專利名稱：用于控制天線波束方向的天線和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及無線通信領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及用于控制輻射方向和諧振 頻率以在無線通信中使用的天線和方法。
背景技術(shù)：
隨著新一代的手機(jī)和其它無線通信設(shè)備變得更小并且被嵌入越來越多的應(yīng)用 中，需要新的天線設(shè)計(jì)以解決這些設(shè)備的固有局限并且實(shí)現(xiàn)新的功能。對(duì)于經(jīng)典的天線 結(jié)構(gòu)，需要確定的物理上的體積以在特殊頻率處產(chǎn)生具有特殊帶寬的諧振天線結(jié)構(gòu)。在 多頻段應(yīng)用中，可能需要超出一個(gè)的這樣的諧振天線結(jié)構(gòu)。但是，由于與移動(dòng)設(shè)備相關(guān) 聯(lián)的尺寸限制，可能抑制這種復(fù)雜的天線陣列的有效實(shí)現(xiàn)。發(fā)明概述在本發(fā)明的一個(gè)方面中，天線包括隔離的主天線元件、第一寄生元件和與所述 寄生元件相關(guān)聯(lián)的第一主動(dòng)調(diào)諧元件，其中寄生元件和主動(dòng)元件被定位于主天線元件的 一側(cè)。在一個(gè)實(shí)施方式中，主動(dòng)調(diào)諧元件適合于提供與天線相關(guān)聯(lián)的分離諧振頻率特 征。調(diào)諧元件可適合于旋轉(zhuǎn)與天線相關(guān)聯(lián)的輻射方向圖。該旋轉(zhuǎn)可通過控制經(jīng)過寄生元 件的電流被實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，寄生元件被定位在基底上。該結(jié)構(gòu)可在空間是重 要的限制的應(yīng)用中變得特別重要。在一個(gè)實(shí)施方式中，寄生元件被定位為相對(duì)于主天線 元件成預(yù)定的角度。例如，寄生元件可被定位為與主天線元件平行，或者它可被定位為 垂直于主天線元件。寄生元件可進(jìn)一步包括多個(gè)寄生部件。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，主天線元件包括隔離磁共振(IMD)。在本發(fā)明的 另一個(gè)實(shí)施方式中，主動(dòng)調(diào)諧元件包括下述各項(xiàng)中的至少一個(gè)壓控可調(diào)電容器、壓控 可調(diào)相移器、FET和開關(guān)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，天線進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)額外寄生元件以及與 這些額外寄生元件相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)調(diào)諧元件。額外的寄生元件可位于所述主天 線元件的一側(cè)。它們可進(jìn)一步被定位為相對(duì)于第一寄生元件成預(yù)定的角度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，天線包括第一寄生元件和與該寄生元件相關(guān)聯(lián)的 第一主動(dòng)調(diào)諧元件、第二寄生元件和與該第二寄生元件相關(guān)聯(lián)的第二主動(dòng)調(diào)諧元件，其 中寄生元件和主動(dòng)元件被定位于主天線元件的一側(cè)。第二寄生元件和第二主動(dòng)調(diào)諧元件 被定位在主天線元件下面。在一個(gè)實(shí)施方式中，第二寄生元件和主動(dòng)調(diào)諧元件被用于調(diào) 諧天線的頻率特征，并且在另一個(gè)實(shí)施方式中，第一寄生元件和主動(dòng)調(diào)諧元件被用于給 天線提供波束控制功能。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，與天線相關(guān)聯(lián)的輻射方向圖是根據(jù)第一寄生元件 和主動(dòng)調(diào)諧元件被旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方式中，例如期望零填充的應(yīng)用，該旋轉(zhuǎn)可為90度。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，天線進(jìn)一步包括與主天線元件相關(guān)聯(lián)的第三主 動(dòng)調(diào)諧元件。該第三主動(dòng)調(diào)諧元件適合于調(diào)諧與天線相關(guān)聯(lián)的頻率特征。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，寄生元件包括多個(gè)寄生部件。在另一個(gè)實(shí)施方 式中，天線包括一個(gè)或多個(gè)額外寄生元件和調(diào)諧元件，其中額外的寄生元件和調(diào)諧元件 被定位于主天線元件的一側(cè)。額外寄生元件可被定位為相對(duì)于第一寄生元件成預(yù)定的角 度。例如，額外寄生元件可被定位為平行于或垂直于第一寄生元件。本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及用于形成具有波束控制功能的天線的方法。該方法包 括提供主天線元件，并將耦合于一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)調(diào)諧元件的一個(gè)或多個(gè)波束控制寄生元 件定位于主天線元件的一側(cè)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，公開了用于形成具有組合的波束控 制功能和頻率調(diào)諧功能的天線的方法。該方法包括提供主天線元件，并將耦合于一個(gè)或 多個(gè)主動(dòng)調(diào)諧元件的一個(gè)或多個(gè)波束控制寄生元件定位于主天線元件的一側(cè)。該方法進(jìn) 一步包括將耦合于一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)調(diào)諧元件的一個(gè)或多個(gè)頻率調(diào)諧寄生元件定位于主天 線元件下面。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解到，上述各種實(shí)施方式或其一部分可按照各種方式被組 合以創(chuàng)建由本發(fā)明涵蓋的進(jìn)一步實(shí)施方式。


圖1 (a)示出了示例性的隔離磁偶極子(IMD)天線；圖1(b)示出了與圖1(a)的天線相關(guān)聯(lián)的示例性輻射方向圖；圖1(c)示出了與圖1(a)的天線相關(guān)聯(lián)的示例性頻率特征；圖2(a)示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的實(shí)施方式；圖2 (b)示出了與圖2 (a)的天線相關(guān)聯(lián)的示例性頻率特征；圖3(a)示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的實(shí)施方式；圖3(b)示出了與圖3(a)的天線相關(guān)聯(lián)的示例性輻射方向圖；圖3(c)示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的實(shí)施方式；圖3(d)示出了與圖3(a)的天線相關(guān)聯(lián)的示例性輻射方向圖；圖3 (e)示出了與圖3 (a)和圖3 (c)的天線相關(guān)聯(lián)的示例性頻率特征；圖4 (a)示出了包含寄生元件和主動(dòng)調(diào)諧元件的示例性IMD天線；圖4(b)示出了與圖4(a)的天線相關(guān)聯(lián)的示例性頻率特征；圖5(a)示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的實(shí)施方式；圖5 (b)示出了與圖5 (a)的天線相關(guān)聯(lián)的示例性頻率特征；圖6(a)示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的示例性輻射方向圖；圖6(b)示出了與IMD天線相關(guān)聯(lián)的示例性輻射方向圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的實(shí)施方式；圖8(a)示出了與圖7的天線相關(guān)聯(lián)的示例性輻射方向圖；圖8 (b)示出了與圖7的天線相關(guān)聯(lián)的示例性頻率特征；
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的另一個(gè)實(shí)施方式；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的另一個(gè)實(shí)施方式；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的另一個(gè)實(shí)施方式；圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的另一個(gè)實(shí)施方式；和圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的另一個(gè)實(shí)施方式。優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述在下面的描述中，為了解釋而非限制的目的，細(xì)節(jié)和描述被闡述以提供本發(fā)明 的深入理解。然而，可在偏離這些細(xì)節(jié)和描述的其它實(shí)施方式中實(shí)踐本發(fā)明對(duì)于本領(lǐng)域 技術(shù)人員將是明顯的。第11/847,207號(hào)共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種用于設(shè)計(jì)具有多個(gè)諧振頻 率的更有效的天線的解決方法，其中隔離磁偶極子 (IMD)與位于IMD下面的多個(gè)寄生 元件和主動(dòng)調(diào)諧元件結(jié)合。然而，隨著新一代的無線設(shè)備和應(yīng)用的出現(xiàn)，需要利用緊湊 且有效的天線結(jié)構(gòu)以包含例如波束轉(zhuǎn)換、波束控制、空間或極化天線分集、阻抗匹配、 頻率切換、模式切換等額外功能。本發(fā)明解決了目前天線設(shè)計(jì)的缺陷，以創(chuàng)建具有波束 控制功能和頻率調(diào)諧功能的更有效的天線。參照?qǐng)D1 (a)，所示的天線100包括位于接地面12上的隔離磁偶極子(IMD)元 件11。接地面可被形成在例如無線設(shè)備的印刷電路板(PCB)等的基底上。對(duì)于這些天 線上的額外細(xì)節(jié)，可參考2007年2月15日提交的題為“ANTENNA CONFIGURED FOR LOW FREQUENCYAPPLICATIONS"的第11/675,557號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)，并且該申請(qǐng)通過 引用被全部并入本文以用于所有目的。圖1(b)示出了與圖1(a)的天線系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的示 例性輻射方向圖13。如圖1(b)所示的輻射方向圖的主瓣在ζ軸上。圖1(c)示出了對(duì)于 具有諧振頻率fO的圖1(a)的天線的作為頻率的函數(shù)(此后被稱作“頻率特征” 14)的回 波損失。在例如共同擁有的第11/675,557號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)中可找到與該天線系統(tǒng)的操作 和特征有關(guān)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。圖2(a)示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的天線20。與圖1(a)相似，天線20包括 位于接地面24上的主IMD元件21。在圖2(a)所示的實(shí)施方式中，天線20進(jìn)一步包括 位于接地面24上且定位于主IMD元件21的一側(cè)的寄生元件22和主動(dòng)元件23。在該實(shí) 施方式中，主動(dòng)調(diào)諧元件23位于寄生元件22上或者位于其垂直連接上。主動(dòng)調(diào)諧元件 23可為例如下述各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)壓控可調(diào)電容、壓控可調(diào)相移器、FET、開關(guān)、 MEM器件、晶體管或能夠顯示ON-OFF和/或主動(dòng)可控傳導(dǎo)/電感特性的電路。應(yīng)該進(jìn) 一步注意到，可通過不同的方式完成該說明書中提到的各種主動(dòng)控制元件與不同天線和/ 或寄生元件的耦合。例如，通過將主動(dòng)元件的一端耦合于饋線并且將另一端耦合于接地 部分，主動(dòng)元件通?？杀环胖迷谔炀€和/或寄生元件的饋電區(qū)域內(nèi)。圖2(b)描繪了與圖 2(a)的天線20相關(guān)聯(lián)的示例性頻率特征。在該實(shí)施例中，主動(dòng)控制可包括兩個(gè)狀態(tài)的開 關(guān)，其將寄生元件電連接(短路)至地面或?qū)⒓纳c地面斷開(開路)。圖2(b)分 別用虛線和實(shí)線示出了開路狀態(tài)和短路狀態(tài)的頻率特征。從圖2(b)可以明顯看出，用作 兩個(gè)狀態(tài)的開關(guān)的寄生元件22和主動(dòng)元件23的存在導(dǎo)致雙諧振頻率響應(yīng)。因此，在利 用諧振頻率；^(如虛線所示)的開路狀態(tài)下獲得的IMD天線的典型單個(gè)諧振頻率行為25 被轉(zhuǎn)換為雙諧振行為26 (如實(shí)線所示)，其具有兩個(gè)峰值頻率&和f2。寄生元件22以及它與主天線元件21之間的距離的設(shè)計(jì)決定了頻率 ；和f2。圖3(a)和圖3(c)進(jìn)一步示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的天線30。與圖2(a)相 似，主IMD元件31位于接地面36上。寄生元件32和主動(dòng)器件33也被定位于IMD元 件31的一側(cè)。圖3(a)進(jìn)一步示出了在開路狀態(tài)下主IMD元件31中的電流35(如實(shí)線 箭頭所示)的方向以及寄生元件32中的電流方向34，并且圖3(c)示出了在短路狀態(tài)下 電流35的方向。如圖3(a)和圖3(c)中的箭頭所示，兩個(gè)諧振是由兩個(gè)不同天線模式產(chǎn) 生。在圖3(a)中，天線電流33和開路的寄生元件電流34是同相的。在圖3(c)中，天 線電流33和短路的寄生元件電流38是反相的。應(yīng)該注意到，通常寄生元件32的設(shè)計(jì)及 其與主天線元件31的距離決定了相位差。圖3(b)描繪了當(dāng)如圖3(a)所示寄生元件32 處于開路狀態(tài)時(shí)與天線30相關(guān)聯(lián)的典型輻射方向圖37。與之相反，圖3(d)示出了當(dāng)如 圖3(c)所示寄生元件32處于短路狀態(tài)時(shí)與天線30相關(guān)聯(lián)的示例性輻射方向圖39。兩個(gè) 輻射方向圖的比較揭示了兩個(gè)結(jié)構(gòu)之間的輻射方向的90度旋轉(zhuǎn)是由于通過切換(開路/ 短路)寄生元件32創(chuàng)建的兩種不同電流分布或電磁模式引起。寄生元件及其與主天線元 件之間的距離的設(shè)計(jì)通常決定了輻射方向圖的方向。在該示例性的實(shí)施方式中，利用短 路狀態(tài)下寄生元件32在頻率 ；處得到的輻射方向圖與利用開路狀態(tài)下寄生元件32或如圖 1(b)所示不利用寄生元件在頻率^處得到的輻射方向圖相同。圖3(e)進(jìn)一步示出了 與圖3(a)的天線結(jié)構(gòu)(虛線)或圖3(c)的天線結(jié)構(gòu)(實(shí)線)相關(guān)聯(lián)的頻率特征，其示出 了較早時(shí)也在圖2(b)中所示的雙諧振行為392。圖3(e)還利用實(shí)線示出了在沒有寄生元 件32d的情況下或者在開路狀態(tài)下的原始頻率特征391以用于比較的目的。因此，在圖 3(a)和圖3(c)的示例性實(shí)施方式中，在主動(dòng)元件33的輔助下，通過控制寄生元件32中 的電流方向，例如波束轉(zhuǎn)換和/或零填充等操作的可能性可被實(shí)現(xiàn)。圖4(a)示出了另一個(gè)天線結(jié)構(gòu)40，其包括位于接地面42上的主IMD元件41。 天線40進(jìn)一步包括寄生調(diào)諧元件43和主動(dòng)調(diào)諧設(shè)備44，它們位于接地面42上、位于主 IMD元件41下面或者位于主IMD元件41的體積內(nèi)。第11/847,207號(hào)共同未決的美國(guó) 專利申請(qǐng)中所述的天線結(jié)構(gòu)給天線40提供了頻率調(diào)諧功能，其中在寄生元件43和相關(guān)聯(lián) 的主動(dòng)調(diào)諧元件44的輔助下，沿著頻率軸易改變天線諧振頻率。圖4(b)顯示了示出了 該改變功能的示例性頻率特征，其中具有諧振頻率&的原始頻率特征45被移動(dòng)至左側(cè)， 從而導(dǎo)致具有諧振頻率&的新頻率特征46。雖然圖4(b)的示例性頻率特征示出了至較 低頻率&的移動(dòng)，但是應(yīng)理解到，同樣地可完成向高于^的頻率的移動(dòng)。圖5(a)示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，其中天線50包括位于接地面56上的主 IMD元件51、被耦合于主動(dòng)元件53的第一寄生元件52和被耦合于第二主動(dòng)元件55的第 二寄生調(diào)諧元件54組成。在該示例性的實(shí)施方式中，主動(dòng)元件53和主動(dòng)元件55可包括 兩狀態(tài)開關(guān)，其將寄生元件電連接(短路)至地面或者將寄生元件與地面斷開(開路)。 通過結(jié)合圖2(a)的天線元件和圖4(a)的天線元件，天線50可有利地提供前者的頻率分 離功能和波束控制功能以及后者的頻率移動(dòng)功能。圖5(b)示出了與在三個(gè)不同狀態(tài)下 圖5(a)所示的天線50的示例性實(shí)施方式相關(guān)聯(lián)的頻率特征59。第一狀態(tài)被表示為簡(jiǎn)單 IMD的頻率特征57，它是在寄生元件52和寄生元件54是開路時(shí)被獲得，從而導(dǎo)致諧振 頻率。第二狀態(tài)被表示為與圖4(a)的天線40相關(guān)聯(lián)的頻移特征58，它是在通過開關(guān) 55將寄生元件54短路至地面時(shí)被獲得。第三狀態(tài)被表示為具有諧振頻率f4和諧振頻率f0的雙諧振頻率特征59，它們是在通過開關(guān)53和55將寄生元件52和寄生元件54短路至 地面時(shí)被獲得。該組合實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)不同的操作模式，如較早時(shí)在圖3(a)至圖3(e)中所 示，但是具有共同頻率^。因此，利用圖5的示例性結(jié)構(gòu)易實(shí)現(xiàn)例如波束轉(zhuǎn)換和/或零 填充等操作。已經(jīng)確定，根據(jù)本發(fā)明的零填充技術(shù)在零方向上產(chǎn)生了幾個(gè)dB的信號(hào)改 善。圖6 (a)示出了與在第三狀態(tài)(所有短路)下圖5(a)的天線50相關(guān)聯(lián)的頻率^處的 輻射方向圖，其與在第一狀態(tài)(所有開路)下圖5(a)的天線的輻射方向圖61(如圖6(b) 所示)相比顯示出90度的方向移動(dòng)。如前所述，利用主動(dòng)元件53，通過寄生元件52的 控制來控制(例如轉(zhuǎn)換)天線模式，易完成輻射方向圖的這種移動(dòng)。通過提供分離的主 動(dòng)調(diào)諧功能，可在相同頻率處實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同模式的操作。 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的又一個(gè)天線70。天線70包含位于接地面77 上的IMD71、被耦合于第一主動(dòng)調(diào)諧元件73的第一寄生元件72、被耦合于第二主動(dòng)調(diào)諧 元件75的第二寄生元件74、和被耦合于主IMD元件71以提供主動(dòng)匹配的第三主動(dòng)元件 76。在該示例性的實(shí)施方式中，主動(dòng)元件73和75可為例如下述各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè) 壓控可調(diào)電容、壓控可調(diào)相移器、FET、開關(guān)、MEM設(shè)備、晶體管或能夠顯示ON-OFF 和/或主動(dòng)可控傳導(dǎo)/電感特性的電路。圖8(a)示出了示例性的輻射方向圖80，可通過 利用天線70的調(diào)諧功能在不同方向上控制該輻射方向圖。圖8(b)進(jìn)一步示出了天線70 的調(diào)諧功能對(duì)頻率特征曲線83的影響。如這些示例性的曲線所示，先前被轉(zhuǎn)換為雙諧振 頻率特征82的簡(jiǎn)單IMD頻率特征81現(xiàn)在可在頻率軸上可選擇地移動(dòng)，如實(shí)線雙諧振頻率 特征曲線83所示，其分別具有低諧振頻率&和高諧振頻率fH。在圖8(a)中，頻率^和 fH處的輻射方向圖由虛線表示。通過掃描主動(dòng)控制元件73和75，可根據(jù)(&-以/(:^-0 將 和fH調(diào)整為0與1之間的任意值，從而實(shí)現(xiàn)所有中間輻射方向圖。通過調(diào)整第三主 動(dòng)匹配元件76可進(jìn)一步改善^處的回波損耗。圖9至圖13示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，其在定位、方向、形狀以及主動(dòng)調(diào)諧 元件的個(gè)數(shù)和寄生調(diào)諧元件的個(gè)數(shù)上具有不同變化，從而有助于波束轉(zhuǎn)換、波束控制、 零填充和本發(fā)明的其它波束控制功能。圖9示出了天線90，其包含位于接地面99上的 IMD91、被耦合于第一主動(dòng)調(diào)諧元件93的第一寄生元件92、被耦合于第二主動(dòng)調(diào)諧元件 95的第二寄生元件94，第三主動(dòng)調(diào)諧元件96和被耦合于相應(yīng)主動(dòng)調(diào)諧元件98的第三寄 生元件97。在該結(jié)構(gòu)中，第三寄生元件97和相應(yīng)的主動(dòng)調(diào)諧元件98提供了用于實(shí)現(xiàn)不 同頻率處的波束控制或零填充的機(jī)制。雖然圖9僅示出了被定位于IMD91的一側(cè)的兩個(gè) 寄生元件，但是應(yīng)該了解到，額外的寄生元件(和相關(guān)聯(lián)的主動(dòng)調(diào)諧元件)可被添加以實(shí) 現(xiàn)期望水平的波束控制和/或頻率整形。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的天線，它與圖5(a)中的天線結(jié)構(gòu)相似，只 是寄生元件102被旋轉(zhuǎn)了 90度(與圖5(a)中的寄生元件52相比)。位于接地面106上 的剩余天線元件特別是IMD101、寄生元件104和相關(guān)聯(lián)的調(diào)諧元件105保留在與圖5(a) 中的相應(yīng)部件相似的位置處。雖然圖10示出了關(guān)于IMDlOl的單個(gè)寄生元件方向，但是 將理解到，寄生元件的方向易被調(diào)整為除了 90度的其它角度，以實(shí)現(xiàn)在其它平面內(nèi)的期 望波束控制水平。圖11提供了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另一個(gè)示例性的天線，它與圖10的天線相 似，只是包含第三寄生元件116和相關(guān)聯(lián)的主動(dòng)調(diào)諧元件117。在圖11的示例性結(jié)構(gòu)中，第一寄生元件112和第三寄生元件116相對(duì)于彼此呈90度。剩余的天線元件即主IMD 元件111、第二寄生元件114和相關(guān)聯(lián)的主動(dòng)調(diào)諧設(shè)備115位于與圖5(a)中的相應(yīng)部件相 似的位置。該示例性的結(jié)構(gòu)示出，通過將多個(gè)寄生元件放置在相對(duì)于彼此的具體方向和 /或主IMD元件實(shí)現(xiàn)空間中任意方向上的波束控制，可獲得額外波束控制功能。 圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另一個(gè)天線。該示例性的實(shí)施方式與圖 5(a)的天線相似，只是將第一寄生元件122放置在天線120的基底上。例如，在空間是 重要的限制的應(yīng)用中，寄生元件122可被放置在天線的印刷電路板上。位于接地面126 上的剩余天線元件特別是IMD121、以及寄生元件124和相關(guān)聯(lián)的調(diào)諧元件125保留在與 圖5 (a)中的相應(yīng)部件相似的位置處。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另一個(gè)天線。在該結(jié)構(gòu)中，天線130包含 位于接地面136上的IMD131、被耦合于第一主動(dòng)調(diào)諧元件133的第一寄生元件132和被 耦合于第二主動(dòng)調(diào)諧元件135的第二寄生元件134。天線130的獨(dú)特特征是存在具有多個(gè) 寄生部件的第一寄生元件132。因此，寄生元件可被設(shè)計(jì)為包括兩個(gè)或更多個(gè)元件以實(shí)現(xiàn) 期望水平的波束控制和/或頻率整形。如前所述，圖9至圖13中所示的各種實(shí)施方式僅給圖5 (a)的天線結(jié)構(gòu)提供了示 例性的修改。包含寄生元件和/或主動(dòng)調(diào)諧元件的增加或去除的其它修改或者這些元件 的方向、形狀、高度或位置的改變易被實(shí)現(xiàn)，以幫助波束控制和/或頻率整形，并且被 認(rèn)為屬于本發(fā)明的范圍。雖然已經(jīng)公開了本發(fā)明的特殊實(shí)施方式，但是將理解，各種修改和組合是可能 的并且被認(rèn)為在附加權(quán)利要求的真實(shí)精神和范圍內(nèi)。因此，無意于限制本文提出的精確 摘要和公開。
權(quán)利要求
1.一種天線，包括 主天線元件； 第一寄生元件；和與所述第一寄生元件相關(guān)聯(lián)的第一主動(dòng)調(diào)諧元件；其中所述第一寄生元件和所述第一主動(dòng)元件被定位于所述主天線元件的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述第一寄生元件適合于提供與所述天線相關(guān)聯(lián) 的分離諧振頻率特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述第一主動(dòng)調(diào)諧元件適合于旋轉(zhuǎn)與所述天線相 關(guān)聯(lián)的輻射方向圖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線，其中所述輻射方向圖的旋轉(zhuǎn)通過控制經(jīng)過所述寄生元 件的電流被實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線，其中所述輻射方向圖被旋轉(zhuǎn)90度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述第一寄生元件被定位在基底上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述第一寄生元件被定位為相對(duì)于所述主天線元 件成預(yù)定角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述主動(dòng)調(diào)諧元件包括下述各項(xiàng)中的至少一個(gè) 壓控可調(diào)電容、壓控可調(diào)相移器、FET和開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述第一寄生元件包括多個(gè)寄生部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，還包括 一個(gè)或多個(gè)額外寄生元件；以及與所述額外寄生元件相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)調(diào)諧元件， 其中所述額外寄生元件位于所述主天線元件的一側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的天線，其中所述額外寄生元件被定位為相對(duì)于所述第一寄 生元件成預(yù)定角度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述主天線元件包括隔離磁偶極子(IMD)。
13.—種天線，包括 主天線元件； 第一寄生元件；與所述第一寄生元件相關(guān)聯(lián)的第一主動(dòng)調(diào)諧元件，其中所述第一寄生元件和所述第 一主動(dòng)元件被定位于所述主天線元件的一側(cè)； 第二寄生元件；和與所述第二寄生元件相關(guān)聯(lián)的第二主動(dòng)調(diào)諧元件；其中所述第二寄生元件和所述第二主動(dòng)調(diào)諧元件被定位于所述主天線元件的下面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，其中所述第一寄生元件適合于提供與所述天線相關(guān) 聯(lián)的分離諧振頻率特征。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，其中與所述天線相關(guān)聯(lián)的頻率特征根據(jù)所述第二寄 生元件和所述第二主動(dòng)調(diào)諧元件被調(diào)諧。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，其中所述第一寄生元件和所述第一主動(dòng)調(diào)諧元件適 合于提供波束控制功能，并且所述第二寄生元件和所述第二主動(dòng)調(diào)諧元件適合于提供與所述天線相關(guān)聯(lián)的頻率調(diào)諧功能。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，其中與所述天線相關(guān)聯(lián)的輻射方向圖根據(jù)所述第一 寄生元件和所述第一主動(dòng)調(diào)諧元件被旋轉(zhuǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的天線，其中所述輻射方向圖被旋轉(zhuǎn)90度。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，還包括與所述主天線元件相關(guān)聯(lián)的第三主動(dòng)調(diào)諧元 件，其中所述第三主動(dòng)調(diào)諧元件適合于調(diào)諧與所述天線相關(guān)聯(lián)的頻率特征。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，其中所述第一寄生元件被定位于基底上。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，其中所述第一寄生元件被定位為相對(duì)于所述主天線 元件成預(yù)定角度。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，其中所述主動(dòng)調(diào)諧元件包括下述各項(xiàng)中的至少一 個(gè)壓控可調(diào)電容、壓控可調(diào)相移器、FET和開關(guān)。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一寄生元件包括多個(gè)寄生部件。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，還包括一個(gè)或多個(gè)額外寄生元件；以及與所述額外寄生元件相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)調(diào)諧元件，其中所述額外寄生元件位于所述主天線元件的一側(cè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的天線，其中所述額外寄生元件被定位為相對(duì)于所述第一寄 生元件成預(yù)定角度。
26.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，其中所述主天線元件包括隔離磁偶極子(IMD)。
27.一種用于形成具有波束控制功能的天線的方法，包括提供主天線元件，和將一個(gè)或多個(gè)波束控制寄生元件定位于所述主天線元件的一側(cè)，其中所述波束控制 寄生元件與一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)調(diào)諧元件耦合。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述波束控制寄生元件適合于提供與所述天線 相關(guān)聯(lián)的分離諧振頻率特征。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中與所述天線相關(guān)聯(lián)的輻射方向圖根據(jù)所述波束 控制寄生元件和所述主動(dòng)調(diào)諧元件被旋轉(zhuǎn)任意角度。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述輻射方向圖的旋轉(zhuǎn)通過控制經(jīng)過所述波束 控制寄生元件的電流被實(shí)現(xiàn)。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述輻射方向圖被旋轉(zhuǎn)90度。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的天線，其中所述主天線元件包括隔離磁偶極子(IMD)。
33.一種用于形成具有頻率調(diào)諧功能和波束控制功能的天線的方法，包括提供主天線元件；將一個(gè)或多個(gè)波束控制寄生元件定位于所述主天線元件的一側(cè)，其中所述波束控制 寄生元件與一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)調(diào)諧元件耦合；和將一個(gè)或多個(gè)頻率調(diào)諧寄生元件定位于所述主天線元件下面，其中所述頻率調(diào)諧寄 生元件與一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)調(diào)諧元件耦合。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中與所述天線相關(guān)聯(lián)的輻射方向圖根據(jù)所述波束 控制寄生元件和所述主動(dòng)調(diào)諧元件被旋轉(zhuǎn)任意角度。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述輻射方向圖被旋轉(zhuǎn)90度。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中與所述天線相關(guān)聯(lián)的頻率特征包括分離諧振頻 率特征。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述頻率特征根據(jù)所述頻率調(diào)諧寄生元件和所 述主動(dòng)調(diào)諧元件被調(diào)諧。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中額外主動(dòng)調(diào)諧元件與所述主天線元件耦合，以 提供另外的頻率調(diào)諧功能。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述主動(dòng)調(diào)諧元件包括下述各項(xiàng)中的至少一 個(gè)壓控可調(diào)電容、壓控可調(diào)相移器、FET和開關(guān)。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述主天線元件包括隔離磁偶極子(IMD)。
全文摘要
公開了一種包含IMD元件以及一個(gè)或多個(gè)寄生元件和主動(dòng)調(diào)諧元件的天線。當(dāng)IMD元件與主動(dòng)調(diào)諧元件和寄生元件結(jié)合使用時(shí)，IMD元件允許天線工作在多個(gè)諧振頻率處。此外，天線輻射方向圖的方向可根據(jù)寄生元件和主動(dòng)調(diào)諧元件被任意旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H01Q1/36GK102017297SQ200980115992
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者勞倫·德克勞斯, 杰夫·薛柏林, 賽巴斯蒂安·羅森 申請(qǐng)人:艾斯特里克有限公司