本發(fā)明構(gòu)思總體上涉及無線通信領(lǐng)域，并且更具體地說，涉及用于無線通信裝置的天線。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2014年10月31日提交的美國專利申請?zhí)?4/529,397的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通引用而并入本文。

背景技術(shù)：

諸如蜂窩電話和其他用戶設(shè)備這樣的無線通信裝置可以包括可以用于與外部裝置通信的天線。這些天線可以在通信裝置附近產(chǎn)生不同類型的輻射圖案。然而，一些天線設(shè)計可以助長不希望量的接地電流和不規(guī)則的輻射圖案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明構(gòu)思的各個實(shí)施方式包括具有倒f型天線(ifa)的無線電子裝置。所述ifa可以包括ifa激勵元件、ifa饋電部、以及接地引腳。所述ifa激勵元件可以被配置成，當(dāng)由通過所述ifa饋電部接收的信號來激勵時按一諧振頻率諧振。所述無線電子裝置可以包括扼流槽(chokenotch)，該扼流槽具有基于所述ifa激勵元件的所述諧振頻率限定的長度。所述扼流槽可以經(jīng)由所述接地引腳電聯(lián)接至所述ifa激勵元件。接地片可以電聯(lián)接在所述扼流槽與所述接地平面之間。

根據(jù)各個實(shí)施方式，所述扼流槽的長度可以對應(yīng)于所述ifa激勵元件的所述諧振頻率的大約0.5倍波長。所述ifa饋電部可以按所述ifa的所述諧振頻率的大約0.25倍波長，位于所述扼流槽的中心附近。所述ifa饋電部可以位于所述接地片附近。所述接地片可以在所述扼流槽的中心附近電聯(lián)接至所述扼流槽。

在不同實(shí)施方式中，所述ifa饋電部上的饋電點(diǎn)可以通過通孔接觸電連接至所述ifa。所述ifa饋電部可以包括導(dǎo)電帶狀線。所述ifa饋電部在印刷電路板(pcb)層上的寬度可以基于所述pcb層的厚度來選擇，使得所述ifa與所述ifa激勵元件阻抗匹配。所述ifa激勵元件、所述接地引腳、所述扼流槽、所述接地片、以及所述接地平面(groundplane)可以布置在印刷電路板(pcb)的第一層上。所述ifa饋電部可以位于所述pcb的、與所述第一層不同的第二層上。

在一些實(shí)施方式中，所述ifa可以被配置成在所述扼流槽上感應(yīng)電流，以使所述無線電子裝置的輻射圖案形成偶極天線圖案。所述扼流槽可以被配置成防止所述接地平面上的電流回路(currentloop)。所述接地片的長度可以處于0.1倍波長至0.2倍波長之間。所述接地片的長度可以確定所述扼流槽的帶寬。所述接地引腳可以導(dǎo)電，并且可以與所述ifa激勵元件阻抗匹配。

根據(jù)各個實(shí)施方式，所述諧振頻率可以是第一諧振頻率。所述扼流槽可以被配置成按不同于所述第一諧振頻率的第二諧振頻率諧振。

在一些實(shí)施方式中，所述ifa可以包括第一ifa。一個或更多個附加ifa(皆包括附加ifa激勵元件、附加ifa饋電部、附加接地引腳、以及經(jīng)由所述附加接地引腳電聯(lián)接至所述附加ifa的附加扼流槽)可以被包括在所述無線電子裝置中。所述第一ifa和所述一個或更多個附加ifa可以沿著移動裝置的邊緣。

根據(jù)各個實(shí)施方式，所述扼流槽中的相鄰扼流槽之間的間距可以處于0.25倍波長至0.5倍波長之間。在一些實(shí)施方式中，所述扼流槽中的相鄰扼流槽之間的間距可以為大約0.45倍波長。

在不同實(shí)施方式中，所述一個或更多個附加ifa可以包括三個附加ifa。所述第一ifa和所述三個附加ifa可以被配置成，接收和/或發(fā)送多輸入多輸出(mimo)通信。所述扼流槽的長度可以為所述ifa激勵元件的大約0.5倍波長。所述ifa饋電部可以按所述ifa的大約0.25倍波長，位于所述扼流槽的中心附近。所述扼流槽可以被配置成防止所述接地平面上的電流回路。

本發(fā)明構(gòu)思的各個實(shí)施方式包括具有多個倒f型天線(ifa)的無線電子裝置，每個ifa都包括ifa激勵元件、ifa饋電部、以及接地引腳。所述ifa激勵元件可以被配置成在通過經(jīng)由所述ifa饋電部接收的信號激勵時按一諧振頻率諧振。所述無線電子裝置可以包括多個扼流槽，所述多個扼流槽皆經(jīng)由相應(yīng)接地引腳電聯(lián)接至所述多個ifa中的相應(yīng)ifa。所述多個扼流槽之一的長度可以基于所述相應(yīng)ifa激勵元件的所述諧振頻率。所述多個ifa可以沿著移動裝置的邊緣。

本發(fā)明構(gòu)思的各個實(shí)施方式包括一種無線電子裝置，該無線電子裝置包括：接地平面；從所述接地平面的一端部起突出的接地片；扼流槽，該扼流槽從所述接地片的、遠(yuǎn)離所述接地平面的一端部起延伸，并且大約平行于所述接地平面的所述端部延伸；以及從所述扼流槽起延伸的接地引腳。所述無線電子裝置可以包括：ifa激勵元件，該ifa激勵元件從所述接地引腳的、遠(yuǎn)離所述扼流槽的一端部起延伸，并且大約平行于所述扼流槽延伸。所述無線電子裝置可以包括：ifa饋電部，該ifa饋電部從所述ifa激勵元件延伸。在一些實(shí)施方式中，所述ifa激勵元件、所述接地引腳、所述扼流槽、所述接地片、以及所述接地平面可以布置在印刷電路板(pcb)的第一層上。所述ifa饋電部可以位于所述pcb的、與所述第一層不同的第二層上。

本領(lǐng)域技術(shù)人員通過審查下列圖和詳細(xì)描述，將清楚根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的其它裝置和/或操作。所有這種附加裝置和/或操作都旨在被包括在該描述內(nèi)、本發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)，并且通過所附權(quán)利要求書來保護(hù)。而且，在此公開的所有實(shí)施方式都旨在可以分離地實(shí)現(xiàn)，或者按任何方式和/或組合來組合。

附圖說明

[圖1]圖1例示了無線電子裝置的倒f型天線(ifa)。

[圖2]圖2例示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施方式的、包括圖1的倒f型天線的諸如智能電話的無線電子裝置周圍的輻射圖案。

[圖3]圖3例示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施方式的、包括扼流槽的ifa。

[圖4]圖4例示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施方式的、包括扼流槽的ifa的平面圖。

[圖5]圖5例示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施方式的、包括具有圖3和/或4的扼流槽的ifa的無線電子裝置周圍的輻射圖案。

[圖6]圖6例示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施方式的、具有沿著無線電子裝置的邊緣的如圖3和/或4中的帶扼流槽的ifa陣列的無線電子裝置。

[圖7]圖7例示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施方式的、圖6的無線電子裝置周圍的輻射圖案。

[圖8]圖8例示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施方式的、沿著移動裝置的邊緣的具有扼流槽的ifa陣列。

[圖9]圖9例示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施方式的、圖8的移動裝置周圍的輻射圖案。

[圖10]圖10例示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施方式的、包括具有扼流槽的1×4ifa陣列的移動裝置周圍的輻射圖案。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖，對本發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行更全面描述，其中，示出了本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式。然而，本申請不應(yīng)被視為受限于在此闡述的這些實(shí)施方式。相反地，提供這些實(shí)施方式，以使本公開透徹和完整，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員全面表達(dá)該實(shí)施方式的范圍。貫穿全文，相同標(biāo)號指代相同部件。

在此使用的術(shù)語僅出于描述特定實(shí)施方式的目的，而不是旨在對這些實(shí)施方式進(jìn)行限制。如在此使用的，單數(shù)形式“一(a)”、“一(an)”以及“該/所述(the)”同樣旨在包括多數(shù)形式，除非上下文另外進(jìn)行了明確指示。還應(yīng)明白，當(dāng)在此使用時，術(shù)語“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(include)”，以及/或“包括(including)”指定存在規(guī)定特征、步驟、操作、部件以及/或組件，而非排除存在或增加一個或更多個其它特征、步驟、操作、部件、組件以及/或其組合。

應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)一部件被稱為“聯(lián)接至”、“連接至”或“響應(yīng)于”另一部件時，其可以直接聯(lián)接至、連接至或者響應(yīng)于該另一部件，或者也可以存在插入部件。與此相反，當(dāng)一部件被稱為“直接聯(lián)接至”、“直接連接至”或“直接響應(yīng)于”另一部件時，不存在插入部件。如在此使用的，術(shù)語“和(以及)/或(或者)”包括多個關(guān)聯(lián)列出項(xiàng)目中的一個或更多個的任一和全部組合。

為容易描述，在此可以使用諸如“上面”、“下面”、“上部”、“下部”、“頂部”、“底部”等的空間上相對的術(shù)語，以描述如附圖中所示一個部件或特征與另一部件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，空間上相對的術(shù)語除了附圖中描繪的取向以外，還可以涵蓋該裝置在使用或操作中的不同取向。例如，如果這些圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則被描述為處于其它部件或特征“下面”的部件將在該其它部件或特征“上面”取向。由此，術(shù)語“下面”可以涵蓋上面和下面兩個取向。該裝置可以以其它方式取向(旋轉(zhuǎn)90度或按其它取向)，并且由此解釋在此使用的空間上相對的描述符。為簡短和/或清楚起見，公知功能或構(gòu)造可能未詳細(xì)描述。

應(yīng)當(dāng)明白，盡管術(shù)語“第一”、“第二”等在此可以用于描述各個組件，但這些部件不應(yīng)受限于這些術(shù)語。這些術(shù)語僅被用于區(qū)別一個部件與另一部件。由此，在不脫離本實(shí)施方式的教導(dǎo)的情況下，第一組件可以稱作第二組件。

除非另外限定，在此使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有和這些實(shí)施方式所屬于的技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所共同理解的含義相同的含義。還應(yīng)明白，諸如在公用詞典中定義的那些術(shù)語的術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋為，具有和它們在相關(guān)領(lǐng)域的背景下的含義一致的含義，而不應(yīng)按理想化或過度形式化的意義來解釋，除非在此明確地這樣定義。

倒f型天線(ifa：inverted-fantenna)通常用于移動終端的微波天線設(shè)計中。ifa設(shè)計尺寸上緊湊并且易于制造，因?yàn)樗鼈兛梢员粚?shí)現(xiàn)為印刷電路板(pcb)上的邊緣印刷特征。各種無線通信應(yīng)用可以使用ifa陣列。ifa設(shè)計的缺點(diǎn)可能是接地平面中存在地電流。這些地電流可以導(dǎo)致天線陣列元件之間的較高輻射耦合，并且可能導(dǎo)致不規(guī)則的輻射圖案。天線陣列元件之間的較高耦合和不規(guī)則輻射圖案可能不適于供在10ghz至300ghz頻率范圍內(nèi)使用的極高頻(ehf)無線電天線應(yīng)用，如毫米波天線陣列。這些毫米波頻率可以用于智能電話中的各種通信，如寬帶因特網(wǎng)接入、wi-fi等。而且，陣列天線可以將輻射圖案變窄成定向的波束，并且可能需要將高裝置指向基站。

通過添加與ifa的ifa激勵元件阻抗匹配的扼流槽(chokenotch)，可以改進(jìn)倒f型天線設(shè)計。扼流槽可以防止、停止和/或降低接地平面中的地電流，由此通過減少波瓣和畸變來改進(jìn)輻射圖案。具有扼流槽的ifa可以表現(xiàn)出良好的偏振特性，具有寬泛的輻射束，該寬泛的輻射束與寬的掃描角度基本對稱。

下面，參照圖1，該圖例示了無線電子裝置110的倒f型天線(ifa)100。該ifa100包括：ifa激勵元件102、ifa饋電部103、接地平面104、以及接地引腳101。ifa饋電部103的端部可以包括測試點(diǎn)105。ifa饋電部103可以是帶狀線。該帶狀線可以包括導(dǎo)電材料。在一些實(shí)施方式中，該帶狀線可以包括匹配網(wǎng)絡(luò)，該匹配網(wǎng)絡(luò)包括一個或更多個電感器、電容器和/或電阻器。在ifa饋電部103處接收的信號和在測試點(diǎn)105處引入的信號可以激勵ifa激勵元件102。

下面，參照圖2，例示了包括圖1的倒f型天線的陣列的移動裝置201周圍的輻射圖案。沿著移動裝置201的邊緣包括了：ifa100a、ifa100b、ifa100c、以及ifa100d的陣列。當(dāng)ifa100a-ifa100d按100ghz激勵時，在移動裝置201周圍形成不規(guī)則的輻射圖案。移動裝置201周圍的輻射圖案包括不適于按該頻率通信的不規(guī)則波瓣和畸變。

由圖1的倒f型天線陣列形成的輻射圖案在較低頻率(舉例來說，如850mhz至1900mhz的蜂窩頻帶)下是可接受的。然而，具有許多不規(guī)則波瓣的畸變可能出現(xiàn)在電磁頻譜的、10ghz到300ghz的毫米頻帶射頻處，如圖2所示。

下面，參照圖3，例示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施方式的、包括扼流槽305的倒f型天線(ifa)300。可以通過經(jīng)由ifa饋電部303接收的信號激勵ifa激勵元件302。ifa饋電部303可以在一端連接至測試點(diǎn)307?？梢栽跍y試點(diǎn)307處引入信號以激勵ifa激勵元件302。ifa饋電部303可以聯(lián)接至用于發(fā)送和接收通信信號的收發(fā)器。ifa激勵元件302可以通過接地引腳304電連接至扼流槽305。接地引腳304可以是導(dǎo)電的，并且可以被尺寸化成阻抗匹配ifa激勵元件。阻抗匹配可能希望用于減少失配損耗以最小化信號的反射，從而減少ifa300的輻射圖案的畸變。

還參照圖3，在一些實(shí)施方式中，扼流槽305可以大約平行于ifa激勵元件302。扼流槽305可以通過接地片306與接地平面301電連接。扼流槽305的長度可以對應(yīng)于ifa激勵元件302的諧振頻率的大約0.5倍波長。ifa饋電部303可以按ifa激勵元件302的諧振頻率的大約0.25倍波長，位于扼流槽305的中心附近。換句話說，邊緣安裝的ifa可以構(gòu)建在平衡的0.25倍波長扼流槽處。接地片306的長度可以是ifa激勵元件302的諧振頻率的0.1至0.2倍波長。接地片306的長度可以確定由扼流槽305支持的信號帶寬?？s減接地片306的長度可以縮減扼流槽305所支持的信號帶寬。在一些實(shí)施方式中，接地片306的寬度大于ifa饋電部303的寬度。

扼流槽305可以防止、停止和/或降低接地平面中的電流和/或電流回路。當(dāng)被ifa饋電部303處的信號激勵時，可以在扼流槽305上感應(yīng)出電流，從而在扼流槽305上形成偶極模式(dipolemode)。偶極模式可以是基于電流的閉合循環(huán)的磁偶極子。因此，包括扼流槽305的集合結(jié)構(gòu)可以表現(xiàn)為偶極天線。更具體地說，ifa300可以被配置成在扼流槽305上感應(yīng)出電流，以使無線電子裝置的輻射圖案形成偶極天線圖案。ifa激勵元件302可以被配置成按第一諧振頻率諧振，而扼流槽305可以被配置成按不同于第一諧振頻率的第二諧振頻率諧振。與第一振頻率和第二諧振頻率相關(guān)的輻射圖案的耦合可以導(dǎo)致偶極天線圖案。

下面，參照圖4，例示了圖3的ifa300的平面圖?？梢酝ㄟ^經(jīng)由ifa饋電部303接收的信號來激勵ifa激勵元件302。測試點(diǎn)307可以連接至ifa饋電部303的一個端部。通孔接觸401可以將ifa饋電部303電連接至ifa激勵元件302。ifa激勵元件302可以通過接地引腳304電連接至扼流槽305，其大致平行于ifa激勵元件302。扼流槽305可以通過接地片306與接地平面301電連接。ifa激勵元件302、接地引腳304、扼流槽305、接地片306以及接地平面301可以布置在印刷電路板(pcb)的第一層上。ifa饋電部303可以位于該pcb的、與第一層不同的第二層上。通孔接觸401可以在pcb的層之間將ifa饋電部303電連接至ifa激勵元件302。ifa饋電部303可以位于接地片306附近。在一些實(shí)施方式中，ifa饋電部303可以直接處于接地片306上方，和/或可以在接地片306上居中。在一些實(shí)施方式中，ifa饋電部303可以不連接至扼流槽305。

在一些實(shí)施方式中，接地片306在寬度上可以大于ifa饋電部303，使得pcb的第一層上的ifa饋電部303與pcb的第二不同層上的接地片306交疊。在本文所描述的一些實(shí)施方式中，ifa饋電部303在pcb層上的寬度可以基于pcb層的厚度來選擇，使得ifa饋電部303與ifa激勵元件302阻抗匹配。

下面，參照圖5，例示了包括具有圖3和/或圖4的扼流槽的ifa300的無線電子裝置501周圍的輻射圖案。當(dāng)與沒有扼流槽的ifa的輻射圖案相比(如圖2所示)時，ifa300的輻射圖案環(huán)繞無線電子裝置501寬泛且均勻地跨越。具有扼流槽的ifa300的輻射圖案可以類似于偶極天線圖案，如上參照圖3討論的。

下面，參照圖6，例示了無線電子裝置501，其具有沿著無線電子裝置501的邊緣的如圖3和/或圖4中的ifa300a-ifa300h的陣列。ifa300a-ifa300h中的每一個都可以包括ifa激勵元件302、接地引腳304、扼流槽305、接地片306以及和ifa饋電部303，如圖3和/或圖4所示。ifa300a-ifa300h中的每一個都可以電聯(lián)接至接地平面301，如圖3所示。在一些實(shí)施方式中，可以在兩個或更多個ifa300a-ifa300h之間共用公共點(diǎn)。相鄰扼流槽之間的間距可以處于0.25倍與0.5倍波長之間，從扼流槽的尖端至尖端和/或從扼流槽的中心至中心測量的。在一些實(shí)施方式中，相鄰扼流槽之間的間距可以是0.45倍波長。

還參照圖6，在一些實(shí)施方式中，ifa300a-ifa300h可以包括皆有四個ifa的兩個陣列。例如，ifa300a-ifa300d可以是一個陣列，而ifa300e-ifa300h可以是第二陣列。第一陣列和第二陣列皆可以獨(dú)立地作為接收天線和/或發(fā)送天線而起作用。在一些實(shí)施方式中，ifa300的陣列可以包括四個ifa300，并且可以被配置成接收和/或發(fā)送多輸入多輸出(mimo)通信。

下面，參照圖7，例示了具有圖6的ifa300a-ifa300h的陣列的無線電子裝置501周圍的輻射圖案。ifa300a-ifa300h的陣列的輻射圖環(huán)繞無線電子裝置501寬泛且均勻地跨越，并且陣列元件之間幾乎沒有畸變和/或低輻射耦合。相對于具有寬輻射束的無線電子裝置501，該輻射圖案也可以表現(xiàn)出良好的極化表征(即，取向)。該輻射圖案還大致對稱，使得ifa的陣列在用于接收和/或發(fā)送信號的應(yīng)用中具有寬的掃描角。

下面，參照圖8，例示了沿著移動裝置201的一邊緣的ifa300a-ifa300h的陣列。圖9例示了具有ifa300a-ifa300h的陣列的、圖8的移動裝置周圍的輻射圖案。該輻射圖案基于每個ifa300的集集合輻射圖案。由于在ifas中包含扼流槽，因而，在移動裝置201周圍存在具有很小畸變的均勻輻射圖案。

下面，參照圖10，例示了包括具有扼流槽的兩個1×4的ifa陣列的移動裝置201周圍的輻射圖案。該1x4陣列可以用作wifi、3g、lte和/或其它通信網(wǎng)絡(luò)的mimo天線。該輻射圖案基于四個ifa300a-ifa300d中的每一個的集合輻射圖案。由于在ifa中包含扼流槽，因而，在移動裝置201周圍存在具有很小畸變的均勻輻射圖案。

具有隔開0.45倍波長的扼流槽的ifa陣列的實(shí)驗(yàn)?zāi)M，在陣列元件之間的天線隔離方面產(chǎn)生了大約10db的改進(jìn)。對于1×4天線，陣列元件之間的觀測到的最糟情況耦合被發(fā)現(xiàn)為-17db。這些模擬的合成天線輻射圖案是寬波束，例如，如圖9和圖10所示，適于諸如10ghz至300ghz這樣的極高頻率的毫米波天線。

在此，結(jié)合上面的描述和附圖，對許多不同實(shí)施方式進(jìn)行了公開。應(yīng)當(dāng)明白，從字面上描述和例示這些實(shí)施方式的每一個組合和子組合是不必要的重復(fù)和混淆。因此，包括附圖的本說明書應(yīng)被視為，構(gòu)成在此描述的實(shí)施方式的所有組合和子組合的和制成與利用它們的方式和處理的完整書面描述，并且應(yīng)當(dāng)支持針對任何這種組合或子組合的權(quán)利要求書。

在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了各個實(shí)施方式，而且盡管采用特定術(shù)語，但它們僅按一般性和描述性意義使用，而非出于限制的目的。