元天線，其中所述第二天線單元包括一個頂部負載；和選擇所述頂部負載的尺寸，以將所述第二天線單元調(diào)諧到所述第二操作頻率。
9.如權(quán)利要求1所述的多單元天線，其中，所述第二天線單元包括所述第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分。
10.如權(quán)利要求9所述的多單元天線，其中，所述第一導(dǎo)體部分和所述第二導(dǎo)體部分限定一個間隙。
11.如權(quán)利要求10所述的多單元天線，其中，選擇所述間隙的尺寸以設(shè)定所述第二天線單元的增益。
12.如權(quán)利要求9所述的多單元天線，其中，所述寄生耦合器被設(shè)置為鄰近所述第一導(dǎo)體部分和所述第二導(dǎo)體部分。
13.如權(quán)利要求9所述的多單元天線，其中，所述第一天線單元被設(shè)置為鄰近所述第一導(dǎo)體部分和所述第二導(dǎo)體部分之一。
14.如權(quán)利要求13所述的多單元天線，其中，當(dāng)所述第一天線單元操作在所述第一操作頻帶中時所述第一天線單元電磁耦合到所述第一導(dǎo)體部分和所述第二導(dǎo)體部分中的一個；和所述第一天線單元通過寄生耦合器電磁耦合到所述第一導(dǎo)體部分和所述第二導(dǎo)體部分的另一個。
15.如權(quán)利要求1所述的多單元天線，其中，當(dāng)所述第二天線單元操作在所述第二操作頻帶中時，所述第二天線單元電磁耦合到所述寄生耦合器和所述第一天線單元二者。
16.如權(quán)利要求1所述的多單元天線，還包括第三天線單元，具有第三操作頻帶并且被設(shè)置為鄰近所述寄生耦合器。
17.如權(quán)利要求16所述的多單元天線，其中，所述第三天線單元被設(shè)置為鄰近所述第二天線單元。
18.如權(quán)利要求16所述的多單元天線，所述第三天線單元被設(shè)置為鄰近所述第一天線單元。
19.如權(quán)利要求1所述的多單元天線，其中，所述寄生耦合器包括一個實際上直的導(dǎo)體。
20.如權(quán)利要求1所述的多單元天線，其中寄生耦合器，包括一個折疊導(dǎo)體，該導(dǎo)體具有第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分；所述第一導(dǎo)體部分被設(shè)置為鄰近所述第一天線單元；和所述第二導(dǎo)體部分被設(shè)置鄰近所述第二天線單元。
21.如權(quán)利要求1所述的多單元天線，其中所述寄生耦合器包括多個堆疊的寄生單元。
22.如權(quán)利要求21所述的多單元天線，其中，所述多個堆疊的寄生單元包括多個并置的導(dǎo)體。
23.如權(quán)利要求21所述的多單元天線，其中，所述多個堆疊的寄生單元包括多個端對端堆疊導(dǎo)體。
24.如權(quán)利要求21所述的多單元天線，其中，所述多個堆疊的寄生單元包括多個偏移堆疊的、部分重疊的導(dǎo)體。
25.一種用在具有第一收發(fā)器和第二收發(fā)器的無線移動通信設(shè)備的多單元天線，包括一個單絕緣基襯；在所述單絕緣基襯上的第一天線單元，并且被配置連接到所述第一收發(fā)器；在所述單絕緣基襯上的第二天線單元，并且被配置連接到所述第二收發(fā)器；和寄生耦合器，位于鄰近第一天線單元和第二天線單元的所述單絕緣基襯上。
26.如權(quán)利要求25所述的多單元天線，其中，所述多單元天線被安裝在所述無線移動通信設(shè)備的至少一個內(nèi)表面。
27.如權(quán)利要求25所述的多單元天線，其中，所述無線移動通信設(shè)備是雙頻帶無線移動通信設(shè)備，并且其中，所述第一天線單元被調(diào)諧到第一操作頻帶和所述第二天線單元被調(diào)諧到第二操作頻帶。
28.如權(quán)利要求25所述的多單元天線，其中，所述無線移動通信設(shè)備是從下面組中選擇的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，語音通信設(shè)備，雙模式通信設(shè)備，具有數(shù)據(jù)通信功能的移動電話，能夠用于無線通信的個人數(shù)據(jù)助理(PDA)，無線電子郵件通信設(shè)備和無線調(diào)制解調(diào)器。
29.如權(quán)利要求25所述的多單元天線，其中，所述第一操作頻帶包括900MHz通信頻帶，并且其中，所述第二操作頻帶包括1800MHz通信頻帶和1900MHz通信頻帶。
全文摘要
提供了一種用于多頻帶無線移動通信設(shè)備的多單元天線。多單元天線包括第一天線單元，被設(shè)置為鄰近第一天線單元的第二天線單元，和被設(shè)置為鄰近第一天線單元和第二天線單元的寄生耦合器。在一個實施例中，第一和第二天線單元具有各自的第一和第二操作頻帶，并且當(dāng)多單元天線操作在所述第一或第二操作頻帶中時相互之間電磁耦合和與寄生耦合器電磁耦合。在可選實施例中，所述第一和第二天線單元被配置連接到無線移動通信設(shè)備中的第一和第二收發(fā)器。
文檔編號H01Q5/00GK1663072SQ03814566
公開日2005年8月31日 申請日期2003年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月21日
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