專利名稱：雙接地內(nèi)置天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及無線通信系統(tǒng)，更具體涉及雙接地內(nèi)置天線。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)無線設(shè)備，諸如蜂窩電話，使用從蜂窩電話頂部延伸出來的鞭狀或螺旋狀天線。如果對蜂窩電話誤操作，例如如果電話掉在地上，鞭狀和螺旋狀天線很容易被折斷。因此，內(nèi)置天線，諸如平面反向F天線(PIFA)、雙L天線和微帶天線，可以被放置在蜂窩電話內(nèi)。此外，無線設(shè)備使用時通常都是非?？拷梭w的。典型地，用手持蜂窩電話，然后貼近使用者的耳朵。但是，這可能會造成蜂窩電話性能的潛在惡化。也就是說，發(fā)射的信號可能會丟失，天線響應(yīng)進入的信號的效率可能會變低。
通過使用諸如地平面的導(dǎo)體表面來分離輻射元件和使用者的身體，可能會減輕使用者吸收而帶來的低效率。盡管單地PIFA通常用于毫米波應(yīng)用，它還可用作蜂窩電話的內(nèi)置天線，用來降低存在人體情況下的性能惡化。具體地說，PIFA可包括地平面，用于調(diào)諧頻率和帶寬。但是，PIFA的頻率和帶寬可能會有折中，因為地平面可能在一個時間里僅調(diào)諧頻率或帶寬。盡管可能增加帶寬，但是可能需要增加內(nèi)置天線的尺寸(例如厚度)才能增加帶寬，這就又會增加蜂窩電話的尺寸。由于蜂窩電話固有的小尺寸，PIFA的帶寬可能會較窄，而這又導(dǎo)致糟糕的輻射性能。因此，需要改進對天線頻率和帶寬的控制，同時不會影響天線尺寸。


本公開將描述幾個實施例來說明其寬泛的教導(dǎo)。引用如下的附圖圖1是表示無線通信系統(tǒng)的框圖。
圖2是表示移動站的框圖。
圖3和4是表示雙接地內(nèi)置天線的示意圖。
圖5是說明用于提供雙接地內(nèi)置天線的方法的流程圖。
具體實施例方式
在此公開一種雙接地內(nèi)置天線和一種用于提供雙接地內(nèi)置天線的方法。雙接地內(nèi)置天線可以集成到無線設(shè)備中，無線設(shè)備諸如，但不限于，蜂窩電話、個人數(shù)字助理(PDA)和尋呼機。具體地說，天線可包括第一地平面、第二地平面和輻射元件。第一和第二地平面中的每個可以是導(dǎo)體材料，諸如，但不限于，銅。第二地平面可以通過第一連接操作地連接到第一地平面。第一連接可以是多個帶寬調(diào)諧插腳(pin)中的一個。輻射元件可以通過第二連接操作地連接到第一地平面。而且，輻射元件可以通過第三連接操作地連接到第二地平面。輻射元件可以是金屬材料。第二連接可以是饋電(feeding)插腳，第三連接可以是頻率調(diào)諧插腳。
盡管這里公開的實施例具體地適用于蜂窩電話，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將易于認識到，這里的教導(dǎo)并不想限于蜂窩電話。相反地，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將易于認識到，該教導(dǎo)能夠用于可發(fā)射或接收信號的其他無線設(shè)備，諸如個人數(shù)字助理(PDA)和尋呼機。
無線通信系統(tǒng)是系統(tǒng)和元件的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)。典型的系統(tǒng)和元件包括(1)到移動站(例如用于接入無線通信系統(tǒng)的蜂窩電話或用戶設(shè)備)的無線鏈路，其通常由至少一個基站、典型的是幾個基站來提供，(2)基站之間的通信鏈路，(3)控制器，典型是一個或多個基站控制器或中央基站控制器(BSC/CBSC)，用以控制基站之間的通信并管理基站的操作和交互，(4)交換系統(tǒng)，典型包括移動交換中心(MSC)，用以進行系統(tǒng)內(nèi)的呼叫處理，和(5)到陸線(即公共交換電話網(wǎng)(PSTN)或綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN))的鏈路。
基站子系統(tǒng)(BSS)或無線接入網(wǎng)(RAN)通常包括一個或多個基站控制器和多個基站，其提供所有的有關(guān)無線的功能?；究刂破魈峁┧锌刂乒δ芤约敖粨Q系統(tǒng)與基站之間的物理鏈路?；究刂破鬟€是高容量交換機，提供諸如切換、小區(qū)配置和控制基站中射頻(RF)功率級的功能。
基站控制到移動站的無線接口?；景ǚ?wù)系統(tǒng)中每個通信小區(qū)所需的無線設(shè)備(收發(fā)機、天線、放大器等等)?；镜娜航M受到基站控制器的控制。因此，基站控制器與基站聯(lián)合操作，作為基站子系統(tǒng)的一部分，向移動站提供實時語音、數(shù)據(jù)和多媒體服務(wù)(例如呼叫)。
根據(jù)幾個優(yōu)選實施例、尤其是根據(jù)遵照幾個標準中至少一個來工作的無線通信系統(tǒng)來描述遵照本發(fā)明的通信系統(tǒng)。這些標準包括模擬、數(shù)字或雙模通信系統(tǒng)協(xié)議，諸如，但不限于，高級移動電話系統(tǒng)(AMPS)、窄帶高級移動電話系統(tǒng)(NAMPS)、全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、IS-55時分多址(TDMA)數(shù)字蜂窩系統(tǒng)、IS-95碼分多址(CDMA)數(shù)字蜂窩系統(tǒng)、CDMA 2000、個人通信系統(tǒng)(PCS)、3G、通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)和這些協(xié)議的各種變型和演化。參看圖1，無線通信系統(tǒng)100包括通信網(wǎng)絡(luò)110以及多個基站控制器(BSC)，通常示為120和122，用于服務(wù)總服務(wù)區(qū)130。對于這樣的系統(tǒng)已知的是，每個BSC 120和122關(guān)聯(lián)于多個基站(BS)，這些基站通常示為140、142、144和146，用于服務(wù)總服務(wù)區(qū)130內(nèi)通常示為150、152、154和156的通信小區(qū)。規(guī)定BSC 120和122以及基站140、142、144和146遵照適用的一個或多個標準來工作，用以向工作在通信小區(qū)150、152、154和156中的通常示為160、162、164和166的移動站(MS)提供無線通信服務(wù)，并且這些組件中的每個都可從伊利諾斯州紹姆堡的摩托羅拉公司那里買到。
每個移動站可包括雙接地內(nèi)置天線來提高其發(fā)射信號和/或接收信號的能力。參看圖2，示出了適于包括雙接地內(nèi)置天線的移動站(圖1中示為160的那個)。移動站160通常包括控制器210和內(nèi)置天線220?？刂破?10包括處理器250和存儲器260。處理器250操作連接到存儲器260，存儲器260儲存用于處理器250的程序或操作指令集。處理器250執(zhí)行程序或操作指令集，以使移動站160如這里所述地工作。程序或操作指令集可內(nèi)嵌到計算機可讀介質(zhì)中，計算機可讀介質(zhì)諸如，但不限于，紙張、可編程門陣列、專用集成電路(ASIC)、可擦寫可編程只讀存儲器(EPROM)、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、磁介質(zhì)和光介質(zhì)?？刂破?10可操作連接到內(nèi)置天線220。內(nèi)置天線220可置于印刷電路板(PCB)上。例如，內(nèi)置天線220可由移動站160的制造商集成到移動站160中。另外，內(nèi)置天線220可以是由使用者集成到移動站160中的附加組件。
內(nèi)置天線220通常包括第一地平面310、第二地平面320、輻射元件330和多個短插腳340，如圖3所示。第一和第二地平面310、320可以是導(dǎo)電材料，諸如，但不限于，銅。第一地平面310的長度(L1)可以比第二地平面(320)的長度(L2)短，即，L1＜L2。輻射元件330可以是，但不限于，金屬材料。多個連接340通常包括第一插腳342、第二插腳344和第三插腳346。第一地平面310可通過第一插腳342操作連接到第二地平面320。第一插腳342可以是，但不限于，多個帶寬調(diào)諧插腳中的一個。此外，第一地平面310可通過第二插腳344操作連接到輻射元件330。第二插腳344可以是，但不限于，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員易于認識到的饋電插腳。也就是說，第二插腳344可以耦合能量進和/或出輻射元件330。此外，第二地平面320和輻射元件330可以通過第三插腳346而操作連接在一起。第三插腳346可以是，但不限于，頻率調(diào)諧地插腳，用以變化輻射元件330的諧振。輻射元件330可放置在第一和第二地平面310、320之上。輻射元件330還可以平行于第一和第二地平面310、320。
內(nèi)置天線220的性能取決于第一地平面310、第二地平面320和輻射元件330之間的電磁耦合。第一地平面310、第二地平面320和輻射元件330的適當安排能夠改善內(nèi)置天線220的帶寬和增益。參看圖4，第一地平面310可包括插入橋350，即第一地平面310的一部分放置在第二地平面320和輻射元件330的中間(即，夾在第二地平面320和輻射元件330之間)。插入橋350的區(qū)域作為第二地平面320和輻射元件330之間的一種電磁耦合形式，可以決定內(nèi)置天線220的帶寬。具體地說，插入橋350的長度(1)可大于輻射元件330長度(L)的1/4，小于輻射元件330長度(L)的1/2，即，L/4＜1＜L/2。否則，雙接地內(nèi)置天線220可簡單地作為一個單一接地的內(nèi)置天線。也就是說，如果插入橋350的長度(1)小于輻射元件330長度(L)的1/4，即L/4，則內(nèi)置天線220可以作為一個僅具有第二地平面320和輻射元件330的單接地內(nèi)置天線。類似地，如果插入橋350的長度(1)大于輻射元件330長度(L)的1/2，即，L/2，則第二地平面320和輻射元件330之間的諧振強度(resonant volume)將會太小。也就是說，第一地平面310可能通過從輻射元件330反射大量電磁波而覆沒(overwhelm)第二地平面320。因此，當插入橋350的長度(1)大于輻射元件330長度(L)的1/2，即，L/2時，內(nèi)置天線220可能用作為僅具有第一地平面310和輻射元件330的單接地內(nèi)置天線。
另外，可以在插入橋350中形成空隙，諸如，但不限于，各種尺寸和形狀的洞(hole)、槽(slot)、裂縫(slit)、腔(cavity)、凹槽(groove)、槽口(notch)、孔道(passage)以及開口(opening)，用來為適當?shù)奶炀€諧振提供電磁耦合。例如，可以在插入橋350中形成洞(示為360)或槽(示為370)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將易于認識到，插入橋350上的洞360和/或槽370可用作為電感元件(例如集總LC元件)來調(diào)諧內(nèi)置天線220的頻率和帶寬。
盡管這里公開的第一地平面310、第二地平面320和輻射元件330的實施例是矩形的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將易于理解，這里的教導(dǎo)并不想限于該形狀。相反地，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將易于理解，該教導(dǎo)可以用于任意其他形狀，諸如，但不限于，方形和圓形。而且，用于為內(nèi)置天線220提供更寬帶寬和更高增益的第一地平面310、第二地平面320和輻射元件330的相對尺寸也并不限于圖3和4所示。
典型地，當人們使用移動站160時，第二地平面320可能靠在人手上，而輻射元件330可能處于自由空間的方向。因此，大部分來自輻射元件330的輻射電磁波都被第二地平面320反射，而這就導(dǎo)致了更好的單向性能。
參看圖5，用于提供圖3和4所示的雙接地內(nèi)置天線220的基本流程開始于在步驟510提供第一地平面310。具體地說，可配置第一地平面310來控制內(nèi)置天線220的頻率。因此，內(nèi)置天線220可根據(jù)各種不同的無線通信協(xié)議來工作，這些無線通信協(xié)議諸如，但不限于，上述的那些可在不同頻率工作的協(xié)議。在步驟520，第二地平面320可通過第一插腳342操作連接到第一地平面310?？膳渲玫诙仄矫鎭砜刂苾?nèi)置天線220的帶寬。典型地，內(nèi)置天線可在特定頻率的有限帶寬內(nèi)工作。例如，內(nèi)置天線220可通過第二地平面來調(diào)節(jié)到在更寬的帶寬內(nèi)工作。在步驟530，輻射元件330可通過第二插腳344操作連接到第一地平面310?？膳渲幂椛湓?30來向空中輻射能量和從空中接收能量。進而，在步驟540，輻射元件330可通過第三插腳246操作連接到第二地平面320。因此，第一和第二地平面310、320可用于對輻射元件330輻射(即相對地平衡輻射元件330)來發(fā)射或接收信號。也就是說，第一和第二地平面310、320可用作本領(lǐng)域普通技術(shù)人員易于認識到的輻射元件330的反射點，從而完成用于發(fā)射的信號和/或接收的信號的路徑。因此，內(nèi)置天線220的頻率和帶寬可分別由第一和第二地平面310、320獨立地進行控制。通過獨立調(diào)節(jié)頻率和帶寬，內(nèi)置天線220的尺寸(例如高度和寬度)可得到優(yōu)化，且不會增加移動站160的尺寸。
可對本發(fā)明作出許多的變化和修改，而不會背離本發(fā)明的合理范圍和精神。上面討論了一些變化的范圍。其他的范圍可從權(quán)利要求書中清楚地看出。
權(quán)利要求
1.一種用于無線設(shè)備的天線，所述天線包括第一地平面；第二地平面，通過第一連接操作地連接到所述第一地平面；和輻射元件，通過第二連接操作地連接到所述第一地平面，通過第三連接操作地連接到所述第二地平面。
2.如權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述第一和第二地平面中的每個都是導(dǎo)體材料。
3.如權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述輻射元件是金屬材料。
4.如權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述第一連接是多個帶寬調(diào)諧插腳中的一個。
5.如權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述第二連接是饋電插腳。
6.如權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述第三連接是頻率調(diào)諧地插腳。
7.如權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述第一地平面是具有放置在所述第二地平面和所述輻射元件的中間的一部分的地平面。
8.如權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述第一地平面是具有洞、槽、裂縫、腔、凹槽、槽口、孔道以及開口之一的地平面。
9.如權(quán)利要求1所述的天線，所述天線集成到蜂窩電話、個人數(shù)字助理(PDA)和尋呼機之一中。
10.在一種無線通信系統(tǒng)中，其中，移動站包括一種雙接地內(nèi)置天線，所述內(nèi)置天線包括第一地平面，配置用于控制頻率；第二地平面，配置用于控制帶寬，所述第二地平面通過第一插腳操作連接到所述第一地平面；和輻射元件，配置用于發(fā)射和接收信號，所述輻射元件通過第二插腳操作連接到所述第一地平面，通過第三插腳操作連接到所述第二地平面。
全文摘要
本發(fā)明公開一種雙接地內(nèi)置天線(110)。該雙接地內(nèi)置天線(110)包括第一地平面(310)、第二地平面(320)和輻射元件(330)。第二地平面(320)可通過第一連接(342)操作地連接到第一地平面(310)。輻射元件(330)可通過第二連接(344)操作地連接到第一地平面(310)。而且，輻射元件(330)可通過第三連接(346)操作地連接到第二地平面(320)。
文檔編號H01Q9/04GK1682454SQ03821422
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月10日
發(fā)明者周光平, 奇丹巴拉姆·尚卡爾 申請人:摩托羅拉公司