專利名稱：可調(diào)節(jié)天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別意圖用于移動(dòng)終端的可調(diào)節(jié)單極天線。
背景技術(shù)：
在本描述中，天線的可調(diào)節(jié)性是指天線的一個(gè)或多個(gè)諧振頻率可以被電地改變。目的是圍繞諧振頻率的天線的操作頻帶始終覆蓋每次操作所需要的頻率范圍。對(duì)于可調(diào)節(jié)性的需求有不同原因。當(dāng)諸如移動(dòng)終端的便攜無(wú)線電設(shè)備尺寸非常小時(shí)，可用于該設(shè)備的天線的空間相應(yīng)地小，這導(dǎo)致天線的帶寬相對(duì)窄。然后，由于終端意圖在具有彼此相對(duì)接近的頻率范圍的若干系統(tǒng)中運(yùn)行，覆蓋超過(guò)一個(gè)無(wú)線電系統(tǒng)所使用的頻率范圍是困難的或不可能的。相應(yīng)地，確保符合單一系統(tǒng)的發(fā)射和接收頻帶中的規(guī)范的功能可能變得更加困難。如果系統(tǒng)使用子帶劃分，如果天線的諧振頻率能夠在每次所使用的子帶中被調(diào)諧，從無(wú)線電連接質(zhì)量的角度來(lái)看，是有優(yōu)勢(shì)的。在雙頻帶天線中，所述問(wèn)題尤其涉及較低的操作頻帶，從而其比較高操作頻帶更 難以達(dá)到足夠?qū)?。在?shí)踐中，常常必須覆蓋由系統(tǒng)GSM850和GSM900 (全球移動(dòng)通信系統(tǒng))一起所使用的頻率范圍，即824-960 MHz頻率范圍。而且，也在所謂的LTE系統(tǒng)(長(zhǎng)期演進(jìn))中運(yùn)行的設(shè)備正在被引入市場(chǎng)。在LTE中，標(biāo)準(zhǔn)頻帶已經(jīng)在頻率范圍698-798MHZ內(nèi)指定，這將天線的較低操作頻帶的總范圍加寬至698-960MHZ。然而，非常需要的額外空間對(duì)于天線而言是不可用的。因?yàn)檫@些原因，本描述主要涉及較低操作頻帶的實(shí)施。在本發(fā)明中，通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)執(zhí)行天線的調(diào)節(jié)。出于所述目的而使用開(kāi)關(guān)本身是眾所熟知的，例如圖I和2的解決方案。在圖I中，從公開(kāi)WO 2007/012697中已知存在一種布置，其中，將開(kāi)關(guān)用于移動(dòng)天線的操作頻帶。該天線是平面型，并且已經(jīng)繪制了從輻射平面的上方或側(cè)面看的視圖?？梢钥闯?，無(wú)線電設(shè)備的電路板PCB處于輻射平面110之下，該板的導(dǎo)電上表面是信號(hào)接地GND,并且也充當(dāng)天線的接地平面。天線的短路導(dǎo)線(conductor)在短路點(diǎn)SP處連接輻射平面，并且饋送導(dǎo)線在饋送點(diǎn)FP處連接輻射平面。此外，天線調(diào)節(jié)電路140的導(dǎo)線在調(diào)節(jié)點(diǎn)AP處電連接輻射平面。所有這三個(gè)點(diǎn)位于輻射平面的同一長(zhǎng)側(cè)，短路點(diǎn)位于它們之間。天線具有較低和較高操作頻帶。較低操作頻帶是基于由整個(gè)輻射平面110和接地平面構(gòu)成的諧振器，并且較高操作頻帶是基于縫隙輻射器，其縫隙SLT從輻射平面的邊緣開(kāi)始，在調(diào)節(jié)點(diǎn)AP旁邊。天線的調(diào)節(jié)電路140被示出為電路圖。調(diào)節(jié)電路包括多路開(kāi)關(guān)SW和電抗結(jié)構(gòu)部件。將多路開(kāi)關(guān)的公共端子或輸入連接到輻射平面的調(diào)節(jié)點(diǎn)AP。開(kāi)關(guān)具有兩個(gè)換向(change-over)端子或輸出，其中一個(gè)通過(guò)串聯(lián)電容器被連接至在其對(duì)端短路的短傳輸線(short transmission line)。開(kāi)關(guān)的另一輸出被連接至在其對(duì)端開(kāi)路的另一短傳輸線。改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變了天線的諧振頻率，從而改變了其操作頻帶的位置。調(diào)節(jié)電路140被設(shè)計(jì)成使得當(dāng)輻射器被連接至短路傳輸線時(shí)，從輻射器的角度看，在較低操作頻帶的頻率下整個(gè)調(diào)節(jié)電路是非常短的短路傳輸線。這意味著低阻抗。在較高操作頻帶的頻率下，調(diào)節(jié)電路被視為具有大約四分之一波長(zhǎng)的長(zhǎng)度的短路傳輸線，這意味著高阻抗。當(dāng)將輻射器連接至開(kāi)路傳輸線時(shí)，從輻射器看，在較低操作頻帶的頻率下整個(gè)調(diào)節(jié)電路是非常短的開(kāi)路傳輸線，這意味著高阻抗。在較高操作頻帶的頻率下，調(diào)節(jié)電路被視為具有大約四分之一波長(zhǎng)的長(zhǎng)度的開(kāi)路傳輸線，這意味著低阻抗。除了由于調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì)，也由于較之較低操作頻帶，較高操作頻帶處于大約雙倍頻率的事實(shí)，導(dǎo)致這些變化。當(dāng)開(kāi)關(guān)輸出從短路線變?yōu)殚_(kāi)路線時(shí)，阻抗改變導(dǎo)致較低操作頻帶向下移動(dòng)，并且較高操作頻帶向上移動(dòng)。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇短路點(diǎn)SP和調(diào)節(jié)點(diǎn)AP之間的電距離來(lái)設(shè)置移動(dòng)的長(zhǎng)度。在前者的狀態(tài)中，較低操作頻帶旨在覆蓋EGSM (擴(kuò)展GSM)的頻率范圍880-960MHz，并且較高操作頻帶旨在覆蓋GSM1800系統(tǒng)的頻率范圍1710-1880 MHz0在開(kāi)關(guān)的后者狀態(tài)中，較低操作頻帶旨在覆蓋GSM850系統(tǒng)的頻率范圍824-894 MHz，并且較高操作頻帶旨在覆蓋GSM1900系統(tǒng)的頻率范圍1850-1990 MHz0然而，如果由于空間缺乏，例如，天線的高度可能至多4_，則將不能實(shí)現(xiàn)這些目的。例如，在這種情形中，調(diào)節(jié)電路必須被放大，以使得較低操作頻帶每次能夠僅被設(shè)置在GSM850系統(tǒng)的發(fā)射或接收頻帶。然而，不利的結(jié)果是，由于切換損耗增加，天線結(jié)構(gòu)的效率下降。在圖I的解決方案中，較高操作頻帶的足夠?qū)挾瓤赡苄枰蛟摻Y(jié)構(gòu)中添加寄生元件。在這種情形中，在輻射器和電路板之間的觸點(diǎn)總數(shù)將是四個(gè)，這意味著較高的生產(chǎn)成本。圖2示出了從公開(kāi)WO 2007/042615已知的包含開(kāi)關(guān)的布置。無(wú)線電設(shè)備的電路板PCB的一部分如圖中所示。該天線是ILA類型(倒置L天線)，并且其具有一個(gè)頻帶。其單極輻射器210是板狀的硬片金屬條，其被連接至位于電路板角落附近的饋送點(diǎn)FP處的天線饋送導(dǎo)線FC。輻射器從該點(diǎn)首先指向板外邊的電路板端部的邊緣上方并轉(zhuǎn)向，然后，仍然以端部方向，與電路板的上表面平齊。在電路板上，存在信號(hào)接地GND，其充當(dāng)天線的接地平面，與輻射器210存在一定距離。在電路板上，在輻射器側(cè)的端部，存在天線的調(diào)節(jié)電路240。調(diào)節(jié)電路在電路板上被標(biāo)記為虛線圈出的區(qū)域，并且在側(cè)視圖中被示出為框圖。從該圖可以看出，調(diào)節(jié)電路已經(jīng)連接在天線饋送導(dǎo)線FC和信號(hào)接地GND之間。調(diào)節(jié)電路包括LC電路、多路開(kāi)關(guān)SW和三個(gè)可供選擇的(alternative)電抗結(jié)構(gòu)部件XI、X2、X3。LC電路在其一端已經(jīng)連接到饋送導(dǎo)線，并且在其另一端連接到開(kāi)關(guān)輸入。其目的是削弱在開(kāi)關(guān)中產(chǎn)生的諧波頻率分量，并且充當(dāng)開(kāi)關(guān)的ESD保護(hù)器(靜電放電)。開(kāi)關(guān)SW具有三個(gè)輸出，每次開(kāi)關(guān)輸入能夠被連接至其中之一。開(kāi)關(guān)的每個(gè)輸出已經(jīng)被固定連接至所述電抗結(jié)構(gòu)部件之一，其存在相對(duì)信號(hào)接地的電抗。通過(guò)控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行的電抗轉(zhuǎn)換改變了天線的諧振頻率，且從而改變了其操作頻帶的位置。從而，在該情形中，該天線的操作頻帶具有三個(gè)可選位置。圖2中的解決方案的劣勢(shì)是，良好的頻帶特性和充足的效率需要輻射器和接地平面GND之間存在顯著長(zhǎng)的距離。這又意味著，在這種情形中，對(duì)于天線的空間要求也比期望的嚴(yán)格。如果只能使用較小空間，操作頻帶的移動(dòng)范圍可能仍太小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是通過(guò)新的且有利的方式，實(shí)現(xiàn)小尺寸的可調(diào)節(jié)天線。根據(jù)本發(fā)明 的天線的特征在獨(dú)立權(quán)利要求I中予以說(shuō)明。根據(jù)本發(fā)明的天線組件特征在獨(dú)立權(quán)利要求5中予以說(shuō)明。本發(fā)明的一些有利實(shí)施例在其他權(quán)利要求中給出。
本發(fā)明的基本構(gòu)思如下將天線實(shí)現(xiàn)為單極型。在沿著其輻射器導(dǎo)線的大約中途位置，存在調(diào)節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)線從該點(diǎn)分岔至天線的調(diào)節(jié)電路。調(diào)節(jié)電路包括開(kāi)關(guān)和可由開(kāi)關(guān)選擇的連接到地的可供選擇的電抗元件。當(dāng)電抗元件被改變時(shí)，整個(gè)輻射器的電長(zhǎng)度和諧振頻率改變，在這種情形下，相應(yīng)的操作頻帶移動(dòng)。如果天線被制成雙頻帶天線，上述操作頻帶是它們中較低的一個(gè)。例如，較高操作頻帶又是基于通過(guò)相同輻射器導(dǎo)線和可能的單獨(dú)寄生輻射器實(shí)施的輻射縫隙。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)是，低于頻率IGHz的天線的操作頻帶可以在比相應(yīng)的已知天線中的范圍更寬的范圍內(nèi)移動(dòng)。這是由于天線的調(diào)節(jié)點(diǎn)位于在距離其饋送端的特定最小距離處的單極輻射器中。本發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)是，在無(wú)線電設(shè)備內(nèi)的天線所需要的空間較小。


下文具體描述本發(fā)明。在描述中，將參考附圖，其中
圖I呈現(xiàn)了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的可調(diào)節(jié)天線的示例，
圖2呈現(xiàn)了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的可調(diào)節(jié)天線的第二示例，
圖3呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)節(jié)天線的示例，
圖4呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的天線的調(diào)節(jié)電路的示例，
圖5呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)節(jié)天線的第二示例，以及 圖6呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的天線的頻帶特性的示例。
具體實(shí)施例方式已經(jīng)結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)的描述對(duì)圖I和2進(jìn)行了描述。在圖3中，存在根據(jù)本發(fā)明的天線的一個(gè)示例。天線位于無(wú)線電設(shè)備的電路板PCB的一端。輻射導(dǎo)線是電介質(zhì)天線框FRM的導(dǎo)電涂層，此處，電介質(zhì)天線框FRM是具有相對(duì)薄的壁的盒子?？騀RM和輻射導(dǎo)線構(gòu)成了天線組件300，其被附著在接地平面GND所位于的電路板的表面上。在圖中，為了清楚起見(jiàn)，將天線組件繪制成與電路板分開(kāi)。在示例中，天線具有兩個(gè)操作頻帶，其較低的一個(gè)基于單極輻射器310的導(dǎo)線的諧振。天線的饋送點(diǎn)FP位于單極輻射器310的一端，此處，該端被稱為第一端。中間導(dǎo)線315從單極輻射器分岔到天線的調(diào)節(jié)電路340。在本描述中和權(quán)利要求中，分岔點(diǎn)被稱為天線的調(diào)節(jié)點(diǎn)AP。調(diào)節(jié)電路位于天線框FRM的內(nèi)部空間中的電路板PCB上。因此，中間導(dǎo)線315的一部分在電路板上。調(diào)節(jié)點(diǎn)將所討論的輻射導(dǎo)線分成兩部分，第一部分311在第一端和調(diào)節(jié)點(diǎn)之間，并且第二部分312在調(diào)節(jié)點(diǎn)和尾端之間。接地平面的邊緣在天線組件300的旁邊?？商鎿Q地，至少在某種程度上，接地平面能夠擴(kuò)展到天線組件下面。調(diào)節(jié)電路340原理上與圖2中的電路類似。因此，其包括多路開(kāi)關(guān)SW和在其每個(gè) 換向端子和接地平面或接地GND之間的電抗元件X1-XN。將開(kāi)關(guān)的公共端子通過(guò)充當(dāng)ESD保護(hù)器的LC電路，連接至所述調(diào)節(jié)點(diǎn)AP。因此，取決于開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，每次一個(gè)電抗元件是在調(diào)節(jié)點(diǎn)和接地之間的電路的部分。通過(guò)控制開(kāi)關(guān)而改變電抗元件，改變了該天線的諧振頻率，其對(duì)應(yīng)于較低操作頻帶，從而改變?cè)摬僮黝l帶的位置。在本發(fā)明中重要的是，調(diào)節(jié)點(diǎn)AP不正好處于輻射導(dǎo)線的第一端或尾端。在圖3中，調(diào)節(jié)點(diǎn)位于大約沿輻射器導(dǎo)線的中途位置。更一般而言，可以說(shuō)，沿著輻射導(dǎo)線的中間線測(cè)量的調(diào)節(jié)點(diǎn)與饋送點(diǎn)FP的距離為
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)節(jié)天線包括接地平面(GND)、在其第一端具有饋送點(diǎn)(FP)的單極型輻射器(310 ；510)以及具有至少兩個(gè)電抗元件(Xl-XN)和多路開(kāi)關(guān)(SW)的調(diào)節(jié)電路(340 ；540)，通過(guò)所述多路開(kāi)關(guān)(SW)，毎次可以將ー個(gè)電抗元件連接為所述天線的調(diào)節(jié)點(diǎn)(AP)和所述接地平面之間的電路的一部分以將所述天線的操作頻帶設(shè)置到期望位置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)點(diǎn)(AP)位于沿著輻射器導(dǎo)線的中間線測(cè)量的距離所述饋送點(diǎn)(FP)0.1 I ··· 0.9 ￡的所述單極輻射器中，I是所述中間線的長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可調(diào)節(jié)天線，其特征在干，將被設(shè)置的所述操作頻帶低于IGHz頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可調(diào)節(jié)天線，其單極輻射器(310)構(gòu)成第一(SLl)和第二(SL2)輻射縫隙以實(shí)現(xiàn)所述天線的較高操作頻帶，其特征在于，所述調(diào)節(jié)點(diǎn)(AP)位于所述第一輻射縫隙(SLl)所處的所述單極輻射器的區(qū)域和所述第二輻射縫隙(SL2)所處的區(qū)域之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可調(diào)節(jié)天線，其特征在于，將所述調(diào)節(jié)點(diǎn)連接至所述調(diào)節(jié)電路的中間導(dǎo)線(315 ；515)被設(shè)計(jì)成充當(dāng)具有特定值的電感，以優(yōu)化所述操作頻帶的移動(dòng)。
5.一種用于實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)天線的天線組件(300)，所述組件包括電介質(zhì)物體(FRM)以及在其表面上的單極型輻射器(310)以實(shí)現(xiàn)所述天線的較低操作頻帶，在所述輻射器的第一端，存在所述天線的饋送點(diǎn)(FP)，其特征在干，在所述輻射器中，存在所述天線的調(diào)節(jié)點(diǎn)(AP)，將被連接至天線的調(diào)節(jié)電路的中間導(dǎo)線(315)從所述調(diào)節(jié)點(diǎn)分岔，并且所述調(diào)節(jié)點(diǎn)與所述饋送點(diǎn)(FP)的距離是沿著輻射器導(dǎo)線的中間線測(cè)量的0.1 …0.9 ￡’ ￡是所述中間線的長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線組件,其特征在于,其進(jìn)ー步包括從其一端連接至接地平面以加寬所述天線的較高操作頻帶的寄生元件(320)。
全文摘要
一種特別意圖用于移動(dòng)終端的可調(diào)節(jié)單極天線。在沿單極輻射器(310)的大約中途位置，存在調(diào)節(jié)點(diǎn)(AP)，導(dǎo)線(315)從該調(diào)節(jié)點(diǎn)分岔到天線的調(diào)節(jié)電路(340)。調(diào)節(jié)電路包括開(kāi)關(guān)(SW)和可由開(kāi)關(guān)選擇的連接到地(GND)的可供選擇的電抗元件(X1-XN)。當(dāng)電抗元件被改變時(shí)，整個(gè)輻射器的電長(zhǎng)度和諧振頻率改變，在這種情形下，相應(yīng)的操作頻帶移動(dòng)。如果天線被制造成雙頻帶天線，上述操作頻帶是它們中較低的一個(gè)。例如，較高操作頻帶又是基于由相同輻射器導(dǎo)線和可能的單獨(dú)寄生輻射器(320)所實(shí)現(xiàn)的輻射縫隙(SL1，SL2)。低于1GHz頻率的天線的操作頻帶能夠在比相應(yīng)的已知天線中更寬的范圍內(nèi)移動(dòng)。
文檔編號(hào)H01Q1/22GK102714347SQ201080049763
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
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