專利名稱：能夠進行多帶mimo操作的無線裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線手持裝置領域，且總體來說涉及需要發(fā)射和接收電磁波信號的無線便攜裝置。
本發(fā)明的目的是提供一種無線手持或便攜裝置(例如但不限于移動電話、智能電話、PDA、MP3播放器、頭戴耳機、USB道爾芯片(USB dongle)、膝上型計算機、游戲裝置、數(shù)字相機、平板PC、PCMCIA或卡總線32卡或總體上多功能無線裝置)，所述裝置不需要通過大型或笨重的天線元件便可在MIMO (Multiple Input Multiple Output,多輸入多輸出)系統(tǒng)中發(fā)射和接收電磁波信號。所述無線手持或便攜裝置(下文中也稱為無天線式無線手持或便攜裝置)還能夠在電磁頻譜的兩個或兩個以上的頻帶中提供MMO操作，在這種情況下，無線電性能是增強的、針對外部效應和/或所述無線裝置的鄰近組件所具備的穩(wěn)健性有所增加，且/或與用戶的交互減少。
本發(fā)明的另一目的涉及一種方法，能夠在電磁頻譜的兩個或兩個以上的頻帶下在無線手持或便攜裝置中實現(xiàn)MMO操作，并且不需要使用大型和/或笨重的天線元件。這種方法可以增強無線電性能、增加針對外部效應和/或無線裝置的鄰近組件所具備的穩(wěn)健性，且/或減少與用戶的交互。
背景技術：
無線手持或便攜裝置通常針對一或一以上蜂窩通信標準和/或無線連接標準和/或廣播標準發(fā)射和/或接收電磁波信號，其中每種標準在一或一以上頻帶中被分配，并且所述頻帶包含在電磁頻譜的一或一以上區(qū)域內(nèi)。為了發(fā)射和/或接收電磁波信號，典型的無線手持或便攜裝置必須包含一輻射系統(tǒng)，所述輻射系統(tǒng)能夠以可接受的無線電性能(例如，在輸入阻抗水平、阻抗帶寬、增益、效率或輻射模式方面)在一或一以上頻帶中操作。此夕卜，在無線手持或便攜裝置內(nèi)集成輻射系統(tǒng)，必須要能有效確保無線裝置本身可以實現(xiàn)良好的無線電性能(例如在輻射功率、接收功率或靈敏度方面)。
為了實現(xiàn)良好的無線連接，還需要有高效率。輻射系統(tǒng)的另一常見設計規(guī)范是相對于典型的50歐姆阻抗的電壓駐波比(VSWR)，在例如移動電話的情況下，所述電壓駐波比通常預期低于VSWR ( 4，或者優(yōu)選低于VSWR ( 3，并且總體上盡可能接近VSWR=I。
在本文中，“阻抗帶寬”這個表達應當被解釋為是指無線手持或便攜裝置和輻射系統(tǒng)符合某些規(guī)范的頻率區(qū)域，這取決于無線裝置所適用的服務。例如，對于適于發(fā)射和接收蜂窩通信標準的信號的裝置來說，相對阻抗帶寬至少為5%(并且更優(yōu)選不小于8%、10%、15%、20%或30%)并且效率不低于30% (有利的是不低于40%，更有利的是不低于50% )的輻射系統(tǒng)可能是優(yōu)選的。此外，在對應頻率區(qū)域內(nèi)輸入返回損失為3dB或更好，可能是優(yōu)選的。
對于有待集成在無線手持或便攜裝置中的輻射系統(tǒng)的其它需求集中于盡可能減小尺寸和制造成本。因此，期望輻射系統(tǒng)的體積較小，占據(jù)的空間盡可能小，以便于在裝置內(nèi)集成其它服務和功能性，并且在裝置內(nèi)集成其它電子組件。此外，所述輻射系統(tǒng)必須有成本效益。
對于集成在無線手持或便攜裝置中的輻射系統(tǒng)的其它要求集中于盡可能降低特定吸收率(Specific Absorption Rate, SAR)。
更重要的通常是輻射系統(tǒng)的穩(wěn)健性，這意味著輻射系統(tǒng)不會在裝置受到少量沖擊后就改變特性。
由于發(fā)射和/或接收電磁波信號的需要，無線手持或便攜裝置內(nèi)的空間專用于集成輻射系統(tǒng)。但是，輻射系統(tǒng)，特別是集成在輻射系統(tǒng)中的天線元件，期望體積較小，以便在裝置內(nèi)占據(jù)的空間盡可能小，這樣既能減小無線裝置的尺寸，又能集成另外的特定組件和功能性。例如，有時候減小在輻射系統(tǒng)中集成的天線元件的厚度特別方便，可以制造比較薄的裝置和/或有多個主體的裝置，例如翻蓋或滑蓋型裝置，包含兩個或兩個以上可以移位、折疊或彼此扭轉(zhuǎn)的零件。但是，已知輻射系統(tǒng)的尺寸(主要取決于天線元件的尺寸)與其性能之間一般存在物理折中。也就是說，一般來說，例如天線元件的面積或厚度方面的尺寸如果減小，會導致它的性能降低。
這在無線手持或便攜裝置是多功能無線裝置的情況下甚至更加關鍵。共同擁有的第W02008/009391號專利申請公開案和第US2008/0018543號專利申請公開案描述了一種多功能無線裝置。所述申請案，第W02008/009391號公開案和第US2008/0018543號公開案的整個揭示內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
除了在可接受的電磁表現(xiàn)、小尺寸、減小的成本和與人體的有限交互(例如，SAR)方面的要求之外，在設計輻射系統(tǒng)時進一步考慮的其它方面是致力于簡化制造過程。現(xiàn)有技術當前的一局限在于，一般來說輻射系統(tǒng)，即天線系統(tǒng)，是針對每種特定的無線手持或便攜裝置平臺定制的。每種無線手持或便攜裝置平臺的機械架構是不同的，并且可供天線使用的體積很大程度上取決于無線手持或便攜裝置平臺的形狀因子，和嵌入到裝置中的多個組件(例如，顯示器、鍵盤、電池、連接器、相機、閃光燈、揚聲器、芯片組、存儲器裝置等等)的布置。因此，裝置內(nèi)的天線大多數(shù)是針對每種型號特別設計的，因而成本較高，并且上市時間延遲。
此外，集成在無線手持或便攜裝置中的輻射系統(tǒng)必須為需要高數(shù)據(jù)速率的新出現(xiàn)的應用(例如，HDTV流式傳輸、實時的視頻會議、交互游戲、VoIP等等)提供足夠的帶寬。但是，與蜂窩通信標準、無線連接標準和廣播標準相關聯(lián)的帶寬已經(jīng)是分配好了的，并且主要因為眾所周知的電磁頻譜限制而無法增加帶寬。在這個意義上，ΜΜ0(多輸入多輸出)技術看起來是一種特別有前景的解決方案，能夠增加前述新出現(xiàn)的應用所需要的數(shù)據(jù)速率，并且不需要增加所述帶寬。因此，由于眾所周知在MIMO系統(tǒng)中信道的容量與配對的天線的數(shù)目成正比(即，發(fā)射器中有兩個天線(M = 2)，接收器中有兩個天線(M = 2)，使得MMO階(M)的MMO系統(tǒng)(MXM)等于2，這意味著MMO系統(tǒng)的信道容量相對于SISO系統(tǒng)(單輸入單輸出)提供的信道容量能夠增加大約一倍，SISO系統(tǒng)是由發(fā)射器中的單個天線(M=D和接收器中的單個天線(M= I)構成的，MIMO技術是基于在發(fā)射器和接收器中使用多個天線，以便獲得所述期望的數(shù)據(jù)速率。如上所述，在小型無線裝置中集成單個多帶天線(它能夠在至少兩個頻帶中實現(xiàn)操作，并且無線電性能可以接受)很麻煩，因為這受到無線手持或便攜裝置平臺的物理限制的嚴重局限，因此從單天線系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到多天線MMO系統(tǒng)變得很難。
文獻中揭示的用于提供集成了 MMO技術的無線手持或便攜裝置的現(xiàn)有技術解決方案通常是基于尺寸與操作波長相當?shù)奶炀€元件(A.A.H.Azremi, M.Kyro, J.1lvonen, J.Holopainen, S.Ranvier, C.1cheln, P.Vainikainen,“用于移動終端上的MIMO通信和無線電尋找的五個兀件的反轉(zhuǎn) F 天線陣列(Five-element Inverted-F Antenna Array for ΜΙΜΟCommunications and Radio-finding on Mobile Terminal,拉夫堡天線與傳播會議，2009年11月，英國拉夫堡，PP.557-560) ”;Z.Li, Z.Du, K.Gong, “用于自適應MIMO系統(tǒng)的緊湊型的可重新配置的天線陣列(Compact Reconfigurable Antenna Array for Adaptive MIMOsystems,《IEEE天線與無線傳播通訊》,第8卷,2009年,pp.1317-1320) ”)。這個局限性導致無法布置很多天線元件，因為一方面無線手持或便攜裝置中的可用空間是有限的，另一方面由于可用空間有限導致天線元件之間的靠近，會出現(xiàn)不理想的耦合效應。
因此，在無線手持或便攜裝置中布置若干常規(guī)手持機天線元件以便提供MIMO能力會變得很難，因為通常天線將占據(jù)過多空間且/或放置得彼此過于靠近。已知減小天線的尺寸會對可獲得的帶寬和輻射效率造成損失，可獲得的帶寬和輻射效率可能嚴重地下降到特定應用(例如，蜂窩通信)要求的最小值以下。在這個意義上，會出現(xiàn)折中，因為小型天線在集成在包括MMO技術的無線手持或便攜裝置中時是優(yōu)選的，但是同時，這些元件必須提供良好的無線電性能，才能保留MMO技術的益處。
現(xiàn)有技術中已經(jīng)描述了一些使天線元件的尺寸減小且/或使天線元件的多帶表現(xiàn)優(yōu)化的技術。但是，現(xiàn)有技術揭示的輻射結構仍然依賴于激發(fā)天線元件上的輻射模式(第US2007/0152886號專利申請公開案，第US2008/0042909號專利申請公開案)，因此，將其尺寸設置成與操作波長相當。
在這個意義上，現(xiàn)有技術提供的用作無線手持或便攜裝置的MMO解決方案的天線兀件(A.A.H.Azremi, M.Kyro, J.1lvonen, J.Holopainen, S.Ranvier, C.1cheln, P.Vainikainen, “用于移動終端上的MIMO通信和無線電尋找的五個元件的反轉(zhuǎn)F天線陣列(Five-element Inverted-F Antenna Array for MIMO Communications andRadio-finding on Mobile Terminal,拉夫堡天線與傳播會議,2009年11月，英國拉夫堡，pp.557-560) ”;Z.Li, Z.Du, K.Gong, “用于自適應MMO系統(tǒng)的緊湊型的可重新配置的天線陣列(Compact Reconfigurable Antenna Array for Adaptive MIMO systems,《IEEE天線與無線傳播通訊》，第8卷，2009年，pp.1317-1320)”)主要是在高頻區(qū)域中的頻率下操作，其中操作波長很小，足以允許將若干四分之一波長天線元件集成到無線手持或便攜裝置中。因此，這些方案仍然是基于天線的解決方案，因為輻射的主要部分是由天線元件提供的。
此外，在天線元件的諧振頻率下操作的輻射結構通常對于以下各項非常敏感:夕卜部效應(例如，構成無線手持或便攜裝置的塑料或電介質(zhì)罩殼的存在)；無線手持或便攜裝置的放置在天線元件附近乃至下方的組件(例如但不限于揚聲器、麥克風、連接器、顯示器、屏蔽罩、振動模塊、電池或電子模塊或子系統(tǒng))的存在；和/或無線手持或便攜裝置的用戶的存在。
其它一些嘗試是集中于不需要復雜的幾何形狀但是仍然能提供某種程度的微型化的天線元件(因為使用的是不在無線手持或便攜裝置的操作的一或一以上頻率范圍中諧振的天線兀件)，包括:M.Kyro, M.Mustonen, C.1cheln, P.Vainikainen, “用于 DVB-H 終端的雙元件天線(Dual-Element Antenna for DVB-H Terminal),拉夫堡天線與傳播會議，2008 年 3 月，英國拉夫堡，pp.265-268” ；S.K.Chaudhury, H.J.Chaloupka, A.Ziroff, “用于移動終端的新穎的 MIMO 天線(Novel MIMO Antennas for Mobile Terminals,第 38 屆歐洲微波會議論文集，2008年10月，荷蘭阿姆斯特丹，pp.1751-1754) ” ；S.K.Chaudhury, W.L.Schroeder, H.J.Chaloupka, “基于移動電話底座的特性模式的多天線概念(MultipleAntenna Concept Based on Characteristic Modes ofMobile Phone Chassis，，,第二屆歐洲天線與傳播會議，EuCAP2007,愛丁堡，pp.1-6) ”。
(Μ.Κ-Υ ' , Μ.Mustonen, C.1cheln, P.Vainikainen, “用于 DVB-H 終端的雙兀件天線(Dual-Element Antenna for DVB-H Terminal),拉夫堡天線與傳播會議，2008 年 3 月，英國拉夫堡，PP.265-268”)中提供的解決方案是基于前述概念。但是，這種方案實現(xiàn)了在DVB-H和LTE700通信標準下進行的操作，這些通信標準處于非常低頻的區(qū)域中，這顯然限制了這些天線元件在無線手持或便攜裝置中的集成。雖然實現(xiàn)了某種程度上的小型化，但是這種解決方案不足以在這些天線元件之間實現(xiàn)低相關性和低耦合性或高隔離度。
由于這些限制，雖然前一種解決方案的MMO性能可能足以用于接收電磁波信號，但是天線元件仍然無法為蜂窩通信標準提供充分的MIMO表現(xiàn)(例如，在輸入返回損失或增益方面)，因為蜂窩通信標準還要求以電磁波信號的形式發(fā)射大量功率。
同時，這些提供了對電磁波信號的合適發(fā)射和接收的解決方案(S.K.Chaudhury, H.J.Chaloupka, A.Ziroff, “用于移動終端的新穎的 MIMO 天線(NovelMIMO Antennas for Mobile Terminals,第38屆歐洲微波會議論文集,2008年10月，荷蘭阿姆斯特丹，PP.1751-1754) ”;S.K.Chaudhury,ff.L.Schroeder, H.J.Chaloupka, “基于移動電話底座的特性模式的多天線概念(Multiple Antenna Concept Based on CharacteristicModes of Mobile Phone Chassis”,第二屆歐洲天線與傳播會議，EuCAP 2007,愛丁堡,pp.1-6)都限于單個頻帶的操作。
因此，用于例如移動電話或手持機的MMO功能的無線裝置的天線需要保持某個尺寸，才能在若干頻帶的整個帶寬內(nèi)操作。即使將幾個中等尺寸的天線配合在手持機內(nèi)部，也存在另外一難題，就是要怎樣確保這多個天線充分地不耦合且不相關才能受益于MMO增益。這個難題在系統(tǒng)必須在多個頻帶下操作時更加嚴重，因為天線的性能在很大程度上取決于天線尺寸與波長的關系，這無疑使得在減小的空間中實現(xiàn)多帶操作更加困難。
共同待決的第W02010/015364號專利申請公開案(其整個揭示以引用的方式并入本文中)揭示了一種不需要天線元件來進行多帶操作的無線手持或便攜裝置。這種解決方案是有利的，因為有更多的空間可以用來集成其它無線手持組件，例如電池、顯示器、揚聲器、前端模塊等等。但是，由于接地平面充當主要輻射器，所以似乎可能更加難以提供充分不相關的電流路徑以便保留MIMO技術的益處。
如上所述，當前無線手持或便攜裝置的另一局限性涉及以下事實:無線裝置中的輻射結構的天線元件的設計和集成通常是針對每一裝置定制的。如果形狀因子或平臺不同，或裝置的功能塊的分布不同，將不得不幾乎從頭重新設計天線元件和其在裝置內(nèi)部的集成。
出于至少上述原因，無線裝置制造商將專用于集成輻射結構特別是天線元件的體積視為向無線手持或便攜裝置提供無線能力而必須支付的費用。
為了解決上述局限性，本專利申請案揭示了一種基于小型輻射升壓器(在例如上文參照的第W02010/015364號專利申請公開案中揭示的類型的升壓器；還參照第W02010/015365號專利申請公開案，涉及使用輻射升壓器的無天線的無線裝置；W02010/015365的整個揭示以引用的方式并入本文中)的新的解決方案，和這些升壓器對于無線手持或便攜裝置內(nèi)部的MIMO系統(tǒng)的布置，這受益于升壓器的體積減小，從而可以實現(xiàn)能夠進行適合于若干無線手持或便攜裝置平臺的多帶操作的標準化解決方案。發(fā)明內(nèi)容
一種根據(jù)本發(fā)明的無天線式無線手持或便攜裝置集成了一或一以上輻射升壓器，這些輻射升壓器能夠在兩種、三種、四種或更多種蜂窩通信標準(例如，GSM 850、GSM 900、GSM 1800、GSM 1900、UMTS, HSDPA, CDMA 850、CDMA 900、CDMA 1800、CDMA 1900、W-CDMA,LTE、CDMA2000、TD-SCDMA等等)、無線連接標準(例如，WiF1、IEEE802.11標準、藍牙、ZigBee,UffB,WiMAX,WiBro或其它高速標準)和/或廣播標準(例如，F(xiàn)M、DAB、XDARS、SDARS、DVB-H、DMB、T-DMB或其它相關數(shù)字或模擬視頻和/或音頻標準)中在無線手持或便攜裝置中進行MMO操作，每種標準在一或一以上頻帶中得到分配，并且所述頻帶包含在電磁頻譜的一、兩個、三個或更多個頻率區(qū)域中。
“無天線式無線手持或便攜裝置”這個術語只在本文檔的上下文中使用，表示集成了輻射升壓器。所屬領域的技術人員不會把所述輻射升壓器視為“天線”，主要是因為這些輻射升壓器的獨立的無線電表現(xiàn)其實很差。
在本文檔的上下文中，頻帶優(yōu)選指代特定的通信標準、無線連接標準或廣播標準所使用的某一范圍的頻率，而頻率區(qū)域優(yōu)選指代電磁頻譜的連續(xù)頻率集。例如，在從1710MHz到1880MHz的頻帶中分配GSM 1800標準，而在從1850MHz到1990MHz的頻帶中分配GSM 1900標準。在GSM 1800和GSM 1900標準下操作的無線裝置必須具有一能夠在從1710MHz到1990MHz的頻率區(qū)域中操作的輻射系統(tǒng)。再舉一例子，在GSM 1800標準和UMTS標準(在從1920MHz到2170MHz的頻帶中分配)中操作的無線裝置必須具有一能夠在兩個分開的頻率區(qū)域中操作的輻射系統(tǒng)。
在這種意義上，在兩種、三種、四種或更多種蜂窩通信標準、無線連接標準和/或廣播標準中的MMO操作直接指代在兩個或兩個以上頻帶中的MMO操作。
同時，在兩個或兩個以上頻帶中進行MMO操作，需要必須能夠在至少兩個共用頻帶下進行操作的組合式輻射系統(tǒng)。例如，根據(jù)本發(fā)明的能夠進行多帶MMO操作的無線手持或便攜裝置包含至少兩個輻射系統(tǒng)。所述至少兩個輻射系統(tǒng)能夠在至少第一頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號，并且所述輻射系統(tǒng)中的至少兩個能夠在至少第二頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號。
具有共用頻帶的輻射系統(tǒng)的數(shù)目決定特定共用頻帶的MMO階(MMO order)(即，MIMO系統(tǒng)可以對于不同操作頻帶具有不同MMO階)。
根據(jù)本發(fā)明的能夠進行多帶MMO操作的無天線或大體上無天線的無線手持或便攜裝置可以具有塊狀糖形狀，這意味著這種裝置的配置是由單個主體提供。這種裝置也可以具有兩個主體的配置，例如翻蓋、翻轉(zhuǎn)型、旋轉(zhuǎn)型或滑蓋結構。在其它一些情況下，所述裝置的配置可以包括三個或三個以上主體。所述裝置可以另外或替代地具有扭轉(zhuǎn)配置，其中主體部分(例如，具有屏幕)可以扭轉(zhuǎn)(即，圍繞優(yōu)選不平行的兩個或兩個以上旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn))。此外，本發(fā)明可以實現(xiàn)全新的形狀因子，例如由塑料、可伸展和/或可折疊材料制成的>J-U ρ α裝直。
對于薄型和/或配置上包括兩個或兩個以上主體的無線手持或便攜裝置來說，對于天線元件的最大高度的要求非常嚴格，因為裝置的兩個或兩個以上主體中的每一個的最大厚度可能限于5、6、7、8或9mm。本文中揭示的技術使得無線手持或便攜裝置能夠增強MMO無線電性能，方法是通過集成輻射升壓器而不是一個或一個以上天線元件來提供MIMO能力，因而解決了與這類裝置相關聯(lián)的空間限制問題。
在本文檔的上下文中，無線手持或便攜裝置的厚度如果小于14_但優(yōu)選小于13mm、12mm、11mm、10mm>9mm或8mm,則可以被視為是薄型的。
根據(jù)本發(fā)明， 無天線式無線手持或便攜裝置包括至少五個功能塊較為有利:用戶界面模塊、處理模塊、存儲器模塊、通信模塊和功率管理模塊。用戶界面模塊包括顯示器，例如高解析度LCD、OLED或等效的裝置，這是一個消耗能量的模塊，大多數(shù)能量消耗一般是因為背光的使用。用戶界面模塊還可以包括例如小鍵盤(keypad)和/或觸摸屏，和/或嵌入式手寫筆。處理模塊例如包括微處理器或CPU，還有相關聯(lián)的存儲器模塊，這也是重要的功率消耗源。第四個消耗能量的模塊是通信模塊，主要組成部分是輻射系統(tǒng)。無天線式無線手持或便攜裝置的功率管理模塊包含一能量源(例如但不限于是電池或燃料電池)和一管理裝置能量的功率管理電路。
根據(jù)本發(fā)明，能夠進行多帶MMO操作的無天線式無線手持或便攜裝置的通信模塊包含至少MIMO系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的MIMO系統(tǒng)包括福射系統(tǒng)，這個福射系統(tǒng)包含福射結構，所述輻射結構包括接地平面、輻射升壓器和內(nèi)部端口。所述輻射系統(tǒng)進一步包括外部端口，和包含第一端口和第二端口的射頻系統(tǒng)。所述MIMO系統(tǒng)進一步包含MIMO模塊、MIMO內(nèi)部端口和MMO外部端口。
所述輻射系統(tǒng)和所述MIMO模塊是MIMO系統(tǒng)的兩個主要的區(qū)塊。所述輻射系統(tǒng)負責發(fā)射和接收一些載運信息信號的電磁波，而MMO模塊負責既處理兩個或兩個以上輻射系統(tǒng)接收到的信號，又處理基帶處理器產(chǎn)生的信號，這些信號接著由至少一個輻射系統(tǒng)發(fā)射。輻射系統(tǒng)的外部端口用于將所述輻射系統(tǒng)連接到MMO模塊上的MMO內(nèi)部端口，也就是說，MMO模塊的內(nèi)部端口的數(shù)目與MMO系統(tǒng)中的輻射系統(tǒng)的數(shù)目相同。MMO模塊的外部端口連接到基帶處理器，這個基帶處理器負責產(chǎn)生信息信號。
輻射系統(tǒng)包括至少一個輻射結構。在一些實施例中，所述輻射系統(tǒng)進一步包括射頻系統(tǒng)，和外部端口，用于將輻射系統(tǒng)連接到MMO模塊上的MMO內(nèi)部端口。根據(jù)本發(fā)明，至少一個輻射結構包含至少一個輻射升壓器和一接地平面。在一些實施例中，輻射結構包括天線元件。輻射升壓器在接地平面上激發(fā)一輻射模式或一些輻射模式，這個或這些輻射模式會在所述接地平面上誘發(fā)輻射電流。包含所述輻射升壓器的所述輻射結構通過其內(nèi)部端口連接到射頻系統(tǒng)上。在一些實施例中，所述射頻系統(tǒng)改變所述輻射結構的輸入阻抗，例如為了進行阻抗匹配，或者為了寬帶操作，或者為了這兩項操作。在一些實施例中，射頻系統(tǒng)組合或分裂由兩個或兩個以上輻射升壓器激發(fā)的一個或一個以上輻射模式所產(chǎn)生的電流。在其它一些實施例中，射頻系統(tǒng)有助于減少由兩個或兩個以上輻射系統(tǒng)發(fā)射或接收的信號之間的相關。在另外一些實施例中，特定輻射系統(tǒng)的射頻系統(tǒng)用于實現(xiàn)兩種效果，即，在至少一頻帶中的阻抗匹配，和由所述特定輻射系統(tǒng)發(fā)射或接收的射頻信號與由其它輻射系統(tǒng)發(fā)射或接收的射頻信號之間的低相關。
在本文檔中，接地平面的輻射模式是指所述接地平面上的遵循一個主要方向的輻射電流分布。在一些情況下，這個主要方向是接地平面的最長邊的方向。輻射電流分布決定輻射結構的效率和輻射模式。根據(jù)本發(fā)明，有MMO功能的無線手持或便攜裝置的接地平面尺寸與操作自由空間波長相當或比后者更大，使得所述電流可以在被輻射升壓器激發(fā)時有效地進行輻射。本發(fā)明中的接地平面產(chǎn)生的輻射使得可以使用多個輻射升壓器形式的電磁輻射較少的元件，這些輻射升壓器本身將不會有效地進行輻射，因為它們比操作自由空間波長小很多，即，輻射升壓器本身的特征就是獨立無線電表現(xiàn)很差。在本發(fā)明中，為達到有利的效果，輻射升壓器的位置和類型經(jīng)過設計，可以實現(xiàn)良好的輻射效率，還有兩個或兩個以上輻射系統(tǒng)發(fā)射或接收的多個信號之間的低相關性。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的MMO系統(tǒng)包括至少兩個能夠在電磁頻譜的至少兩個頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號的輻射系統(tǒng):第一頻帶和第二頻帶，其中優(yōu)選第一頻帶的中央頻率低于第二頻帶的中央頻率。所述兩個或兩個以上輻射系統(tǒng)中的每一個包含輻射系統(tǒng)，所述輻射系統(tǒng)包括:至少一個接地平面，所述至少一個接地平面包含至少一個連接點；至少一個輻射升壓器，用于耦合由所述至少一個接地平面提供/接收的電磁能量，這個輻射升壓器包含至少一個連接點；以及至少一個內(nèi)部端口。所述內(nèi)部端口限定在所述輻射升壓器的連接點與所述至少一個接地平面的至少一個連接點中的一個連接點之間。雖然不同輻射系統(tǒng)的接地平面可以例如通過不同的導電結構來實施，但是在一些優(yōu)選實施例中，兩個或兩個以上輻射系統(tǒng)共用接地平面的相同導電結構。例如，根據(jù)本發(fā)明的無線手持或便攜裝置(即移動電話或手持機)嵌入了多個輻射系統(tǒng)，其包含一個或一個以上輻射升壓器，這些輻射升壓器共用印刷電路板(PCB)內(nèi)的接地平面層的形式的相同接地平面。所述兩個或兩個以上輻射系統(tǒng)進一步各包括一射頻系統(tǒng)與一外部端口。MMO系統(tǒng)進一步包括MMO模塊，所述MMO模塊包含至少兩個MMO內(nèi)部端口和一 MMO外部端口。每個輻射系統(tǒng)包含一外部端口，用于將輻射系統(tǒng)連接到MIMO模塊上的內(nèi)部端口。在這個意義上，與至少兩個輻射系統(tǒng)相關聯(lián)的兩個外部端口各連接到MMO模塊的至少兩個內(nèi)部端口中的不同的內(nèi)部端口上。
在本文檔中，輻射結構的端口被稱作內(nèi)部端口 ；而輻射系統(tǒng)的端口被稱作外部端口。在這個上下文中，術語“內(nèi)部”和“外部”在指代端口時只用來區(qū)分輻射結構的端口與輻射系統(tǒng)的端口，并不帶有這個端口是否能從外部接近的含義。
在一些實施例中，所述能夠進行多帶MMO操作的無天線式無線手持或便攜裝置的輻射系統(tǒng)包括輻射結構，其包含:至少一個接地平面，所述至少一個接地平面包含至少一個連接點；至少兩個輻射升壓器，所述/每個輻射升壓器包含連接點；以及至少兩個內(nèi)部端□。
射頻系統(tǒng)包括:連接到輻射結構的至少一個內(nèi)部端口中的每一個上的端口(即，端口數(shù)目與輻射結構中的內(nèi)部端口的數(shù)目相同)；以及連接到輻射系統(tǒng)的外部端口上的端口。所述射頻系統(tǒng)包括電路，所述電路可以改變輻射結構的阻抗，在輻射系統(tǒng)的至少兩個操作頻帶中為輻射系統(tǒng)實現(xiàn)阻抗匹配。
所述MMO模塊包括連接到輻射系統(tǒng)的至少一個外部端口中的每一個上的內(nèi)部端口( S卩，每個輻射系統(tǒng)中，內(nèi)部端口的數(shù)目與外部端口的數(shù)目相同)。MIMO模塊的端口的“內(nèi)部”和“外部”的名稱并不帶有端口是否可以從所述模塊的外部接近的含義。
在一些實施例中，所述輻射系統(tǒng)能夠在電磁頻譜的至少兩個、三個、四個、五個或更多個頻帶中操作，所述頻帶允許分配蜂窩通信標準、無線連接和/或廣播服務的一個或多個標準。
在一些實施例中，輻射系統(tǒng)的操作頻率區(qū)域(例如，第一和/或第二頻率區(qū)域)優(yōu)選是以下各項中的一個(或者包含在以下各項中的一個內(nèi)):470-858MHz、698-890MHz、746-787MHz、824 - 960MHz、1710 - 2170MHz,2.4-2.5GHz、3.4-3.6GHz、4.9 - 5.875GHz 或3.1 - 10.6GHz。
在一些實施例中，輻射結構包括兩個、三個、四個、五個、六個或更多個輻射升壓器，所述輻射升壓器中的每一個包含連接點，并且所述連接點中的每一個連同所述至少一個接地平面的連接點一起限定了輻射結構的內(nèi)部端口。因此，在一些實施例中，輻射結構包括兩個、三個、四個、五個、六個或更多個輻射升壓器，并且相應地包括兩個、三個、四個、五個、六個或更多個內(nèi)部端口。
在其它實施例中，輻射系統(tǒng)包括第二外部端口，并且射頻系統(tǒng)包括額外的端口，所述額外的端口連接到所述第二外部端口。也就是說，輻射系統(tǒng)具有兩個外部端口。
本發(fā)明一方面涉及使用輻射結構的接地平面作為有效的輻射器在無線手持或便攜裝置的兩個或兩個以上操作頻帶中實現(xiàn)增強的無線電性能，因而不再需要集成一組天線元件來提供MMO能力。當根據(jù)本發(fā)明接地平面的最長尺寸是最低自由空間操作波長的至少十分之一、優(yōu)選是最低自由空間操作波長的至少五分之一時，可以激發(fā)所述接地平面的不同的輻射模式以達到有利效果。
接地平面矩形被限定為是包含輻射結構的接地平面的最小尺寸的矩形。也就是說，接地平面矩形是各個邊與所述接地平面的至少一個點正切的矩形。接地平面矩形有兩個長邊和兩個短邊(在一些特定實例中，這個接地平面矩形是接地平面正方形)，并且接地平面矩形進一步具有長度和寬度，接地平面矩形的長度是接地平面矩形的長邊的長度，而接地平面矩形的寬度是接地平面矩形的短邊的長度。在本文檔中，有時候提到一位置“靠近” 一位置,例如接地平面的角或接地平面的邊或邊緣的中間。在本文檔的上下文中，“靠近”意味著相對于接地平面矩形的尺寸靠近。優(yōu)選的是，“靠近”意味著在小于接地平面矩形的寬度的1/4的距離上，更優(yōu)選在小于接地平面矩形的寬度的1/6、1/8、1/10、1/12乃至1/15或1/20的距離上。
在一些情況下，接地平面矩形的邊(優(yōu)選是接地平面矩形的長邊)與對應于第一操作頻帶的最低頻率的自由空間波長之間的比率大于一最小比率較為有利。一些可能的最小比率是0.1,0.16,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.8、1、1.2和1.4。所述比率可以另外小于最大比率(即，所述比率可以大于一最小比率但是小于一最大比率)。一些可能的最大比率是0.4,0.5,0.6,0.6、1.2、1.4、1.6、2、3、4、5、6、7 和 10。
相對于這些范圍內(nèi)的所述自由空間波長來設定接地平面矩形的尺寸(優(yōu)選是矩形長邊的長度)，使得接地平面可以支持一個、兩個、三個或更多個有效的輻射模式。
此外，在一些情形中，至少兩個輻射升壓器的位置，特別是經(jīng)布置用于在共用頻帶內(nèi)輻射的輻射系統(tǒng)的輻射升壓器的位置，可以根據(jù)本發(fā)明來達到有利的設計，以便在接地平面內(nèi)激發(fā)至少兩種大體上正交的輻射模式，這樣優(yōu)選可以在MMO系統(tǒng)中實現(xiàn)低相關性。
在本申請案的上下文中，如果兩個輻射模式形成一從大概60度到大概120度、大概70度到大概110度或大概80度到大概100度的范圍內(nèi)的角度，則認為這兩個輻射模式是大體上正交的。
在本申請案的上下文中，如果兩個輻射模式形成的角度小于或等于大概30度、大概20度或大概10度，則認為這兩個輻射模式是大體上平行的。
此外，當兩個輻射模式大體上正交時，每個極化之間的角度也大體上是正交的。在這個意義上，如果每個輻射場的極化形成一從大概60度到大概120度、大概70度到大概110度或大概80度到大概100度的范圍內(nèi)的角度，則認為這兩個輻射模式也是大體上正交的。
另一優(yōu)選實施例激發(fā)相同的輻射模式，但是輻射升壓器呈現(xiàn)的電抗行為相反(電感性和電容性)，當要提供需要的MMO低相關路徑時，這種方案是優(yōu)選的。將能夠耦合電容性電磁能量的輻射結構定義為這樣一種輻射結構:在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，均存在一具有電容性電抗的輸入阻抗，所述輸入阻抗是在與所述輻射升壓器相關聯(lián)的內(nèi)部端口上測量的。在本文檔中，這類輻射結構有時候也稱為具有電容性特征的輻射結構。此輻射結構的輻射升壓器有時候稱為電容性輻射升壓器。類似地，將能夠耦合電感性電磁能量的輻射結構定義為這樣一種輻射結構:對于至少一個操作頻帶中的頻率，均存在一具有電感性電抗的輸入阻抗，所述輸入阻抗是在與所述輻射升壓器相關聯(lián)的內(nèi)部端口上測量的。在本文檔中，這類輻射結構有時候也稱為具有電感性特征的輻射結構。此輻射結構的輻射升壓器有時候稱為電感性輻射升壓器。
包含特征是具有相反特征(電感性和電容性)的輻射結構的輻射系統(tǒng)的組合可以優(yōu)選用于在這些輻射系統(tǒng)共有的頻帶中實現(xiàn)低相關性。
在另一優(yōu)選實施例中，因為集成了至少兩個輻射系統(tǒng)，所以端口之間的互耦合減少，其中至少一個輻射系統(tǒng)包括至少兩個輻射升壓器，而另一個輻射系統(tǒng)包括至少一個天線元件。所述包括至少兩個輻射升壓器的輻射系統(tǒng)和所述包括至少一個天線元件的輻射系統(tǒng)進一步包括傳輸線，用于改善至少一個輻射系統(tǒng)的帶寬，以減少所述輻射系統(tǒng)之間的互率禹合，或是這兩種效應的組合。在一些實施例中，所述傳輸線的長度不大于40mm、60mm、80mm、100mm、125mm、150mm、175mm、200mm、250mm、300mm 和 400mm。
輻射系統(tǒng)所實現(xiàn)的增益取決于其方向性、其輻射效率和其輸入返回損失等因素。輻射系統(tǒng)的輻射效率和輸入返回損失都與頻率有關(甚至方向性與頻率有很大關系)。輻射系統(tǒng)通常在接地平面中激發(fā)的輻射模式的頻率附近非常高效，并且在所述頻率附近的其阻抗帶寬所定義的頻率范圍內(nèi)維持了類似的無線電性能。
無線手持或便攜裝置一般包括一個、兩個、三個或更多個印刷電路板(PCB)，這些印刷電路板上帶有電子器件。在能夠進行MMO操作的無天線式無線手持或便攜裝置的優(yōu)選實施例中，MIMO系統(tǒng)中包括的輻射結構的接地平面至少部分或完全包含在PCB的至少一層中。優(yōu)選的是，所述接地平面是MMO系統(tǒng)中包括的所有輻射系統(tǒng)的共用接地平面層。
在一些情況下，MMO無線手持或便攜裝置可以包括兩個、三個、四個或更多個接地平面。例如，翻蓋型、翻轉(zhuǎn)型、旋轉(zhuǎn)性或滑蓋型無線裝置可以包括兩個PCB，每個PCB均包含接地平面，如此達到有利效果。
在一些實例中，所述至少一個輻射升壓器的最大尺寸小于對應于包含所述輻射升壓器的輻射系統(tǒng)所提供的第一操作頻帶的最低頻率的自由空間波長的1/30、1/40、1/50、1/60、1/80、1/100、1/140 乃至 1/180。
在另外一些實例中，至少一個(例如，一個、兩個、三個或更多個)輻射升壓器的最大尺寸小于對應于包含所述至少一個輻射升壓器的輻射系統(tǒng)所提供的第二操作頻帶的最低頻率的自由空間波長的 1/30、1/40、1/50、1/60、1/80、1/100、1/140 乃至 1/180。
根據(jù)本發(fā)明的MMO系統(tǒng)的至少一個輻射升壓器的最小尺寸至少小于對應于第一操作頻帶的最低頻率的自由空間波長的1/30，優(yōu)選1/50。也就是說，這些/每個輻射升壓器配合在直徑小于所述同一操作波長下的弧度球體的直徑的1/4或者優(yōu)選小于其1/6的虛球中。
將所述輻射升壓器的尺寸設置成低于某個最大值是有利的，可以允許將能量合適地傳送到接地平面的輻射模式，同時使在PCB中占據(jù)的體積最?。簧龎浩魉枰目臻g遠遠小于經(jīng)布置以在對應頻帶中輻射的天線元件本來占據(jù)的空間。對于第一頻帶的所有頻率，輻射升壓器的表現(xiàn)基本上與不輻射元件相同。因此，所屬領域的技術人員可能不會將這個/每個輻射升壓器視為是天線元件。因此，輻射主要是由所述輻射升壓器在接地平面上激發(fā)的輻射模式提供。
此外，在這些實例中的一些實例中，至少一個、兩個或三個輻射升壓器的最大尺寸大于對應于無天線式無線手持或便攜裝置的第二操作頻帶的最低頻率的自由空間波長的1/1400、1/700、1/350、1/175、1/120 或 1/90。
將輻射升壓器的尺寸設置成大于某個最小值是有利的，這樣輻射結構的輸入阻抗的實數(shù)部分更大(這個輸入阻抗是當所述輻射升壓器從射頻系統(tǒng)上斷開時，在與所述輻射升壓器相關聯(lián)的輻射結構的內(nèi)部端口上測量得到的)，這樣可以增強所述輻射升壓器與接地平面之間的能量傳送。
在優(yōu)選實例中，輻射結構的特征是在從射頻系統(tǒng)斷開時在這個/每個內(nèi)部端口上具有一位置在輻射系統(tǒng)的第一操作頻帶上方(即，高于第一操作頻帶)的第一諧振頻率。
在本文檔的上下文中，與輻射結構的內(nèi)部端口相關聯(lián)的諧振頻率優(yōu)選指代這樣一種頻率，其中在從射頻系統(tǒng)上斷開時，在輻射結構的所述內(nèi)部端口上測量到的輸入阻抗的虛數(shù)部分等于零。
所述輻射升壓器很小，并且包含所述輻射升壓器的輻射結構在遠遠低于在與這個/每個輻射升壓器相關聯(lián)的這個/每個內(nèi)部端口上的第一諧振頻率的頻帶中操作，所以輻射結構的輸入阻抗(當輻射系統(tǒng)斷開時在這個/每個內(nèi)部端口上測量的)的特征是，在第一和/或第二操作頻帶的頻率范圍內(nèi)存在重要的電抗分量(電容性或電感性)。也就是說，對于第一和/或第二頻帶的任何頻率，在從射頻系統(tǒng)上斷開時，在這個/每個內(nèi)部端口上的輻射結構的輸入阻抗的虛數(shù)部分不等于零。
在一些實施例中，內(nèi)部端口上的第一諧振頻率同時位于輻射系統(tǒng)的第二操作頻帶的下方(即，其頻率低于第二操作頻帶)。因此，所述內(nèi)部端口上的第一諧振頻率位于第一頻帶上方，但是位于第二頻帶下方。
在又一個優(yōu)選實施例中，輻射結構包含:包括導電部分的第一輻射升壓器，和包括在接地平面中限定的不導電間隙的第二輻射升壓器。此實施例可能在一些情況下特別有利，可以在接地平面上激發(fā)具有大體上正交極化或增加的隔離水平的輻射模式。
在一個實施例中，輻射升壓器的位置優(yōu)選大體上靠近接地平面矩形的短邊，并且更加優(yōu)選大體上靠近所述短邊的末端。在其它實施例中，所述輻射升壓器被放置在大體上靠近所述短邊的中點的位置上。相對于接地平面這樣放置輻射升壓器，在輻射結構的特征是對于第一和第二操作頻帶的頻率具有電容性分量的輸入阻抗時特別有利，所述阻抗是在射頻系統(tǒng)斷開時在與所述輻射升壓器相關聯(lián)的內(nèi)部端口上測量的。
在另一個實施例中，輻射升壓器的位置優(yōu)選大體上靠近接地平面矩形的長邊，并且更加優(yōu)選大體上靠近所述長邊的末端，或者靠近所述長邊的中點。這樣放置輻射升壓器，在輻射結構的特征是在射頻系統(tǒng)斷開時對于第一和第二操作頻帶的頻率在與所述輻射升壓器相關聯(lián)的輸入端口上具有電感性分量的輸入阻抗時特別有利。
在一些實施例中，MIMO無線手持或便攜裝置的輻射系統(tǒng)的輻射結構包括第一輻射升壓器、第二輻射升壓器和接地平面。因此，輻射結構包括兩個內(nèi)部端口:第一內(nèi)部端口，是在第一輻射升壓器的連接點與接地平面的至少一個連接點之間限定的；以及第二內(nèi)部端口，是在第二輻射升壓器的連接點與接地平面的所述至少一個連接點之間限定的。
在一個有利實施例中，第一輻射升壓器大體上靠近接地平面的第一角，而第二輻射升壓器大體上靠近接地平面的第二角(所述第二角與所述第一角不同)。這樣放置輻射升壓器，可能在必須實現(xiàn)輻射結構的兩個內(nèi)部端口之間的更高隔離度時特別有用。
在另一個有利實施例中，為了便于將輻射升壓器與射頻系統(tǒng)互連，所述第一和第二輻射升壓器大體上靠近接地平面的第一角(first corner)，所述第一角優(yōu)選與接地平面矩形的一角相同。優(yōu)選的是，在這個實例中，第一和第二輻射升壓器使得，第一內(nèi)部端口在射頻系統(tǒng)斷開時，特征是對于第一和第二頻帶的頻率，存在一具有電感性分量的輸入阻抗，并且第二內(nèi)部端口也在射頻系統(tǒng)斷開時，特征是對于第一和第二頻帶的頻率，存在一具有電容性分量的輸入阻抗。
在又一個有利實施例中，第一輻射升壓器的位置大體上靠近接地平面的短邊緣，而第二輻射升壓器的位置大體上靠近接地平面的長邊緣。優(yōu)選的是，所述短邊緣和所述長邊緣分別與接地平面矩形的短邊和長邊相同，并且在一角上交叉。選擇這樣放置第一和第二輻射升壓器，特別有利于在接地平面上激發(fā)具有大體上正交極化的輻射模式，并且/或者有利于實現(xiàn)輻射結構的兩個內(nèi)部端口之間的更高水平的隔離和相關。
在一些實施例中，射頻系統(tǒng)包括至少一個匹配網(wǎng)絡(例如，一個、兩個、三個、四個或更多個匹配網(wǎng)絡)，用于轉(zhuǎn)變輻射結構的輸入阻抗，從而在輻射系統(tǒng)的至少一個操作頻帶中為輻射系統(tǒng)實現(xiàn)阻抗匹配。
在一優(yōu)選實例中，射頻系統(tǒng)包括的匹配網(wǎng)絡的數(shù)目與輻射結構中的輻射升壓器一樣多(因此，與內(nèi)部端口一樣多)。
在其它實施例中，特定福射系統(tǒng)的射頻系統(tǒng)包括電路，所述電路能夠改善與所述特定輻射系統(tǒng)相關聯(lián)的輻射結構的內(nèi)部端口與對應于包含其它輻射結構的其它輻射系統(tǒng)的其它內(nèi)部端口之間的隔離。
匹配網(wǎng)絡的一級(stage)包括一個或一個以上電路組件(例如但不限于是電感器、電容器、電阻器、跨接器、短路、開關、延遲線、諧振器或其它電抗性或電阻性組件)。在一些情況下，一級在輻射系統(tǒng)的操作頻帶中具有大體上電感性行為，而另一級在所述頻帶中具有大體上電容性行為，并且第三個級可能在所述頻帶中具有大體上電阻性行為。
匹配網(wǎng)絡可以包括一個級或多個級。在一些實施例中，所述匹配網(wǎng)絡包括至少兩個、至少三個、至少四個、至少五個、至少六個、至少七個、至少八個或更多個級。
一級可以與其它級和/或射頻系統(tǒng)的至少一個端口中的一個端口串聯(lián)或并聯(lián)連接。
在一些實例中，所述至少一個匹配網(wǎng)絡使串聯(lián)連接(即，級聯(lián))的級與并聯(lián)連接(即，并聯(lián))的級交替，從而形成一梯形結構。在一些情況下，包括兩個級的匹配網(wǎng)絡形成一L形結構(即，串聯(lián)-并聯(lián)，或并聯(lián)-串聯(lián))。在一些其它情況下，包括三個級的匹配網(wǎng)絡形成一 Pi形結構(即，并聯(lián)-串聯(lián)-并聯(lián))或T形結構(即，串聯(lián)-并聯(lián)-串聯(lián))。
在一些實例中，所述至少一個匹配網(wǎng)絡使具有大體上電感性行為的級與具有大體上電容性行為的級交替。
在一些實施例中，至少一個匹配網(wǎng)絡的級中的至少一些電路組件是離散的集總組件(例如，SMT組件)，而在一些其它實例中，至少一個匹配網(wǎng)絡的所有電路組件都是離散的集總組件。在一些實施例中，至少一個匹配網(wǎng)絡的級中的至少一些電路組件是分散的組件(例如，印刷或嵌入在包含輻射結構的接地平面的PCB中的傳輸線)，而在一些其它實例中，至少一個匹配網(wǎng)絡的所有電路組件都是分散的組件。
在一實例中，所述射頻系統(tǒng)包括:第一雙工器(first diplexer),用于分離福射系統(tǒng)的第一和第二操作頻帶的電信號；第一匹配網(wǎng)絡，用于在所述第一頻帶中實現(xiàn)阻抗匹配；第二匹配網(wǎng)絡，用于在所述第二頻帶中實現(xiàn)阻抗匹配；以及第二雙工器，用于重新組合所述第一和第二頻帶的電信號。
在一些實例中，輻射系統(tǒng)不需要射頻系統(tǒng)。當輻射系統(tǒng)中包含一些包括天線元件的輻射結構時，就會出現(xiàn)上述情況，因為天線元件并不總是需要射頻系統(tǒng)。例如，MIMO系統(tǒng)可以包括一輻射系統(tǒng)，這個輻射系統(tǒng)中包含:包括PIFA天線的輻射結構。在這個實例中，PIFA天線可以在沒有任何射頻系統(tǒng)的情況下匹配，因為天線的幾何形狀可以用使得輸入阻抗得到合適匹配的方式設計。
在一優(yōu)選實施例中，MIMO系統(tǒng)包括至少兩個福射系統(tǒng)，這兩個福射系統(tǒng)能夠在電磁頻譜的以下至少兩個頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號:第一頻帶和第二頻帶，其中優(yōu)選第一頻帶的中央頻率低于第二頻帶的中央頻率。每個所述輻射系統(tǒng)包括輻射結構，所述輻射結構包括:至少一個接地平面，能夠支持至少一種輻射模式，所述至少一個接地平面包含至少一個連接點；至少一個輻射升壓器，用于耦合由所述至少一個接地平面提供/接收的電磁能量，這個/每個輻射升壓器包含連接點；以及至少一個內(nèi)部端口。這個/每個內(nèi)部端口限定在這個/每個輻射升壓器的連接點與所述至少一個接地平面的至少一個連接點中的一個連接點之間。輻射系統(tǒng)進一步包括射頻系統(tǒng)和外部端口。所述MIMO系統(tǒng)進一步包括MIMO模塊，所述MIMO模塊包含至少兩個內(nèi)部端口和MIMO外部端口。所述至少一個輻射系統(tǒng)的外部端口連接到MMO模塊上的至少一個內(nèi)部端口。
在又一個優(yōu)選實施例中，MIMO系統(tǒng)包括至少兩個輻射系統(tǒng),這兩個輻射系統(tǒng)能夠在電磁頻譜的以下至少兩個頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號:第一頻帶和第二頻帶，其中優(yōu)選第一頻帶的中央頻率低于第二頻帶的中央頻率。所述第一輻射系統(tǒng)包括輻射結構，所述輻射結構包括:至少一個接地平面，能夠支持至少一種輻射模式，所述至少一個接地平面包含至少一個連接點；至少一個天線元件，所述至少一個天線元件包含連接點；以及至少一個內(nèi)部端口。所述內(nèi)部端口限定在所述輻射升壓器的連接點與所述至少一個接地平面的至少一個連接點中的一個連接點之間。輻射系統(tǒng)進一步包括射頻系統(tǒng)和外部端口。所述第二輻射系統(tǒng)包括輻射結構，所述輻射結構包括:至少一個接地平面，能夠支持至少一種輻射模式，所述至少一個接地平面包含至少一個連接點；至少一個輻射升壓器，用于耦合由所述至少一個接地平面提供/接收的電磁能量，這個/每個輻射升壓器包含連接點；以及至少一個內(nèi)部端口。這個/每個內(nèi)部端口限定在這個/每個輻射升壓器的連接點與所述至少一個接地平面的至少一個連接點中的一個連接點之間。所述輻射系統(tǒng)進一步包括射頻系統(tǒng)和外部端口。所述MIMO系統(tǒng)進一步包括MIMO模塊，所述MIMO模塊包含至少兩個內(nèi)部端口和一MMO外部端口。所述至少一個輻射系統(tǒng)的外部端口連接到MMO模塊上的至少一個內(nèi)部端□。
在一些優(yōu)選實施例中，優(yōu)選地，在每個輻射結構的共用接地平面中引入至少一個凹槽，以便改善相關值。
本發(fā)明的一個方面涉及一種能夠進行多帶MMO操作的無線手持或便攜裝置，其包括:包含至少一個MIMO系統(tǒng)的通信模塊，其中所述至少一個MIMO系統(tǒng)包括:
-至少兩個輻射系統(tǒng)，能夠發(fā)射和接收電磁波信號，其中所述輻射系統(tǒng)中的至少兩個能夠在至少第一頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號，其中所述輻射系統(tǒng)中的至少兩個能夠在至少第二頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號(也就是說，這個MIMO系統(tǒng)可以例如包括:四個輻射系統(tǒng)，兩個輻射系統(tǒng)分配給第一頻帶，兩個輻射系統(tǒng)分配給第二頻帶；或者兩個輻射系統(tǒng)，每個輻射系統(tǒng)被分配用來處理第一頻帶和第二頻帶兩者；或者三個輻射系統(tǒng)，其中的第一個被分配給第一頻帶和第二頻帶兩者，第二個被分配來處理第一頻帶，第三個被分配來處理第二頻帶，等等；這些輻射系統(tǒng)中的一個或一個以上進而能夠在其它頻帶上接收和發(fā)射，當提到能夠在一頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號時，是指接收和發(fā)射時的無線電性能根據(jù)適用的標準是可以接受的，這些標準的實例在本說明中已經(jīng)提到)；以及
-MMO模塊，經(jīng)布置用于處理所述至少兩個輻射系統(tǒng)發(fā)射和接收的電磁波信號；
其中所述MMO模塊包含至少兩個MMO內(nèi)部端口 ；
其中所述輻射系統(tǒng)中的每一個包括至少一個外部端口，連接到所述MMO內(nèi)部端口中的相應一個內(nèi)部端口上；
其中所述輻射系統(tǒng)中的至少一個包含輻射結構，所述輻射結構包括:
-接地平面，能夠支持至少一種輻射模式，所述接地平面包含連接點；
-輻射升壓器，經(jīng)布置以耦合由所述接地平面提供/接收的電磁能量，所述輻射升壓器包含連接點；
-以及內(nèi)部端口，所述內(nèi)部端口限定在所述輻射升壓器的所述連接點與所述接地平面的所述連接點之間；
其中所述至少兩個輻射系統(tǒng)中的所述至少一個進一步包括射頻系統(tǒng)，所述射頻系統(tǒng)包括:
-連接到所述輻射系統(tǒng)的對應的外部端口上的端口；
-以及連接到所述輻射結構的所述內(nèi)部端口上的端口；
其中對于與所述內(nèi)部端口相關聯(lián)的操作頻帶中的至少一個(例如，一個、兩個、三個或全部)的任何頻率，在從射頻系統(tǒng)斷開時所述輻射結構的在其內(nèi)部端口上測量到的輸入阻抗的虛數(shù)部分不等于零(術語“與所述內(nèi)部端口相關聯(lián)的操作頻帶”是指在所述內(nèi)部端口連接到所述射頻系統(tǒng)時由輻射系統(tǒng)提供的操作頻帶，并且其中在沒有所述射頻系統(tǒng)的情況下，所述輻射系統(tǒng)在操作時將無法實現(xiàn)類似的無線電性能)，所述至少一個操作頻帶包含(或者是)所述第一和/或所述第二頻帶；
其中所述射頻系統(tǒng)被布置來改變所述輻射結構的阻抗，以便于在與所述內(nèi)部端口相關聯(lián)的所述至少一個操作頻帶中操作(也就是說，也便于在一個或多個特定的操作頻帶下進行操作，其中特定是指，在這些操作頻帶下，當與射頻系統(tǒng)斷開時，在輻射結構的內(nèi)部端口上測量到的輸入阻抗具有一不等于零的虛數(shù)部分，這個情況適用于所述頻帶中的任何頻率。)(因此，上文指出對于一頻帶的任何頻率，所述輸入阻抗的所述虛數(shù)部分不等于零，但是通過所述射頻系統(tǒng)，可以對于所述頻帶的至少一個或一個以上頻率，將這個虛數(shù)部分變成零或者接近零，從而允許在所述頻帶內(nèi)實現(xiàn)可接受的操作)；
并且其中所述輻射升壓器的最大尺寸小于與所述內(nèi)部端口相關聯(lián)的最低操作頻帶的自由空間操作波長的1/30(或者甚至小于，例如小于1/40、1/50、1/60、1/80、1/100、1/140 或 1/180)。
術語“與所述內(nèi)部端口相關聯(lián)的操作頻帶”是指這樣的頻帶——其中當裝置正在操作時，對應的輻射系統(tǒng)也在操作，并且其中在所述內(nèi)部端口上沒有所述輻射結構的情況下，將不能夠在操作時有類似的無線電性能。
在上文提到的第W02010/015364號申請公開案中詳盡闡釋，通過使用輻射升壓器配合這種類型的射頻系統(tǒng)，可能可以使用接地平面作為輻射元件來發(fā)射和接收電磁波信號，因而允許進行無天線操作。但是，多帶MMO操作需要使用兩個或兩個以上能夠在兩個或兩個以上頻帶中同時操作的輻射系統(tǒng)。因此，可能在所屬領域的技術人員看來，使用W02010/015364的技術進行MMO操作是不合適的，因為使用接地平面作為主要輻射元件將可能因耦合而引起一些問題。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了與人們的想法相反，實際上可以布置輻射系統(tǒng)，以便將耦合減少到可以接受的水平，從而適合于MIMO操作。本申請案描述了許多實施例，這些實施例可以實現(xiàn)上述目標，并且所屬領域的技術人員在本文檔的教示的基礎上容易想到其它實施例。
這種裝置的一些實施例可以進一步具有以下特點:
第一和第二頻帶例如可以在600MHz到3600MHz的頻率范圍內(nèi)。
所述輻射系統(tǒng)中的至少兩個可以包括輻射結構，所述輻射結構包含輻射升壓器，所述輻射升壓器中的一個在所述第一和第二頻帶中的至少一個中是電容性輻射升壓器，并且所述輻射升壓器中的另一個在所述第一和第二頻帶中的至少一個中是電感性輻射升壓器。因此，通過使用電感性和電容性輻射結構(例如基于升壓器的輻射結構)兩者，可以增加在相同頻帶中操作的輻射結構的數(shù)目，同時使得輻射結構保持充分不耦合，從可以實現(xiàn)合理品質(zhì)的MMO操作，即使兩個輻射結構都是基于共用和使用同一接地平面作為輻射元件的輻射升壓器時也是如此。
電容性輻射升壓器可以放置成更靠近接地平面或接地平面矩形的角，并且電感性輻射升壓器可以放置成遠離所述接地平面或接地平面矩形的角。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣的位置有助于實現(xiàn)對應輻射模式的適當激發(fā)。例如，為了適當?shù)丶ぐl(fā)縱向輻射模式，可以將電容性輻射升壓器放置成靠近接地平面的角，這個位置會發(fā)生對應縱向輻射模式的最小電流分布，而電感性輻射升壓器可以放置成靠近接地平面的最長邊緣的中心，這個位置會出現(xiàn)對應縱向輻射模式的最大電流分布。
所述無線裝置可以包含以下兩種用于在至少一個頻帶中進行輻射的輻射結構:其中一種包括具有導電部分的輻射升壓器，以及另一種所包括的輻射升壓器具有限定在所述接地平面中的不導電間隙。這個包括導電部分(例如導電薄片或立方體)的輻射升壓器可以具有電容性特征，并且這個包括不導電間隙的輻射升壓器可以具有電感性特征。這樣有助于使這兩個升壓器的輻射解耦，并且因此增強對應頻帶下的MMO操作。
至少兩個輻射系統(tǒng)可以被布置，用來在同一頻帶下進行操作，其中所述至少兩個輻射系統(tǒng)中的兩個可以被布置，用來在接地平面內(nèi)激發(fā)兩種大體上正交的輻射模式。這樣可以減少輻射系統(tǒng)之間的耦合。例如，輻射系統(tǒng)可以被布置來激發(fā)兩種不同的輻射模式，對應于兩個遵循大體上正交路徑的不同電流分布，例如輻射模式中的一種可以在大體上平行于接地平面或接地平面矩形的短邊的方向上延伸，而另一種輻射模式可以在大體上平行于接地平面或接地平面矩形的長邊的方向上延伸。
所述無線裝置可以包括至少一個位置靠近所述接地平面或所述接地平面矩形的角的電容性輻射升壓器。在本文檔中，當提到輻射升壓器的位置時，優(yōu)選是指所述輻射升壓器的連接點的位置。將電容性輻射升壓器放置在靠近角的位置，可以用于增強輻射效率，因為縱向輻射模式的激發(fā)效果更好。所述無線裝置可以包括多個位置靠近所述接地平面或接地平面矩形的多個角的電容性輻射升壓器。例如，電容性輻射升壓器的位置可以靠近所述角中的兩個、三個或四個。
所述無線裝置可以包括至少一個位置靠近所述接地平面或接地平面矩形的一條長邊的中點的電感性輻射升壓器。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這個位置可以增強輻射效率；如上文所述，通過組合電感性和電容性系統(tǒng)，可以改善對應輻射系統(tǒng)的解耦，這對于MIMO操作是有益的。舉例來說，所述無線裝置可以包括至少兩個電感性輻射升壓器，其中的一個位置靠近所述接地平面或接地平面矩形的長邊之一的中點，并且其中的另一個位置靠近所述接地平面或接地平面矩形的另一長邊的中點。
所述無線裝置可以包括至少一個電容性輻射升壓器和至少一個電感性輻射升壓器，這些輻射升壓器位于所述接地平面或接地平面矩形的同一邊上，所述電容性輻射升壓器放置地比所述電感性輻射升壓器更靠近所述接地平面或接地平面矩形的角。這樣布置可以有助于使裝置和MIMO系統(tǒng)更加緊湊。通常為了實現(xiàn)低相關，需要將天線元件放置成彼此遠離。對于這種電容性-電感性輻射升壓器配置，可以在小空間中實現(xiàn)低相關，這對于集成的用途是有利的，即可以使升壓器之間的連接線最少。
接地平面可以包含至少一個凹槽，所述凹槽的長度優(yōu)選是接地平面矩形的短邊長度的至少1/5。所述凹槽可以被布置，以便改善輻射結構之間的解耦，并且還可以改變在接地平面中激發(fā)的輻射模式，并且/或者改善阻抗帶寬。所述至少一個此凹槽的至少一部分可以組成一個所述輻射結構的電感性輻射升壓器的至少一部分，或者組成天線元件的至少一部分。
無線裝置可以包含至少一個具有大體上平坦形狀(也就是說，大體上2維配置)的電容性輻射升壓器，所述輻射升壓器大體上與對應的接地平面共面。輻射升壓器的平坦形狀可能有助于將輻射系統(tǒng)集成到例如超薄裝置中。
接地平面的周邊中可以包含至少一個間隙，至少一個輻射升壓器至少部分地放置在所述間隙當中或上方。這樣，通過提供間隙，例如電容性輻射升壓器等輻射升壓器可以放置在接地平面矩形的不導電部分上，但是仍然在接地平面矩形的界線內(nèi)，這樣可以有助于設計裝置和將帶有輻射結構的接地平面集成到裝置中。
至少一個輻射升壓器可以放置在至少另一個輻射升壓器上方(當所述接地平面處在水平平面中時在垂直方向上)，從而使得所述輻射升壓器中的一個在所述水平平面上的正交投影至少部分地與所述另一個輻射升壓器在所述水平平面上的正交投影重疊(例如，重疊大于50%、60%、75%或90%)。這樣可以讓升壓器的布置非常緊湊。
所述至少兩個輻射系統(tǒng)中的至少一個可以包括天線元件，其中這個天線元件選自包括以下各項的群組:單極天線、接線天線、IFA、PIFA、槽式天線和電介質(zhì)天線。
所述至少一個輻射升壓器的最大尺寸小于與所述內(nèi)部端口相關聯(lián)的最低操作頻帶的自由空間操作波長的1/50。
至少兩個所述輻射系統(tǒng)中的每一個可能能夠在至少兩個頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號，所述至少兩個操作頻帶包含所述第一和/或所述第二頻帶(也就是說，至少兩個所述輻射系統(tǒng)可以至少是雙帶輻射系統(tǒng)，在包含所述第一和/或所述第二頻帶的至少兩個頻帶中操作)。
接地平面可以至少部分地包含在PCB的至少一層中。例如，所述接地平面可以是MIMO系統(tǒng)中包括的所有輻射系統(tǒng)的共用接地平面層。
具有輻射升壓器的至少一個輻射結構的至少一個接地平面可以具備多個間隙，對應于所述接地平面的周邊。在接地平面的周邊中提供這種類型的間隙(例如，對應于其長邊，并且根據(jù)選擇還可能對應于其短邊)，可以增加靈活性，因為這樣容易在所述間隙中插入升壓器。因此，一個“標準”接地平面便可以用于許多種產(chǎn)品，根本不需要針對特定裝置和裝置的輻射系統(tǒng)的特定布局來實質(zhì)性定制接地平面的設計。間隙的數(shù)目N = 6可以是間隙數(shù)目的合適的最小值，但是可能優(yōu)選具有更多個間隙，例如8個、10個、15個或更多個。
至少一個輻射結構可以包括至少兩個輻射升壓器，連接到共用射頻系統(tǒng)，用于實現(xiàn)至少三個頻帶的操作。
射頻系統(tǒng)可以被布置，用于在至少兩個頻帶下進行操作，同時改善在同一頻帶中操作的至少兩個輻射系統(tǒng)之間的隔離。
接地平面矩形的長邊的長度與對應于最低操作頻帶的最低頻率的自由空間波長之間的比率可以例如大于0.1。
例如，MIMO系統(tǒng)可以被布置為無線手持或便攜裝置的至少兩個操作頻帶提供至少等于2的MMO階。


附圖中所示為本發(fā)明的實施例。這里圖示了:
圖l-(a)包含根據(jù)本發(fā)明的輻射系統(tǒng)的無天線式無線手持或便攜裝置的實例；和(b)無天線式無線手持或便攜裝置的框圖，圖解說明了所述裝置的基本功能塊。
圖2-根據(jù)本發(fā)明的MIMO系統(tǒng)的四個實例的示意表示。(a)四個輻射系統(tǒng)的實例，其中每一個輻射系統(tǒng)包含一個輻射升壓器。(b)兩個輻射系統(tǒng)的實例,其中每一個輻射系統(tǒng)包含至少兩個輻射升壓器。(C)三個輻射系統(tǒng)的實例，其中個輻射系統(tǒng)包含至少兩個輻射升壓器，其它輻射系統(tǒng)包含一個輻射升壓器。(d)包含一個輻射系統(tǒng)，所述輻射系統(tǒng)包括至少兩個輻射升壓器、另一個輻射系統(tǒng)包含一輻射升壓器，以及包含天線元件的另一個輻射系統(tǒng)的實例。
圖3-用于根據(jù)本發(fā)明的輻射系統(tǒng)中的射頻系統(tǒng)的匹配網(wǎng)絡的三個實例的框圖。
圖4_(a)包含匹配網(wǎng)絡、濾波器和合波器/分波器的射頻系統(tǒng)的示意表示。(b)連接到射頻系統(tǒng)上的輻射升壓器的示意表示。所示的輻射系統(tǒng)具有兩個外部端口。
圖5-包含六個輻射升壓器的MIMO系統(tǒng)的實例的透視圖:兩個輻射升壓器用于將電感能量耦合到接地平面輻射模式；四個輻射升壓器執(zhí)行能量與接地平面輻射模式的電容性耦合。
圖6-將輻射升壓器與天線元件組合的MIMO系統(tǒng)的一個實例的透視圖。
圖7-包含六個被構想用來將電容性電磁能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器的MIMO系統(tǒng)的一個實例的透視圖。
圖8-包含四個輻射升壓器的MIMO系統(tǒng)的實例的透視圖:兩個輻射升壓器用于將電感性電磁能量耦合到接地平面輻射模式，兩個輻射升壓器用于將電容性電磁能量耦合到接地平面輻射模式。這些輻射升壓器布置在大致為矩形的接地平面的較短邊緣中。
圖9-包含四個被構想用來將電容性電磁能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器的MMO系統(tǒng)的一個實例的透視圖。第一和第二輻射升壓器分別布置在大體上矩形的接地平面的第一短邊緣和第二短邊緣中，靠近相反的角，以便實現(xiàn)高隔離度；而第三和第四輻射升壓器分別布置在第三和第四長邊緣中，用于提供大體上正交的輻射模式。
圖10-包含四個被構想用來將電容性電磁能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器的MIMO系統(tǒng)的一個實例的透視圖。這四個輻射升壓器分別布置在大體上矩形的接地平面的四個角中，以便被實質(zhì)性隔離開來。
圖11-與圖10中描繪的配置相同，但是添加了在大體上垂直于大體上矩形接地平面的長邊緣的方向上延伸的凹槽，用于調(diào)諧在所述大體上矩形的接地平面中激發(fā)的輻射模式，并且用于改善輻射系統(tǒng)之間的隔離。
圖12-與圖10中描繪的配置相同，但是添加了兩個凹槽，每一個凹槽處在接地平面的每個短邊緣上，在大體上垂直于所述短邊緣的方向上延伸，用于調(diào)諧在所述大體上矩形的接地平面中激發(fā)的輻射模式，并且用于改善輻射系統(tǒng)之間的隔離。
圖13-包含三個被構想用來將電容性和電感性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器的MMO系統(tǒng)的一個實例的透視圖。使用具有電感表現(xiàn)的輻射升壓器，同時作為一種機構來改變輻射模式并且因此改變沿著接地平面流動的電流分布。
圖14-與圖8中的配置相同，但是在這種情況下，這些負責將電感性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器位于接地平面的短邊緣和長邊緣上。
圖15-圖14所示的配置在圖15所示的實施例的接地平面兩端重復。
圖16-包含兩個被構想用來將電容性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器的MIMO系統(tǒng)的另一實例的透視圖。
圖17-包含五個被構想用來將電容性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器和兩個被構想用來將電感性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器和天線元件的MIMO系統(tǒng)的另一實例的透視圖。
圖18-包含四個被構想用來將電容性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器和兩個被構想用來將電感性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器和兩個天線元件的MMO系統(tǒng)的另一實例的透視圖。
圖19-包含四個被構想用來將電容性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器和一個被構想用來將電感性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器和三個天線元件的MMO系統(tǒng)的一個實例的透視圖，這些天線元件使用對應的第US2007/0152886號專利申請公開案中描述的空間填充型曲線。
圖20-包含一個被構想用來將電容性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器和一個被構想用來將電感性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器的M頂O系統(tǒng)的一實例的透視圖。
圖21-包含一個靠近天線元件的輻射升壓器的MIMO系統(tǒng)的一個實例的透視圖，其中所述輻射升壓器和天線元件共用靠近接地平面的短邊緣的相同區(qū)域。另一天線元件位于接地平面的相反短邊緣。
圖22-包含四個被構想用來將電容性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器和四個被構想用來將電感性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器的MMO系統(tǒng)的一個實例的透視圖。所述接地平面具有五個間隙，以便包括被構想用來將電感性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器甚至包括用以將電容器能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器。
圖23-表示包含八個被構想用來將電容性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器的膝上型計算機的MMO系統(tǒng)的一個實例的透視圖。
圖24-表示包含八個被構想用來將電容性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器和兩個被構想用來將電感性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器的翻蓋移動電話的M頂O系統(tǒng)的一個實例的透視圖。
圖25-包含四個輻射升壓器和一大體上正方形的接地平面的表示電子書的MMO系統(tǒng)的實例的透視圖。
圖26-包含位于接地平面的短邊緣的角上并且嵌入在接地平面區(qū)域中的兩個輻射升壓器的MIMO系統(tǒng)的實例的透視圖。
圖27-包含位于接地平面的相同角的兩個輻射升壓器的MIMO系統(tǒng)的實例的透視圖。
圖28-包含堆疊配置的兩個輻射升壓器的MIMO系統(tǒng)的實例的透視圖。
圖29-包含兩個輻射升壓器的MMO系統(tǒng)的一個實例的透視圖，一個輻射升壓器被構想用來將電容性能量耦合到接地平面輻射模式，另一個輻射升壓器被構想用來將電感性能量耦合到接地平面輻射模式。(a)這兩個輻射升壓器都位于大體上靠近接地平面的角的位置。(b)類似于(a)，但是被構想用來將電容性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器嵌入在被構想用來將電感性能量耦合到接地平面輻射模式的輻射升壓器的區(qū)域中。
圖30-包含合波器/分波器和匹配網(wǎng)絡的射頻系統(tǒng)的示意表示。
具體實施方式
鑒于下文對一些優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點將變得顯而易見。提供對本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例的所述詳細描述只是為了進行說明，絕不是打算定義對本發(fā)明的限制，詳細描述是參照附圖作出的。
圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的能夠進行多帶MMO操作的可以被看作無天線(因為此裝置不包含所屬領域的技術人員所理解的“天線”)無線手持或便攜裝置100的說明性實例。在圖1a中，所示為無天線式無線手持或便攜裝置100的分解透視圖，所述裝置包括六個輻射升壓器151a、151b、152-155和接地平面157 (其可以包含在多層PCB中的一層當中)。無天線式無線手持或便攜裝置100還包括射頻系統(tǒng)156，可以與包括輻射升壓器151a、151b、155的輻射結構互連，從而形成能夠?qū)崿F(xiàn)在多個頻帶下的操作的第一輻射系統(tǒng)。同時，輻射升壓器152、153可以連接到第二射頻系統(tǒng)，因而形成也能夠?qū)崿F(xiàn)在多個頻帶下的操作的第二輻射系統(tǒng)。最后，輻射升壓器154還可以連接到第三射頻系統(tǒng)，第三射頻系統(tǒng)構成第三輻射系統(tǒng)，可以用于實現(xiàn)在單個頻帶或多個頻帶上的操作。
根據(jù)本發(fā)明的MMO系統(tǒng)還可以有其它配置。在這個意義上，每個輻射升壓器可以獨立地連接到射頻系統(tǒng)，以便獲得數(shù)目與輻射升壓器一樣多的能夠進行多帶操作的輻射系統(tǒng)。同樣，輻射升壓器可以組合成單個或若干個射頻系統(tǒng)，因而形成數(shù)目與射頻系統(tǒng)一樣多的能夠進行多帶操作的輻射系統(tǒng)。
為了保留MMO系統(tǒng)的益處，最終的輻射系統(tǒng)必須在共用頻帶中操作，也就是說，至少兩個輻射系統(tǒng)應當在共用頻帶中操作。
現(xiàn)在參看圖lb，圖示了能夠進行多帶MMO操作的無天線式無線手持或便攜裝置100的框圖，有利地，此裝置根據(jù)本發(fā)明包括用戶界面模塊101、處理模塊102、存儲器模塊103、通信模塊104和功率管理模塊105。在優(yōu)選實施例中，本文中將處理模塊102和存儲器模塊103列舉為分開的模塊。但是，在另一實施例中，處理模塊102和存儲器模塊103可以是單個模塊內(nèi)的分開的功能，或者是多個模塊。在另一個實施例中，無天線式無線手持或便攜裝置100的五個功能塊中的兩個或兩個以上可以是單個模塊內(nèi)的分開的功能，或者是多個模塊。
圖2中所示為根據(jù)本發(fā)明的能夠進行多帶MIMO操作的無天線式無線手持或便攜裝置的MMO系統(tǒng)的四個示意性表示。
確切地說，在圖2a中，MMO系統(tǒng)200包括四個輻射系統(tǒng)201a、201b、201c和201d，MMO模塊202，和負責載運信息信號的MMO外部端口 203。每一輻射系統(tǒng)201a、201b、201c和201d分別包含輻射結構204a-204d，這些輻射結構分別包括輻射升壓器207a_207d、接地平面209a-209d和內(nèi)部端口 21 la_211d，這些內(nèi)部端口限定在輻射升壓器208a_208d的連接點與接地平面210a-210d的連接點之間。每個輻射系統(tǒng)進一步分別包括射頻系統(tǒng)205a-205d，這些射頻系統(tǒng)包括:第一端口 212a_212d，連接到輻射結構204a_204d的內(nèi)部端口 211a-211d上；和第二端口 213a-213d，連接到輻射系統(tǒng)201a-201d的外部端口206a-206d 上。輻射系統(tǒng) 201a,201b,201c 和 201d 的外部端口 206a,206b,206c 和 206d 連接到MMO模塊202的內(nèi)部端口 214、215、216和217上。確切地說，輻射系統(tǒng)201a的外部端口 206a連接到MMO模塊202的內(nèi)部端口 214上。輻射系統(tǒng)201b的外部端口 206b連接到MMO模塊202的內(nèi)部端口 216上。輻射系統(tǒng)201c的外部端口 206c連接到MMO模塊202的內(nèi)部端口 217上。輻射系統(tǒng)201d的外部端口 206d連接到MMO模塊202的內(nèi)部端口 215上。
圖2b描繪MMO系統(tǒng)220的另一個實例，該系統(tǒng)包括兩個輻射系統(tǒng)221a和221b、MIMO模塊222和負責載運信息信號的MMO外部端口 223。輻射系統(tǒng)221a的外部端口 226a連接到MMO模塊222的內(nèi)部端口 231上。輻射系統(tǒng)221b的外部端口 226b連接到MMO模塊222的內(nèi)部端口 232上。
更具體來說，圖2b中的MMO系統(tǒng)220的每個輻射系統(tǒng)221a和221b分別包括輻射結構224a和224b。輻射結構224a包含兩個輻射升壓器207a、227a、接地平面209a和兩個內(nèi)部端口 211a、229a。第一內(nèi)部端口 211a限定在輻射升壓器207a的連接點208a與接地平面209a的連接點210a之間，而第二內(nèi)部端口 229a限定在輻射升壓器227a的連接點228a與接地平面209a的相同連接點210a之間。輻射系統(tǒng)221a進一步包括射頻系統(tǒng)225a，射頻系統(tǒng)225a包括三個端口:第一端口 212a，連接到第一內(nèi)部端口 211a上；第二端口 230a，連接到第二內(nèi)部端口 229a上；和第三端口 213a，連接到輻射系統(tǒng)的外部端口 226a上。換言之，射頻系統(tǒng)225a包括連接到輻射結構224a的至少一個內(nèi)部端口中的每一者上的端口，和連接到輻射系統(tǒng)的外部端口 226a上的端口。與此相似，輻射結構224b還包含兩個輻射升壓器207b、227b、接地平面209b和兩個內(nèi)部端口 21 lb、229b。第一內(nèi)部端口 211b限定在輻射升壓器207b的連接點208b與接地平面209b的連接點210b之間，而第二內(nèi)部端口 229b限定在輻射升壓器227b的連接點228b與接地平面209b的相同連接點210b之間。輻射系統(tǒng)221b進一步包括射頻系統(tǒng)225b，射頻系統(tǒng)225b包括三個端口:第一端口 212b，連接到第一內(nèi)部端口 211b上；第二端口 230b，連接到第二內(nèi)部端口 229b上；和第三端口 213b，連接到輻射系統(tǒng)的外部端口 226b上。
圖2c描繪MMO系統(tǒng)240的另一實例，該系統(tǒng)包括三個輻射系統(tǒng)201a、201b和221、MIMO模塊241和負責載運信息信號的MMO外部端口 242。
在此情況下，輻射系統(tǒng)221包括輻射結構224，輻射結構224包含兩個輻射升壓器207、227、接地平面209和兩個內(nèi)部端口 211、229。第一內(nèi)部端口 211限定在輻射升壓器207的連接點208與接地平面209的連接點210之間，而第二內(nèi)部端口 229限定在輻射升壓器227的連接點228與接地平面209的相同連接點210之間。輻射系統(tǒng)221進一步包括射頻系統(tǒng)225，射頻系統(tǒng)225包括三個端口:第一端口 212，連接到第一內(nèi)部端口 211上；第二端口 230，連接到第二內(nèi)部端口 229上；和第三端口 213，連接到輻射系統(tǒng)的外部端口 226上。
同時，輻射系統(tǒng)201a和201b分別包括一輻射結構204a、204d，這些輻射結構分別包括輻射升壓器207a、207b、接地平面209a、209b和內(nèi)部端口 21 la、211b，這些內(nèi)部端口分別限定在輻射升壓器的連接點208a、208b與接地平面209a、209b的連接點210a、210b之間。每個輻射系統(tǒng)進一步包括射頻系統(tǒng)205a、205b，具有:第一端口 212a、212b，分別連接到輻射結構204a、204b的內(nèi)部端口 211a、211b上；和第二端口 213a、213b，連接到輻射系統(tǒng)的外部端口 206a、206b上。
輻射系統(tǒng)201a、201b和221的外部端口 206a、206b、226分別連接到MMO內(nèi)部端口 245、244、243 上。
當輻射系統(tǒng)221用于在至少兩個頻帶(第一頻帶和第二頻帶)下進行操作時，圖2c中采集的MIMO系統(tǒng)可能是優(yōu)選的。在這種情況下，輻射系統(tǒng)201a可以用于在所述第一頻帶中進行同時操作，而系統(tǒng)201b可以用于在所述第二頻帶中同時操作。
圖2d描繪MMO系統(tǒng)260的另一實例，該系統(tǒng)包括三個輻射系統(tǒng)20la、221和261、MIMO模塊262和負責載運信息信號的MMO外部端口 263。
相對于前面的配置的主要差別在于，在這種情況下，輻射系統(tǒng)261包含輻射結構272，所述輻射結構包括:天線元件264、接地平面266，和內(nèi)部端口 268，這個內(nèi)部端口限定在天線元件264的連接點265與接地平面266的連接點267之間。所述內(nèi)部端口 268連接到輻射系統(tǒng)261的外部端口 273上，這個外部端口同時還連接到MMO內(nèi)部端口 270。
天線元件可以例如且不限于是微帶接線天線、PIFA、IFA、單極天線、槽形天線、雙極天線或這些類型的組合。天線元件264與輻射升壓器的明顯差別在于，天線元件264的尺寸與操作波長相當，因此，輻射主要由與所述天線元件相關聯(lián)的輻射模式來進行。相反，輻射升壓器的特征在于，其尺寸與操作波長相比很小。因為尺寸很小，所以獨立電磁表現(xiàn)不良，這確保了將能量最大程度上傳送到接地平面的有效輻射模式。因此，為了實現(xiàn)基于升壓器的解決方案，完全由接地平面來提供輻射。
當輻射系統(tǒng)221、261和201a能夠在多個頻帶中進行操作時，圖2d中描繪的實施例變成優(yōu)選。在這種情況下，輻射系統(tǒng)221、261和201a可以具有至少一個共用的頻帶。例如，輻射系統(tǒng)221可以在第一頻帶和第二頻帶中操作，而輻射系統(tǒng)201a可以依據(jù)射頻系統(tǒng)205a在所述第一頻帶和第二頻帶中的一者中或在這兩者中操作，而輻射系統(tǒng)261可以依據(jù)天線元件264在所述第一頻帶和第二頻帶中的另一者中或在這兩者中操作。
圖3所示為用于射頻系統(tǒng)的匹配網(wǎng)絡300的三個優(yōu)選實例的框圖，匹配網(wǎng)絡300包括第一端口 301和第二端口 302。所述兩個端口中的一個可以同時是射頻系統(tǒng)的端口，并且特別是可以與輻射結構的內(nèi)部端口互連。
在圖3a中，匹配網(wǎng)絡300包括電抗消除電路303。在此實例中，電抗消除電路304的第一端口可以操作地連接到匹配網(wǎng)絡301的第一端口上，并且電抗消除電路305的另一個端口可以操作地連接到匹配網(wǎng)絡302的第二端口上。
現(xiàn)在參看圖3b，匹配網(wǎng)絡300包括電抗消除電路303和寬帶匹配電路330，寬帶匹配電路330與電抗消除電路303級聯(lián)連接較為有利。也就是說，寬帶匹配電路331的端口連接到端口 305上。在本實例中，端口 304操作地連接到匹配網(wǎng)絡301的第一端口上，而寬帶匹配電路332的另一端口操作地連接到匹配網(wǎng)絡302的第二端口上。
圖3c描繪匹配電路300的另一個實例，該匹配電路除了電抗消除電路303和寬帶匹配電路330之外還包括微調(diào)電路360。有利地，所述三個電路級聯(lián)連接，其中電抗消除電路的端口(特別是端口 304)連接到匹配電路301的第一端口上，并且微調(diào)電路362的端口連接到匹配電路302的第二端口上。在此實例中，寬帶匹配電路330在電抗消除電路303與微調(diào)電路360之間操作地互連(S卩，端口 331連接到端口 305上，并且端口 332連接到微調(diào)電路360的端口 361上)。
在圖2的輻射系統(tǒng)的實例中，有利地，射頻系統(tǒng)205a、205b、205c、205d、225a、225b、225可包含至少一個匹配電路且(在具有有例如圖2b所示的輻射升壓器的兩個輻射升壓器的輻射結構的情況下)優(yōu)選兩個匹配電路(例如圖3a-c的匹配電路300)。
但是，射頻系統(tǒng)還可包含適合于提供足以允許在至少兩個頻帶中操作的充分阻抗帶寬的其它匹配網(wǎng)絡拓撲。射頻系統(tǒng)還可包含用于降低輻射系統(tǒng)之間的相關因子的隔離構件。
圖4描繪包含匹配網(wǎng)絡、濾波器和合波器/分波器以及包括輻射升壓器的輻射結構與具有三個端口的射頻系統(tǒng)的互連的射頻系統(tǒng)的示意性表示。
確切地說，圖4a表示射頻系統(tǒng)400a的示意圖，射頻系統(tǒng)400a將連接到輻射結構的兩個內(nèi)部端口上以變換輻射結構的輸入阻抗，并且至少在輻射系統(tǒng)的至少第一和第二操作頻帶中實現(xiàn)阻抗匹配。
射頻系統(tǒng)400a包括:兩個端口 401a、402a，將分別連接到輻射結構的第一和第二內(nèi)部端口上；和第三端口 403a，將連接到輻射系統(tǒng)的單個外部端口上。輻射系統(tǒng)的所述外部端口連接到MMO模塊的MMO內(nèi)部端口上。
圖4a中描繪的射頻系統(tǒng)400a可用于例如圖2b的輻射結構224a，其中兩個內(nèi)部端口 212a、230a可分別連接到射頻系統(tǒng)400a的端口 401a和端口 402a上。射頻系統(tǒng)400a的端口 403a可連接到輻射系統(tǒng)221a的外部端口上，所述外部端口同時連接到MMO模塊的MIMO內(nèi)部端口 231上。射頻系統(tǒng)400a還可用于例如圖2b中也圖示的輻射結構224b。
射頻系統(tǒng)400a進一步包括:第一匹配網(wǎng)絡404a,連接到端口 401a上,在第一帶內(nèi)實現(xiàn)阻抗匹配；和第二匹配網(wǎng)絡405a，連接到端口 402a上，在第二頻帶內(nèi)實現(xiàn)阻抗匹配。圖3所示的匹配網(wǎng)絡300例如便可用作第一匹配網(wǎng)絡404a和第二匹配網(wǎng)絡405a。
射頻系統(tǒng)400a進一步包括第一帶通濾波器406a，連接到所述第一匹配網(wǎng)絡404a上；和第二帶通濾波器407a，連接到所述第二匹配網(wǎng)絡405a上。第一帶通濾波器406a經(jīng)設計以便降低輻射系統(tǒng)的至少第一頻帶中的插入損失，提高輻射系統(tǒng)的至少第二操作頻帶中的阻抗。與之類似，第二帶通濾波器407a經(jīng)設計以便降低至少所述第二頻帶中的插入損失，提高所述至少第一頻帶中的阻抗。
射頻系統(tǒng)400a另外包含合波器/分波器408a以便對不同頻帶的電信號進行合波(或分波)處理。所述合波器/分波器408a連接到第一帶通濾波器406a和第二帶通濾波器407a上，并且連接到端口 403a上。
射頻系統(tǒng)400a、403b實現(xiàn)了模塊性以便于連接到MMO模塊上。例如，如果MMO模塊具有內(nèi)部端口能夠在兩個頻帶下操作，則可使用射頻系統(tǒng)400a，其中受端口 401a限定的上部路徑實現(xiàn)了在一個頻帶上進行操作，而受端口 402a限定的下部路徑則實現(xiàn)了在另一個頻帶上進行操作。在另一種情形中，MIMO模塊可以具有用于其中一個頻帶的輸入端口和用于另一個頻帶的另一輸入端口。于是，采用射頻系統(tǒng)401b情況可能較為有利，因為該射頻系統(tǒng)提供了兩個外部端口 404b (用于其中一個頻帶)和405b (用于另一個頻帶)。
圖4b描繪的輻射系統(tǒng)401b的進一步實例具有與圖2a中的實例相同的輻射結構402b。但是，與圖2a的實例不同的是，輻射系統(tǒng)401b包括額外的端口 405b。
輻射系統(tǒng)401b包含射頻系統(tǒng)403b，其具有:第一端口 411b，連接到輻射結構410b的內(nèi)部端口上；第二端口 412b，連接到外部端口 404b上；和第三端口 413b，連接到額外的外部端口 405b上。
當輻射系統(tǒng)401b要在至少一個蜂窩通信標準和至少一個無線連接標準下實現(xiàn)操作時，此輻射系統(tǒng)401b可能是優(yōu)選的。在一實例中，外部端口 404b可實現(xiàn)GSM900和GSM1800標準，而外部端口 405b可實現(xiàn)IEEE802.11標準。
圖5所示為MMO系統(tǒng)500的優(yōu)選實例,其包含六個輻射結構,這六個輻射結構包括六個輻射升壓器(501-506)和接地平面507。一方面，輻射升壓器503和504是電感性輻射升壓器，因為這些升壓器在從射頻系統(tǒng)上斷開時，對于包含所述電感性輻射升壓器的輻射系統(tǒng)所提供的至少一個操作頻帶中的頻率，在其相應的內(nèi)部端口上均存在具有電感性電抗的輸入阻抗。另一方面，福射升壓器501、502、505、506是電容性福射升壓器，因為這些升壓器在從射頻系統(tǒng)斷開時，對于由包含所述電容性輻射升壓器的輻射系統(tǒng)提供的至少一個操作頻帶(優(yōu)選是最低操作頻帶)中的頻率，均存在具有電容性電抗的輸入阻抗。輻射結構進一步包括接地平面507。在此實例中，由于接地平面507的形狀大體上是矩形，所以電容性輻射升壓器位于所述接地平面的較短邊緣的相反角上，而電感性輻射升壓器布置在所述接地平面的每個較長邊緣的中間部分上。
每個輻射升壓器配合接地平面構成輻射結構。所述輻射結構當與圖3所述的射頻系統(tǒng)互連時，形成能夠?qū)崿F(xiàn)在多個頻帶下的操作的輻射系統(tǒng)。包括電感性輻射升壓器和電容性輻射升壓器的輻射結構的組合是優(yōu)選的，可以減少兩者之間的互耦合。
在特定實例中，每個輻射升壓器連接到不同的匹配網(wǎng)絡300。每個射頻系統(tǒng)的每個外部端口連接到MMO模塊的內(nèi)部端口上。也就是說，MIMO模塊具有六個內(nèi)部端口，與輻射升壓器的數(shù)目相同。
在又一個實例中，輻射升壓器501、502連接到射頻系統(tǒng)400a，輻射升壓器503、504連接到不同的射頻系統(tǒng)400a，并且輻射升壓器505、506連接到不同的射頻系統(tǒng)400a。每個射頻系統(tǒng)的每個外部端口連接到MIMO模塊的內(nèi)部端口。在這個實例中，MIMO模塊具有三個內(nèi)部端口。
在又一實例中，輻射升壓器501連接到匹配網(wǎng)絡300，輻射升壓器502連接到另一匹配網(wǎng)絡300，輻射升壓器505、506連接到射頻系統(tǒng)400a，輻射升壓器503連接到匹配網(wǎng)絡300，并且輻射升壓器504連接到另一匹配網(wǎng)絡300。每個射頻系統(tǒng)的每個外部端口連接到MIMO模塊的內(nèi)部端口。在這個實例中，MIMO模塊具有五個內(nèi)部端口。
不同的實施例可以滿足MIMO系統(tǒng)的不同規(guī)范。例如,使用六個輻射系統(tǒng)的實例產(chǎn)生至少兩個頻帶中的M=6階的MMO系統(tǒng)。在其它實例中，可以對至少兩個頻帶中的M=3階的MMO系統(tǒng)使用三個輻射系統(tǒng)。這兩個實例可以使用相同數(shù)目的輻射升壓器，但是在第一個實例中，可以獲得較大的MMO階。差別在于使用的射頻系統(tǒng)。一方面，第一個實例呈現(xiàn)了具有連接到六個輻射系統(tǒng)中的每一者的外部端口上的單個端口的射頻系統(tǒng)，并且用于在至少兩個頻帶下進行操作。因此，MIMO系統(tǒng)由六個輻射系統(tǒng)構成，這六個輻射系統(tǒng)實現(xiàn)在相同的兩個頻帶下進行的各項操作。另一方面，第二實例包括三個輻射系統(tǒng)，這三個輻射系統(tǒng)各包含兩個輻射升壓器，這兩個輻射升壓器組合成通過如圖4a所示的射頻系統(tǒng)的單個端口，以便改善至少兩個頻帶中的阻抗帶寬和/或射頻效率從而達到有利效果。
圖6描繪包括若干輻射結構的MMO系統(tǒng)600。第一輻射結構包含天線元件601和接地平面604。在這種情況下并且僅為了說明的目的，天線元件601對應于具有饋送構件605的PIFA天線601，和用于在多個頻帶中進行操作的短路構件606。第二輻射結構包括第一輻射升壓器602和與第一輻射結構相同的接地平面604，其中第三輻射結構包含第二輻射升壓器603，并且還與前面的輻射結構共用接地平面604。
第二和第三輻射結構包括在第一和第二輻射升壓器的連接點與接地平面的連接點之間限定的第一和第二內(nèi)部端口。所述第一和第二內(nèi)部端口分別連接到如圖3所示的第一和第二匹配網(wǎng)絡，因而構成第一和第二輻射系統(tǒng)，用于分別實現(xiàn)多帶操作。
圖6所示的實施例的另一種可能的配置產(chǎn)生只包括兩個輻射結構的MMO系統(tǒng)600。在這種情況下，第一輻射升壓器602和第二輻射升壓器603通過圖4a所示的射頻系統(tǒng)400a互連，因而構成能夠?qū)崿F(xiàn)多帶操作的單個輻射系統(tǒng)。
在任何情況下，最終的輻射系統(tǒng)都有至少一個操作頻帶是與包含天線元件(在此情況下為PIFA天線)的輻射系統(tǒng)的操作頻帶相同的。
圖7描繪包含六個輻射結構的MIMO系統(tǒng)，這六個輻射結構分別包括一輻射升壓器(701、702、703、704、705、706)，并且共用接地平面707。在輻射升壓器的連接點與接地平面的連接點之間限定的所述輻射結構的內(nèi)部端口分別連接到射頻系統(tǒng)的第一端口。在這個意義上，射頻系統(tǒng)的數(shù)目與輻射結構相同，并且輻射系統(tǒng)的數(shù)目與射頻系統(tǒng)相同。在其它實例中，兩個或兩個以上輻射升壓器可以構成單個輻射結構，這個輻射結構用與圖2b所示的相似的方式連接到單個射頻系統(tǒng)，用于實現(xiàn)多帶操作。
在這個特定實施例中，所有的輻射升壓器都是電容性輻射升壓器，這個升壓器在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在一具有電容性電抗的輸入阻抗。由于所述電磁行為的緣故，升壓器優(yōu)選位于接地平面707的較短邊緣中，這個接地平面707的形狀大體上是矩形的。
圖8所示為MIMO系統(tǒng)700的另一個優(yōu)選實施例，這個系統(tǒng)包含一些執(zhí)行不同電磁行為的輻射升壓器。因此，輻射升壓器801和804的特征是在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在一具有電容性電抗的輸入阻抗。同時，輻射升壓器802和803在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在一具有電感性電抗的輸入阻抗。
在這個特定的實施例中，四個輻射升壓器可以連接到四個不同的射頻系統(tǒng)，用于在多個頻帶中進行操作，因而產(chǎn)生四個不同的輻射系統(tǒng)。否則，具有相同或不同的電磁行為(電容性或電感性)的兩個或兩個以上輻射升壓器可以組合成單個射頻系統(tǒng)，因而產(chǎn)生包括兩個或兩個以上輻射結構的單個輻射系統(tǒng)。
電容性升壓器的有利位置是在大體上矩形的接地平面805的較短邊緣或邊的相反角上，而電感性升壓器則是在所述短邊或邊緣上，但是與所述角相隔某一段距離。
圖8的實施例是有利的，因為這個實施例使用四個輻射升壓器，這四個輻射升壓器占據(jù)的接地平面805的空間較小，其中輻射升壓器801、804是電容性的，而輻射升壓器802、803是電感性的。因為這種互補性質(zhì)(電感性和電容性)，輻射升壓器可以放置得非?？拷?，同時保留了在相關性和隔離度方面的良好的電磁行為。
圖9描繪了根據(jù)本發(fā)明的MIMO系統(tǒng)900的另一個實例，這個系統(tǒng)包含四個輻射升壓器，這些升壓器在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在一具有電容性電抗的輸入阻抗。在這種情況下，輻射升壓器902和904位于較短邊緣的相反角上，并且輻射升壓器901、903靠近接地平面905的角。輻射升壓器901、903的位置與接地平面905的角之間的距離經(jīng)過調(diào)整，可以優(yōu)化相關性和隔離度等電磁行為。
圖10所示為與圖9的實施例相似的實施例，但是在這種情況下，輻射升壓器位于手持電話等無線手持或便攜裝置的大體上矩形的接地平面的四個角上。
圖11、12和13描繪了 MIMO系統(tǒng)的若干實施例，這些系統(tǒng)包括一些包含位于接地平面1105、1205、1304上的凹槽1106、1205、1206、1302的輻射升壓器。有利地，凹槽1106、1205、1206、1302的尺寸及其相對于接地平面1105、1205、1304和輻射升壓器的相對布置經(jīng)過選擇，可以增強阻抗帶寬，或者增加輻射升壓器之間的隔離度，以便減小相關系數(shù)。這兩種效果可以同時實現(xiàn)。此外，凹槽可以重新用作輻射升壓器，前提是其輸入阻抗表現(xiàn)出適合于無線手持或便攜裝置的至少一個操作頻帶的頻率的電抗行為，或者凹槽重新用作天線元件，前提是其具有適合于屬于無線手持或便攜裝置的操作頻帶的至少一個頻率的諧振尺寸，就如同凹槽1302的情況，凹槽1302在與標準GSM1900/PCS被分配的頻帶相關聯(lián)的特定頻率中諧振。
在特定實例中，輻射升壓器1101和1102連接到類似于圖4a所示的射頻系統(tǒng)400a，以便在通信標準 GSM850、GSM900、GSM1800/DCS、GSM1900/PCS 和 UMTS 下進行操作。輻射升壓器1104在GSM850和GSM900下進行操作，而輻射升壓器1103用于在GSM1800、GSM1900和UMTS下操作。每個射頻系統(tǒng)的外部端口各自連接到MMO模塊的MMO內(nèi)部端口上。這個特定的實例在GSM850、GSM900下提供MMO M=2,并且在GSM1800、GSM1900和UMTS下提供MMO M=2。
圖14所示為包含四個輻射升壓器的MMO系統(tǒng)的特定實施例。輻射升壓器1401、1402的特征是在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在一具有電容性電抗的輸入阻抗。輻射升壓器1404、1403的特征是在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在一具有電感性電抗的輸入阻抗。
在特定實例中，輻射升壓器1401、1403在第一頻帶中操作，并且輻射升壓器1402、1404在第二頻帶中操作。每個輻射升壓器連接到一如圖2a所示的射頻系統(tǒng)上。在這個特定實例中，MMO模塊202具有四個內(nèi)部端口，每個輻射升壓器1401、1402、1403和1404各一內(nèi)部端口。
在另一個特定實例中，輻射升壓器1401和1402連接到射頻系統(tǒng)221a (圖2b)上，并且輻射升壓器1403、1404連接到射頻系統(tǒng)221b上。在這個特定實例中，MIMO模塊具有兩個內(nèi)部端口。其它組合也是可能的，可以依據(jù)操作頻帶來優(yōu)化相關/隔離度。
在另一特定實例中，輻射升壓器1401和1402連接到射頻系統(tǒng)225，輻射升壓器1403連接到射頻系統(tǒng)205a，并且輻射升壓器1404連接到射頻系統(tǒng)205b。在這個特定實例中，MIMO模塊具有三個內(nèi)部端口。
圖15所示為類似于圖14的實施例的一個實施例。在這個特定實施例中，還有四個升壓器(1505、1506、1507、1505)位于無線裝置的接地平面的相反邊緣上。添加更多的升壓器有助于增加MMO階，以便增加無線MMO裝置的容量。
圖16所示為包含兩個輻射升壓器(1601、1602)的MMO系統(tǒng)的另一實施例。輻射升壓器1602帶有2D輪廓，有利地，可以使用這個2D輪廓以便促進在接地平面中間集成輻射升壓器，接地平面中間有許多無線組件(電池、RF電路、顯示器)。
在特定實例中，輻射升壓器1601可以在GSM1800、GSM1900和UMTS下進行操作，并且輻射升壓器1602可以在至少一個前述通信標準中進行操作。
在另一個特定實例中，輻射升壓器1601可以在LTE700、GSM850和GSM900中提供操作，并且輻射升壓器1602可以在至少一個前述通信標準中進行操作。
圖17所示為一個特定實施例，這個實施例包含七個輻射升壓器(1702、1703、1704、1705、1706、1707、1708)和天線元件 1701。
在特定實例中，無線升壓器1702、1703連接到射頻系統(tǒng)400a。輻射升壓器1704、1705連接到另一射頻系統(tǒng)400a，并且輻射升壓器1706、1707連接到另一射頻系統(tǒng)400a。在這個實例中，MMO模塊具有五個輸入端口，一用于天線元件1701，另一用于組合了輻射升壓器1702、1702的射頻系統(tǒng)的外部端口，另一用于組合了輻射升壓器1704、1705的射頻系統(tǒng)的外部端口，另一用于組合了輻射升壓器1706、1707的射頻系統(tǒng)的外部端口，并且另一用于輻射升壓器1708的匹配網(wǎng)絡的外部端口。
在一個特定實例中，天線元件1701在GSM900和GSM1800中操作，輻射升壓器1702和 1703 在 GSM850、GSM900 中操作，輻射升壓器 1704、1705 在 GSM1800、GSM1900、UMTS 中操作，輻射升壓器1706、1707在GSM850、GSM900中操作，并且輻射升壓器1708在UMTS中操作。
圖18所示為包含六個輻射升壓器(1801、1803、1804、1805、1806、1807)和兩個天線元件(1802、1808)的實施例。輻射升壓器1801、1803、1806、1807的特征是:在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，均存在一具有電容性電抗的輸入阻抗。輻射升壓器1804、1805的特征是:在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，均存在一具有電感性電抗的輸入阻抗。將輻射升壓器1801、1803、1806、1807設置在有利的位置上，以便激發(fā)接地平面1809的有效輻射模式，并且確切地說，這個特定實例的優(yōu)選位置在所述接地平面1809的角上。將輻射升壓器1804、1805設置在有利的位置上，以便激發(fā)接地平面1809的有效輻射模式，并且確切地說，這個特定實例的優(yōu)選位置在所述接地平面1809的長邊緣的中心上。天線元件1802和1808是空間填充型曲線。
在特定實例中，輻射升壓器1801、1803連接到射頻系統(tǒng)400a上，以便至少在GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS 下進行操作。輻射升壓器 1806、1807 連接到另一射頻系統(tǒng)400a上，以便至少在GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS下進行操作。輻射升壓器1804、1805連接到另一射頻系統(tǒng)400a上，以便至少在GSM1800、GSM1900、UMTS下進行操作。天線元件1802和1808至少在WiFi連接標準下進行操作。存放輻射升壓器1801、1803的射頻系統(tǒng)的外部端口連接到MMO模塊的輸入端口上。存放輻射升壓器1806、1807的射頻系統(tǒng)的外部端口連接到MMO模塊的另一輸入端口上。存放輻射升壓器1804、1805的射頻系統(tǒng)的外部端口連接到MMO模塊的另一不同的輸入端口上，S卩，不同于前面各端口的所述內(nèi)部端口。天線元件1802連接到所述MMO模塊的再一不同的輸入端口上，S卩，一不同于前面各端口的所述內(nèi)部端口。天線元件1808連接到所述MIMO模塊的又一不同的輸入端口上，即，不同于前面各端口的所述端口。這個實例的特征是:至少對于GSM850、GSM900采取的MMO階為M=2，至少對于GSM1800、GSM1900、UMTS采取的MMO階為M=3，并且至少對于WiFi采取的MMO階為M=2。
在又一實例中，輻射升壓器1801連接到匹配網(wǎng)絡300上，其中所述外部端口連接到MMO模塊的內(nèi)部端口上。輻射升壓器1801至少在GSM850、GSM900或LTE、GSM850或LTE、GSM900下進行操作。輻射升壓器1803連接到另一匹配網(wǎng)絡300上，其中所述外部端口連接到所述MMO模塊的另一內(nèi)部端口上。輻射升壓器1803至少在GSM850、GSM900或LTE、GSM850或LTE、GSM900下進行操作。輻射升壓器1806連接到另一匹配網(wǎng)絡300上，其中所述外部端口連接到所述MMO模塊的不同于前面各端口的另一內(nèi)部端口上。輻射升壓器1806至少在GSM850、GSM900或LTE、GSM850或LTE、GSM900下進行操作。輻射升壓器1807連接到另一匹配網(wǎng)絡300上，其中所述外部端口連接到所述MMO模塊的不同于前面各端口的另一內(nèi)部端口上。輻射升壓器1807至少在GSM850、GSM900或LTE、GSM850或LTE、GSM900下進行操作。輻射升壓器1804連接到另一匹配網(wǎng)絡300上，其中所述外部端口連接到所述MMO模塊的不同于前面各端口的另一內(nèi)部端口上。輻射升壓器1804至少在GSM1800、GSM1900 或 GSM1900、UMTS 或 GSM1800、UMTS 下進行操作。輻射升壓器 1805 連接到另一匹配網(wǎng)絡300上，其中所述外部端口連接到所述MIMO模塊的不同于前面各端口的另一內(nèi)部端口上。輻射升壓器1805至少在GSM1800、GSM1900或GSM1900、UMTS或GSM1800、UMTS中進行操作。天線元件1802可以根據(jù)選擇連接到另一匹配網(wǎng)絡300上，用于進行阻抗匹配。所述射頻系統(tǒng)的外部端口連接到不同于所述MMO模塊的前面各端口的另一內(nèi)部端口上。天線元件1802至少在位于2.4-2.5GHz頻帶中的通信系統(tǒng)下進行操作。天線元件1808可以根據(jù)選擇連接到另一匹配網(wǎng)絡300上，用于進行阻抗匹配。所述射頻系統(tǒng)的外部端口連接到不同于所述MMO模塊的前面各端口的另一內(nèi)部端口上。天線元件1808至少在位于2.4-2.5GHz頻帶中的通信系統(tǒng)中進行操作。在這個特定實例中，MIMO模塊包含八個內(nèi)部端口。對于輻射升壓器1801、1803、1806、1807這個組，MMO階M的值為M=4 ;對于輻射升壓器1804、1805這個組，M=2 ;并且對于天線元件1802、1808這個組，M=3。
圖19所示為一個實施例，這個實施例包含:四個輻射升壓器，特征是在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在具有電容性電抗的輸入阻抗；輻射升壓器1904，特征在于在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在具有電感性電抗的輸入阻抗；和三個天線元件1902、1905、1908，這些天線元件使用沿著接地平面1909定位的空間填充型曲線，這個接地平面的形狀是手持電話等無線裝置常見的大體上細長的形狀。
圖20所示為一實施例，這個實施例包含:輻射升壓器2001，特征在于當射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在一具有電容性電抗的輸入阻抗；和輻射升壓器2002，特征在于當射頻系統(tǒng)斷開并且沿著接地平面2003定位時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在一具有電感性電抗的輸入阻抗。
在特定實例中，輻射升壓器2001和2002至少在GSM1800、GSM1900下進行操作。輻射升壓器2001連接到匹配網(wǎng)絡300，其中所述匹配網(wǎng)絡300的外部端口連接到MMO模塊的內(nèi)部端口。輻射升壓器2002連接到另一射頻系統(tǒng)，其中所述射頻系統(tǒng)的外部端口連接到所述MIMO模塊的第二端口，也就是說，MIMO模塊具有兩個內(nèi)部端口。這是提供多帶(至少GSM1800、GSM1900)M=2階的MMO操作的無線裝置的一個實例。
圖21所示為一個實施例，包含兩個天線元件2103和2101，以及放置在天線元件2103附近的輻射升壓器2102。
在一個特定實例中，天線元件2013在GSM850、GSM900下操作，天線元件2101在GSM1800、GSM1900、UMTS下操作，并且輻射升壓器2102在以下GSM1800、GSM1900、UMTS中的至少一者中操作。
圖22所示為包含八個輻射升壓器的另一個實施例。輻射升壓器2201、2202、2207、2208的特征是在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在具有電容性電抗的輸入阻抗。輻射升壓器2203、2204、2205、2206的特征是在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在具有電感性電抗的輸入阻抗。使用接地平面上的五個間隙2210、2212、2211、2213、2214來存放電容性輻射升壓器或電感性輻射升壓器。當前的這個實例的大概體現(xiàn)了這樣一個優(yōu)點:在設計階段就在接地平面2209上形成一些間隙，用來存放輻射升壓器，這樣就不需要設計新的接地平面。
圖23所示為多帶MMO操作2300的膝上型計算機的實施例，這個實施例包含放置在膝上型計算機2300的底部和上部部分的接地平面2309的角上的八個輻射升壓器(2301、2302、2303、2304、2305、2306、2307、2308)。這個特定的實例可以用來進行 M=2、3、4、5、6、7、8的MIMO(MxM)的多帶MIMO操作。通過布置更多的電容性輻射升壓器和/或電感性升壓器(例如2203，圖22)，可以使用更高階M。
在一個特定實例中，所有的輻射升壓器都至少在LTE700、GSM850和GSM900中操作。在另一個特定實例中，輻射升壓器2301、2303、2304、2307在LTE700、GSM850、GSM900中操作，并且輻射升壓器2303、2305、2306、2308在GSM1800、GSM1900和UMTS中操作。
在又一個實例中，所有的輻射升壓器都至少在GSM1800、GSM1900、UMTS中操作。
圖24所示為翻蓋電話2400的一個實施例，這個翻蓋電話包含沿著接地平面2411的十個輻射升壓器。八個輻射升壓器(2401、2402、2403、2404、2405、2406、2409、2410)的特征是在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在具有電容性電抗的輸入阻抗。輻射升壓器2407、2408的特征是在射頻系統(tǒng)斷開時，對于至少一個操作頻帶中的頻率，存在具有電感性電抗的輸入阻抗。這個特定的實例可以用來進行M=2、3、4、5、6、7、8、9和10的MMO (MxM)的多帶MMO操作。
圖25所示為特征是支持多帶MMO操作的平板電腦、電子書、iPad等等2500的實施例，這個實施例包含放置在接地平面2505的角上的四個輻射升壓器。
在一個特定實例中，輻射升壓器2501、2504連接到射頻系統(tǒng)400a，并且輻射升壓器2502、2503連接到另一個射頻系統(tǒng)400a。每個射頻系統(tǒng)的每個外部端口連接到MMO模塊的內(nèi)部端口。在這個實例中，MIMO模塊具有兩個內(nèi)部端口。
圖26所示為輻射結構2600，其中這個輻射結構的接地平面2605經(jīng)過修改，包含兩個切掉的部分，其中已經(jīng)從接地平面2605上去除了金屬。第一個切掉的部分2604和第二個切掉的部分2603已經(jīng)設置在接地平面2605中。
雖然接地平面2605的形狀并不規(guī)則(與例如矩形的接地平面905相比)，但是它具有一封圍接地平面2605的接地平面矩形，與接地平面905的關聯(lián)矩形相等。
第一輻射升壓器2601現(xiàn)在可以設置在第一切掉的部分2604上，而第二輻射升壓器2602可以設置在第二切掉的部分2603上。也就是說，輻射升壓器2601、2602已經(jīng)朝接地平面矩形2606的內(nèi)部后退，使得第一和第二輻射升壓器2601、2602在包含接地平面2605的平面上的正交投影完全在接地平面矩形2606的周界以內(nèi)。此接地平面和輻射升壓器相對于接地平面的布置是有利的，可以便于將輻射結構集成在特定的手持或便攜無線裝置內(nèi)。
在圖27中，呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的用于輻射系統(tǒng)的輻射結構的另一個實例。輻射結構2700包括兩個輻射升壓器:第一輻射升壓器2701和第二輻射升壓器2702，每一者又包括一導電部分。輻射結構2700進一步包括接地平面2703 (僅在圖27中部分示出)，是在接地平面矩形2704中內(nèi)切得來的。接地平面矩形2704具有短邊2705和長邊2706。
第一輻射升壓器2701大體上靠近所述短邊2705布置，而第二輻射升壓器2702大體上靠近所述長邊2706布置。此外，第一和第二輻射升壓器2701、2702還大體上靠近接地平面矩形2704的第一角布置，所述角是由所述短邊2705與所述長邊2706的相交限定的。
在這個特定的情況下，第一輻射升壓器2701突出超過接地平面矩形2704的短邊2705，使得第一輻射升壓器2701在包含接地平面2703的平面上的正交投影在接地平面矩形2704的外部。另一方面，第二輻射升壓器2702布置在接地平面2703的切掉的部分上，使得第二輻射升壓器2702在包含所述接地平面2703的所述平面上的正交投影不與接地平面重疊。此外，所述投影完全在接地平面矩形2704的周界以內(nèi)。
但是，在另一個實例中，第一和第二輻射升壓器兩者都可能已經(jīng)布置在接地平面的切掉的部分上，使得輻射升壓器至少部分或者甚至完全地在與輻射結構的接地平面相關聯(lián)的接地平面矩形的周界以內(nèi)。但是，在另一個實例中，第一和第二輻射升壓器兩者可能都已經(jīng)至少部分地或者甚至完全地突出超過所述接地平面矩形的一邊。
有利地，輻射結構2700可以便于將輻射升壓器2701、2702互連到射頻系統(tǒng)，因為所述輻射升壓器的連接點(圖27中未指示)比其例如在圖26的輻射結構中更靠近彼此很多。
圖28呈現(xiàn)了包括兩個輻射升壓器的輻射結構的另一個實例，其中一個輻射升壓器布置在另一個輻射升壓器上面，形成堆疊式配置。
輻射結構2800包括第一和第二輻射升壓器2805、2801和接地平面2806。第一輻射升壓器2805包括多邊形形狀(在此實例中為正方形)的大體上平面的導電部件，和大體上位于所述導電部件的周界上的第一連接點2804。第二輻射升壓器2801也包括一多邊形形狀的大體上平面的導電部件，和大體上位于所述導電部件的周界上的第二連接點2803。所述第一和第二連接點2804、2803與接地平面2806的連接點(圖中未示出)共同限定輻射結構2800的第一和第二內(nèi)部端口。
在該圖的實例中，兩個輻射升壓器2801、2805的形狀和尺寸大體上相同，但是在其它實例中，這些升壓器可能有不同的形狀和/或尺寸，但是優(yōu)選的情況是這些升壓器大體上是平面的。
第一輻射升壓器2805大體上與輻射結構2800的接地平面2806共平面，并且相對于所述接地平面2806經(jīng)過布置，使得第一輻射升壓器2805大體上靠近接地平面2806的短邊緣2802，并且突出超過所述短邊緣2802。
第二輻射升壓器2801的有利位置是在第一輻射升壓器2805上方的某個高度h，使得第二輻射升壓器2801在包含接地平面2806的平面上的正交投影與第一輻射升壓器2805在所述平面上的正交投影的實質(zhì)性部分重疊。實質(zhì)性部分可以優(yōu)選指代第一輻射升壓器2805的正交投影的面積的至少50%、60%、75%或90%。在該圖的實例中，重疊的部分對應于第一輻射升壓器2805的正交投影的面積的100%。輻射結構的輻射升壓器之間的此重疊對于實現(xiàn)非常緊湊的布置是有利的。
此外，為了便于集成第一和第二升壓器2805、2801，高度h優(yōu)選不大于自由空間波長的2%，這對應于包括輻射結構2800的輻射系統(tǒng)的第一操作頻帶的最低頻率。在這個實例中，所述高度h大約是5mm,但是在其它實例中，h可能甚至更小。
圖29提供根據(jù)本發(fā)明的能夠在第一和第二頻率區(qū)域中操作的輻射系統(tǒng)的輻射結構的兩個實例，這個輻射系統(tǒng)組合了包括導電部分的輻射升壓器與另一包括在輻射結構的接地平面中限定的間隙的輻射升壓器。
確切地說，圖29a所示的輻射結構2900描繪了第一和第二輻射升壓器2901a、2902a相對于接地平面2905a的布置。
確切地說，第二輻射升壓器2902a的位置大體上靠近接地平面2905a的短邊緣2903a,并且更準確地說大體上靠近所述短邊緣2903a的一端。鑒于第一輻射升壓器2901a的位置也大體上靠近短邊緣2903a的所述一端，第一和第二輻射升壓器2901a、2902a布置在靠近接地平面2905a的相同角的位置，這樣便于使輻射升壓器與射頻系統(tǒng)互連。
此外，第二輻射升壓器2902a經(jīng)過90度的順時針旋轉(zhuǎn)，使得限定所述第二輻射升壓器2902a的間隙的曲線現(xiàn)在與接地平面2905a的短邊緣2903a相交。此定向使得第二輻射升壓器2902a可以在接地平面2905a上激發(fā)輻射模式，這個輻射模式的極化大體上與第一輻射升壓器2901a在接地平面2905a上激發(fā)的輻射模式的極化正交。輻射模式的正交極化是指輻射的電場的極化。在同一頻帶中操作的模式之間的這些正交極化可以使相關系數(shù)很低，這能確保良好的MMO性能(如果相關系數(shù)高，則MMO性能降低)。這個實例是優(yōu)點是緊湊，因為輻射升壓器2901a和2902a靠近在一起。即便這些輻射升壓器靠近在一起，本方案還是可以實現(xiàn)低相關系數(shù)，因為這些輻射升壓器激發(fā)的輻射模式大體上正交。
現(xiàn)在參照圖29b，圖中所示為輻射結構的另一個實例，包括對前面的輻射結構的進一步修改。更具體地說，第一輻射升壓器2901b的位置已經(jīng)相對于圖29a的情況中的位置有所修改，使得第一輻射升壓器2901b在包含接地平面2906b的平面上有投影，這個投影完全在第二輻射升壓器2902b在所述同一平面上的投影內(nèi)。此外，第一和第二輻射升壓器2901b,2902b在包含接地平面2906b的所述平面上的正交投影完全在與接地平面2906b相關聯(lián)的接地平面矩形2905b的周界以內(nèi)。這種布置下對應的解決方案可以產(chǎn)生十分緊湊的效果。
第一輻射升壓器2901b的有利布置方式是嵌入在第二輻射升壓器2902b內(nèi)，因為與第一輻射升壓器2901b相關聯(lián)的第一升壓器箱的至少一部分容納在與第二輻射升壓器2902b相關聯(lián)的第二升壓器箱2904b內(nèi)。在這個特定實例中，第一升壓器箱與第一輻射升壓器2901b的外部區(qū)域重合，而第二輻射器箱2904b是在第二輻射升壓器2902b的間隙周圍限定的二維實體。因此，第一升壓器箱的底面容納在第二升壓器箱2904b內(nèi)。
圖30所示為適合于與例如圖2a的輻射結構204a互連的射頻系統(tǒng)的一個實例。射頻系統(tǒng)3000包括:第一雙工器3005，用于分離輻射系統(tǒng)的第一和第二操作頻帶的電信號；第一匹配網(wǎng)絡3004，用于在所述第一頻帶中實現(xiàn)阻抗匹配；第二匹配網(wǎng)絡3003，用于在所述第二頻帶中實現(xiàn)阻抗匹配；以及第二雙工器3002，用于重新組合所述第一和第二頻帶的電信號。
第一和第二匹配網(wǎng)絡3004、3003中的每一者可以與配合圖3所述的匹配網(wǎng)絡的任何實例中一樣。
第一雙工器3005連接到第一端口 3006，而第二雙工器3002連接到第二端口3001。在輻射系統(tǒng)中，輻射結構的內(nèi)部端口(例如，輻射結構204a的內(nèi)部端口)可以連接到所述第一端口 3006，而輻射系統(tǒng)的外部端口可以連接到所述第二端口 3001。
有利地，在射頻系統(tǒng)中使用雙工器可以將不同頻率區(qū)域的電信號分離，并且使每個頻率區(qū)域中的輸入阻抗特性彼此獨立地改變。
雖然在上文配合各圖描述的說明性實例中使用了一些特定的輻射升壓器設計，但是可能在輻射結構中同等地使用了具有例如不同形狀和/或尺寸的輻射升壓器的許多其它設計。
此外，雖然將輻射結構的一些實例描述為包括具有導電部分的輻射升壓器，但是可能使用輻射升壓器構造了其它可能的實例，這些輻射升壓器包括在輻射結構的接地平面中限定的間隙。
同樣，雖然已經(jīng)選擇了一些拓撲(即，平面對體積幾何形狀)、形狀和尺寸相等的輻射升壓器，但是這些輻射升壓器已經(jīng)被選擇為具有不同的拓撲、形狀和/或尺寸，同時保留了例如輻射升壓器相對于彼此和相對于接地平面的相對位置。
權利要求
1.一種能夠進行多帶MIMO操作的無線手持或便攜裝置，包括通信模塊，所述通信模塊包含至少一個MIMO系統(tǒng)，其中所述至少一個MIMO系統(tǒng)包括: 至少兩個能夠發(fā)射和接收電磁波信號的輻射系統(tǒng)，其中所述輻射系統(tǒng)中的至少兩個能夠在至少第一頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號，其中所述輻射系統(tǒng)中的至少兩個能夠在至少第二頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號；以及 MMO模塊，經(jīng)布置用于處理由所述至少兩個輻射系統(tǒng)發(fā)射和接收的電磁波信號； 其中所述MIMO模塊包含至少兩個MIMO內(nèi)部端口 ； 其中所述輻射系統(tǒng)中的每一個包括至少一個連接到所述MMO內(nèi)部端口中的相應一個上的外部端口； 其中所述輻射系統(tǒng)中的至少一個包含輻射結構，所述輻射結構包括: 接地平面，能夠支持至少一種輻射模式，所述接地平面包含連接點； 輻射升壓器，經(jīng)布置以耦合由所述接地平面提供/接收的電磁能量，所述輻射升壓器包含連接點； 以及內(nèi)部端口，所述內(nèi)部端口限定在所述輻射升壓器的所述連接點與所述接地平面的所述連接點之間； 其中所述至少兩個輻射系統(tǒng)中的所述至少一者進一步包括射頻系統(tǒng)，所述射頻系統(tǒng)包括: 連接到所述輻射系統(tǒng)的對應的外部端口上的端口 ； 以及連接到所述輻射結構的所述內(nèi)部端口上的端口； 其中當從所述射頻系統(tǒng)斷開時，在其內(nèi)部端口上測量到的所述輻射結構的輸入阻抗具有不等于零的虛數(shù)部分，這個情況對于與所述內(nèi)部端口相關聯(lián)的所述操作頻帶中的至少一個頻帶中的任何頻率下均成立，所述操作頻帶中的所述至少一個頻帶包含所述第一頻帶和/或所述第二頻帶； 其中所述射頻系統(tǒng)經(jīng)布置以將所述輻射結構的所述阻抗改變，以便在與所述內(nèi)部端口相關聯(lián)的所述操作頻帶中的所述至少一個頻帶中操作； 并且其中所述輻射升壓器的最大尺寸小于與所述內(nèi)部端口相關聯(lián)的所述最低操作頻帶的自由空間操作波長的1/30。
2.根據(jù)權利要求1所述的無線裝置，其中所述第一頻帶和所述第二頻帶介于600MHz到3600MHz頻率范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的無線裝置，其中所述輻射系統(tǒng)中的至少兩個包括輻射結構，所述輻射結構包含輻射升壓器，所述輻射升壓器之一是電容性輻射升壓器，在所述第一頻帶和所述第二頻帶中的至少一個頻帶下工作，并且所述輻射升壓器中的另一是電感性輻射升壓器，也在所述第一頻帶和第二頻帶中的至少一個頻帶下工作。
4.根據(jù)權利要求3所述的無線裝置，其中所述電容性輻射升壓器的位置比較靠近所述接地平面或者說接地平面矩形的一角，并且其中所述電感性輻射升壓器的位置比較遠離所述接地平面或者說接地平面矩形的各個角。
5.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其包含以下輻射結構以用于在至少一個頻帶中進行輻射:其中一種輻射結構包括一個具有導電部分的輻射升壓器；而其中另一種輻射結構所包括的輻射升壓器則具有一個限定在所述接地平面中的不導電間隙。
6.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其中所述輻射系統(tǒng)中的至少兩個經(jīng)布置用于在同一頻帶中實現(xiàn)操作，其中所述至少兩個輻射系統(tǒng)中的兩個經(jīng)布置以在所述接地平面內(nèi)激發(fā)出兩種大體上正交的輻射模式。
7.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其包括至少一個位置靠近所述接地平面或者說所述接地平面矩形的角的電容性輻射升壓器。
8.根據(jù)權利要求7所述的無線裝置，其包括多個位置靠近所述接地平面或者說接地平面矩形的多個角的電容性輻射升壓器。
9.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其包括至少一個位置靠近所述接地平面或者說接地平面矩形的長邊的中點的電感性輻射升壓器。
10.根據(jù)權利要求9所述的無線裝置，其包括至少兩個電感性輻射升壓器，其中的一個位置靠近所述接地平面或者說接地平面矩形的長邊的中點，并且其中的另一個位置靠近所述接地平面或者說接地平面矩形的另一長邊的中點。
11.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其包括至少一個電容性輻射升壓器和至少一個電感性輻射升壓器，這些輻射升壓器位于所述接地平面或者說接地平面矩形的同一邊上，所述電容性輻射升壓器的位置比所述電感性輻射升壓器更靠近所述接地平面或者說接地平面矩形的一角。
12.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其中所述接地平面包含至少一個凹槽，所述凹槽的長度優(yōu)選為所述接地平面矩形的短邊的長度的至少1/5。
13.根據(jù)權利要求12所述的無線裝置，其中所述凹槽的至少一部分構成所述輻射結構中的一個的電感性輻射升壓器的至少一部分，或者構成天線元件的至少一部分。
14.根據(jù)前述 權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其包含至少一個具有大體上平坦的形狀的電容性輻射升壓器，所述輻射升壓器大體上與對應的接地平面共面。
15.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其中所述接地平面包含位于其周邊內(nèi)的至少一個間隙，有至少一個輻射升壓器至少部分地放置在所述間隙中或所述間隙上方。
16.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其中當所述接地平面在水平平面中時，有至少一個輻射升壓器在垂直方向上放置在至少另一輻射升壓器上方，使得所述輻射升壓器中的一個在所述水平平面上的正交投影至少部分地與所述另一輻射升壓器在所述水平平面上的正交投影重疊。
17.根據(jù)權利要求1所述的無線裝置，其中所述至少兩個輻射系統(tǒng)中的至少一個包括天線元件，其中所述天線元件是選自群組，所述群組中包括:單極天線、接線天線、IFA、PIFA、槽式天線和電介質(zhì)天線。
18.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的裝置，其中所述至少一個輻射升壓器的最大尺寸小于與所述內(nèi)部端口相關聯(lián)的最低操作頻帶的自由空間操作波長的1/50。
19.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其中所述輻射系統(tǒng)中的至少兩個中的每一個能夠在至少兩個頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號，所述至少兩個操作頻帶包含所述第一頻帶和/或所述第二頻帶。
20.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其中所述接地平面至少部分地容納在PCB的至少一層中，所述接地平面優(yōu)選是包括在所述MIMO系統(tǒng)中的所有輻射系統(tǒng)的共用接地平面層。
21.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其中至少一個輻射結構的至少一個接地平面具有輻射升壓器，所述輻射升壓器具有與所述接地平面的周邊對應的多個間隙。
22.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其中至少一個輻射結構包括至少兩個連接到共用射頻系統(tǒng)上用于實現(xiàn)至少三重帶操作的輻射升壓器。
23.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其中所述射頻系統(tǒng)經(jīng)布置以在至少兩個頻帶中實現(xiàn)操作，同時改善在同一頻帶中操作的至少兩個輻射系統(tǒng)之間的隔離度。
24.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其中所述接地平面矩形的長邊的長度與對應于最低操作頻帶的最低頻率的所述自由空間波長之間的比率大于0.1。
25.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的無線裝置，其中所述MIMO系統(tǒng)為所述無線手持或便攜裝置的至少 兩個操作頻帶提供至少等于2的MIMO階。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠進行多帶MIMO操作的無線手持或便攜裝置，這個裝置包括通信模塊，所述通信模塊包含至少一個MIMO系統(tǒng)，其中所述至少一個MIMO系統(tǒng)包括至少兩個輻射系統(tǒng)，所述輻射系統(tǒng)能夠發(fā)射和接收電磁波信號，其中所述輻射系統(tǒng)中的至少兩個能夠在至少第一頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號，其中所述輻射系統(tǒng)中的至少兩個能夠在至少第二頻帶中發(fā)射和接收電磁波信號。所述MIMO系統(tǒng)進一步包括MIMO模塊，其經(jīng)布置用于處理所述電磁波信號。所述輻射系統(tǒng)中的至少一個包含輻射結構，所述輻射結構包括接地平面(157)，其能夠支持至少一種輻射模式；以及輻射升壓器(151a-b、152、153)，經(jīng)布置以耦合由所述接地平面提供/接收的電磁能量。
文檔編號H01Q1/24GK103155276SQ201180042288
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權日2010年8月3日
發(fā)明者奧羅拉·安杜哈爾·利納雷斯, 豪梅·安古爾拉·波斯, 卡雷斯·普恩提·巴里阿達, 克里斯汀娜·皮徹·普拉內(nèi)里斯 申請人:福瑞克特斯有限公司