專利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及天線裝置，更具體地，涉及在無線通信設(shè)備(諸如移動電話)中使用的天線裝置。
背景在便攜式無線通信設(shè)備中，用于內(nèi)部天線安排的空間是有限的。隨著對于更大的功能和更好的無線信道質(zhì)量的需要不斷增長，在便攜式無線通信設(shè)備(諸如移動電話)中常常必須利用一個以上的天線單元。因為在便攜式無線通信設(shè)備中有限的空間，內(nèi)部天線趨于間隔緊密地設(shè)置。對于間隔緊密的天線單元，在天線之間會出現(xiàn)不想要的耦合。
間隔緊密的天線之間的低的耦合對于各種應(yīng)用是必須的。這些例如可以是消除對雙工器的需要的分開的RX和TX天線，天線分集系統(tǒng)(接收機(jī)分集和發(fā)射機(jī)分集)，用于不同系統(tǒng)的天線(例如，GSM-蘭牙)。
在WO 9013152中描述了分開的RX/TX天線。WO 9013152只提到同一種類型的兩個天線(兩個相同的貼片天線)的情形。在WO 9013152中提供了消除對雙工器的需要的解決方案。而且，披露了分開的發(fā)送和接收天線通過導(dǎo)電的支架被樹立在接地面上面，其中支架被放置在天線之間并與天線電隔離。
上述的文件只描述了分開的發(fā)送和接收天線之間的減小的耦合。
發(fā)明概要本發(fā)明的目的是提供在無線通信設(shè)備(優(yōu)選地為便攜式無線通信設(shè)備)中使用的天線裝置，其中發(fā)送和接收天線單元之間的電耦合被最小化。
本發(fā)明是基于這樣的認(rèn)識，即當(dāng)一個天線單元具有平衡的饋電而另一個天線單元具有非平衡的饋電時，能夠設(shè)計兩個天線，使得天線之間的耦合低于兩個天線都具有非平衡的或平衡的饋電時的情形。
采用一個平衡的和非平衡的天線對的優(yōu)點(diǎn)在于，通過接收機(jī)電子電路的平衡的輸入和來自輸出放大器的非平衡饋電，可以實(shí)現(xiàn)較低的損耗和對接收機(jī)/發(fā)射機(jī)的改進(jìn)的匹配。
按照本發(fā)明，提供了如所附權(quán)利要求1所確定的天線裝置。
還提供了包括這樣的天線裝置的無線通信設(shè)備。
另外的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中限定。
附圖簡述現(xiàn)在參照附圖通過例子描述本發(fā)明，其中

圖1是按照本發(fā)明的天線裝置的第一實(shí)施例的示意性透視圖；圖2是按照本發(fā)明的天線裝置的第二實(shí)施例的示意性頂視圖；圖3是按照本發(fā)明的天線裝置的第三實(shí)施例的示意性頂視圖；圖4是按照本發(fā)明的天線裝置的第四實(shí)施例的示意性頂視圖；圖5是按照本發(fā)明的天線裝置的第五實(shí)施例的示意性透視圖；圖6是按照本發(fā)明的天線裝置的第六實(shí)施例的示意性頂視圖；圖7示出按照本發(fā)明的天線裝置的接收RF鏈路的優(yōu)選布局的方框圖；以及圖8示出按照本發(fā)明的天線裝置的發(fā)射RF鏈路的優(yōu)選布局的方框圖。
發(fā)明詳細(xì)描述下面，給出按照本發(fā)明的天線裝置的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明。在這里描述的幾個實(shí)施例中，不同的實(shí)施例的相同的部分以相同的標(biāo)號表示。
平衡饋電被定義為在存在地的條件下包括兩個導(dǎo)體的傳輸線能夠以這樣方式工作，使得當(dāng)在所有的橫截面上兩個導(dǎo)體相對于地的電壓在幅度上是相等的和在極性上是相反的，且兩個導(dǎo)體中的電流在幅度上基本上相等和在方向上是相反的。非平衡饋電被定義為不滿足以上的準(zhǔn)則的饋電。
首先參照圖1，其中天線裝置或模塊(總的表示為1)包括印刷電路板(PCB)10，其具有安裝在其上的電路，用于移動電話(圖上未示出)的電子電路的發(fā)射機(jī)部分24和接收機(jī)部分34。PCB10也用作用于平面倒F天線(PIFA)的地平面，它的輻射單元表示為20。輻射單元20被放置成與PCB10間隔開，基本上與其平行，并包括被連接到發(fā)射機(jī)部分24的饋電單元的饋電部分22，和被連接到發(fā)射機(jī)部分的接地單元的按地部分23。因此，PIFA20用作裝置1的發(fā)射天線。
PIFA20是非平衡饋電天線，其中接地部分23被直接連接到地。連接也可以選擇為通過包括集中或分布電感和/或電容的匹配網(wǎng)絡(luò)。
天線裝置1也包括環(huán)狀天線，其被表示為330。環(huán)狀天線由導(dǎo)線在平行于PCB10并還平行于輻射單元20的平面上(其基本上在PIFA單元的平面上)形成一個包圍PIFA單元的環(huán)而形成。
在PIFA天線20與平衡饋電的環(huán)狀天線330之間的耦合是低的，因為PIFA20給出基本上垂直于天線平面的電場，而平衡饋電的環(huán)狀天線330給出基本上垂直于天線平面的磁場。所以，這兩個天線互相之間具有低的耦合。環(huán)狀天線330通過它的末端332，333連接到接收部分34的各輸入端。在圖上，一個輸入端標(biāo)以正的，另一個輸入端標(biāo)以負(fù)的。環(huán)狀天線330是平衡的，即，它由相反的信號饋電，由此，它用作為磁天線。
替換地，環(huán)狀天線330可以被一個開路的環(huán)(即偶極天線)來代替。
現(xiàn)在參照圖7描述接收機(jī)部分34的接收RF鏈路的優(yōu)選的布局。RF鏈路包括平衡的濾波器334，它的輸入端在圖中被標(biāo)以“+”和“-”，通過它的末端332，333被連接到接收天線330。平衡濾波器334的輸出端被連接到低噪聲放大器(LNA)335，低噪聲具有平衡輸入端，被標(biāo)以“+”和“-”。LNA335又被連接到接收機(jī)部分34的RF電子電路(未示出)。這個連接可以是平衡的或非平衡的。
設(shè)置平衡濾波器334具有以下的優(yōu)點(diǎn)。首先，在用于把接收的信號從非平衡變換到平衡的傳統(tǒng)布置中存在的balun(平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器)可被省略，由此，減小信號損耗、制造成本和由RF電子電路所需要的空間。第二，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的隔離增加，因為發(fā)射機(jī)鏈路是非平衡的而接收機(jī)鏈?zhǔn)瞧胶獾?。這導(dǎo)致兩個電路之間較小的交擾。
具有平衡的LNA的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，它可以通過專用集成電路(ASIC)技術(shù)制做，這是優(yōu)選的。ASIC應(yīng)用總是平衡的。
現(xiàn)在參照圖8描述發(fā)射機(jī)部分24的發(fā)射RF鏈路的優(yōu)選布局。TX鏈路包括平衡的功率放大器(PA)25，其具有被連接到發(fā)射機(jī)電子電路(未示出)的輸入端。這個輸入端可以是平衡的或非平衡的。放大器的平衡輸出端被連接到平衡濾波器26的輸入端，它的輸出饋送到發(fā)射機(jī)天線。
以這樣的方式提供發(fā)射機(jī)鏈路的優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)射與接收電路之間減小的耦合，導(dǎo)致較小的交擾等等。
在圖2所示的可選的第二實(shí)施例中，環(huán)狀天線被偶極天線230代替，它包括兩個像絞線那樣的部分231a，231b。這兩個部分在它的任一側(cè)圍繞PIFA單元20以及與基本上平面的單元20在同一個面層。正如第一實(shí)施例那樣，偶極天線230具有平衡的饋電部分。
兩個像絞線那樣的部分231a，231b被顯示為具有相等的長度的兩個部分，但優(yōu)選地，一個單元(例如，231b)的長度用來調(diào)節(jié)偶極天線230的阻抗和/或諧振頻率。
在圖3所示的可選的第三實(shí)施例中，接收天線是環(huán)狀天線30，其具有端部32，33，端部被連接到接收機(jī)部分的各個輸入端。然而，與上面參照圖1描述的實(shí)施例相反，這個環(huán)狀天線被設(shè)置在垂直于PCB10和PIFA單元20的平面上。
圖1-3所示的三個實(shí)施例都是按照本發(fā)明的天線裝置的基本結(jié)構(gòu)。它們具有共同點(diǎn)提供了用作發(fā)射天線的非平衡PIFA天線和平衡饋電的接收天線，接收天線或者是環(huán)狀天線或者是偶極天線。在圖1和2中，平衡饋電的天線330，230還環(huán)繞PIFA天線20。
在圖4-6中示出基本結(jié)構(gòu)的變型。圖4所示的實(shí)施例類似于圖1的實(shí)施例，差別在于，連到環(huán)狀天線430的連接432，433制作在與PIFA的饋電部分和接地部分22，23相對的、PIFA單元20的一側(cè)。這提供優(yōu)點(diǎn)與PCB的耦合受到影響，以及可被調(diào)整到想要的設(shè)計。
圖5所示的實(shí)施例類似于圖3的實(shí)施例，差別在于，環(huán)狀天線530被提供在與PIFA的饋電部分和接地部分22，23相對的、PIFA單元20的一側(cè)。這提供的優(yōu)點(diǎn)是與PCB的耦合受到影響，并可調(diào)整到所需的設(shè)計。
圖6所示的實(shí)施例類似于圖2的實(shí)施例，差別在于，偶極天線630的連接部分被設(shè)在與PIFA的饋電部分和接地部分22，23相對的、PIFA單元20的一側(cè)。這提供的優(yōu)點(diǎn)是與PCB的耦合受到影響，并可調(diào)整到所需的設(shè)計。
為了使得非平衡與平衡天線之間的耦合最小化，非平衡天線優(yōu)選地被小型化。通過用高的介質(zhì)材料裝載非平衡天線，諸如用陶瓷或陶瓷與塑料的混合物，平衡與非平衡天線之間的最小距離被增加，由此進(jìn)一步減小它們之間的耦合。
已描述了按照本發(fā)明的天線裝置的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會看到，這些實(shí)施例可以在附屬權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化，而不背離本發(fā)明思想。因此，雖然示出了發(fā)射和接收天線，但本發(fā)明思想并不限于此。例如，可以提供兩個接收天線，其中一個是平衡的而另一個是非平衡的。這樣，它們之間的耦合被最小化。另外，可得到天線分集。不同的天線可以用于在不同的通信系統(tǒng)(例如，蘭牙，GSM，和UMTS)工作。它們也可工作在不同的頻段，例如GSM900和GSM1800。還提供了進(jìn)一步的組合，這樣，可能的組合是兩個發(fā)射/接收天線；一個發(fā)射/接收天線和一個接收天線；一個發(fā)射/接收天線和一個發(fā)射天線；兩個接收天線；兩個發(fā)射天線；一個發(fā)射天線和一個接收天線；其中在每個組合中，每個天線可以是非平衡的或平衡的。
已經(jīng)示出了特定的天線方向圖。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會知道，非平衡天線不一定是PIFA，而可以是貼片天線，改進(jìn)的的PIFA，曲折的PIFA，或縫隙天線等。
在圖中，示出了饋電裝置24，34，它們應(yīng)當(dāng)被看作為用于發(fā)射天線的饋電裝置，用于接收天線的接收機(jī)裝置，用于發(fā)射/接收天線的饋電/接收機(jī)裝置。
應(yīng)認(rèn)識到，參照圖7描述的接收機(jī)RF鏈路和參照圖8描述的發(fā)射機(jī)RF鏈路可應(yīng)用于以上描述的所有實(shí)施例的接收機(jī)部分和發(fā)射機(jī)部分。
權(quán)利要求
1.用于無線通信設(shè)備的天線裝置，所述天線裝置包括第一天線單元(20)，其包括被連接到第一饋電裝置(24)的第一饋電部分(22)，第二天線單元(30；230；330；430；530；630)，其包括被連接到第二饋電裝置(34)的第二饋電部分(32，33；332，333)，其特征在于，所述第一天線單元(20)具有非平衡饋電，以及所述第二天線單元(30；230；330；430；530；630)具有基本上平衡的饋電。
2.按照權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中所述無線通信設(shè)備是便攜式的。
3.按照權(quán)利要求1和2所述的天線裝置，其中所述第一天線單元(20)用來發(fā)射無線電信號而所述第二天線單元(30；230；330；430；530；630)用來接收無線電信號。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的天線裝置，其中所述第一(20)和所述第二(30；230；330；430；530；630)天線單元用來發(fā)射無線電信號。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的天線裝置，其中所述第一(20)和所述第二(30；230；330；430；530；630)天線單元用來接收和發(fā)射無線電信號。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的天線裝置，其中所述第一(20)和所述第二(30；230；330；430；530；630)天線單元用來接收無線電信號。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的天線裝置，其中所述第一天線單元(20)用來接收無線電信號而所述第二天線單元(30；230；330；430；530；630)用來發(fā)射。
8.按照權(quán)利要求1或2所述的天線裝置，其中所述第一天線單元(20)用來接收無線電信號而所述第二天線單元(30；230；330；430；530；630)用來接收和發(fā)射無線電信號。
9.按照權(quán)利要求1或2所述的天線裝置，其中所述第一天線單元(20)用來接收和發(fā)射無線電信號而所述第二天線單元(30；230；330；430；530；630)用來發(fā)射無線電信號。
10.按照權(quán)利要求1或2所述的天線裝置，其中所述第一天線單元(20)用來發(fā)射無線電信號而所述第二天線單元(30；230；330；430；530；630)用來接收和發(fā)射無線電信號。
11.按照權(quán)利要求1或2所述的天線裝置，其中所述第一天線單元(20)用來接收和發(fā)射無線電信號而所述第二天線單元(30；230；330；430；530；630)用來接收無線電信號。
12.按照權(quán)利要求1-11中任一項所述的天線裝置，其中所述第一天線單元(20)是從包含平面倒F天線，貼片天線，改進(jìn)的平面倒F天線，曲折的平面倒F天線和縫隙天線的組中選擇的。
13.按照權(quán)利要求1-12中任一項所述的天線裝置，其中所述第二天線單元是環(huán)狀天線(30；330；430；530)。
14.按照權(quán)利要求1-12中任一項所述的天線裝置，其中所述第二天線單元是偶極天線(230；630)。
15.按照權(quán)利要求14所述的天線裝置，其中所述偶極天線(230；630)具有不同長度的部分(231a，231b)。
16.按照權(quán)利要求1-15中任一項所述的天線裝置，其中所述第二天線(230；330；430；630)被放置在基本上平行于所述第一天線單元(20)的平面內(nèi)。
17.按照權(quán)利要求1-15中任一項所述的天線裝置，其中所述第二天線(30；530)被放置在基本上垂直于所述第一天線單元(20)的平面內(nèi)。
18.按照權(quán)利要求1-16中任一項所述的天線裝置，其中所述第二天線單元(230；330；430；630)基本上圍繞所述第一天線單元(20)。
19.按照權(quán)利要求1-18中任一項所述的天線裝置，其中所述第二饋電裝置(34)包括平衡濾波器(334)，它的輸入端被設(shè)置成可接收來自所述第二饋電部分(32，33；332，333；432，433)的信號；以及平衡放大器(335)，它的輸入端被設(shè)置成可接收來自所述平衡濾波器(334)的輸出端的信號。
20.按照權(quán)利要求19所述的天線裝置，其中所述平衡放大器(335)優(yōu)選地是由專用集成電路技術(shù)提供的低噪聲放大器。
21.按照權(quán)利要求1-20中任一項所述的天線裝置，其中所述第一饋電裝置(24)包括平衡放大器(25)，它的輸入端被設(shè)置成可接收要被發(fā)送的信號，且它的輸出端是平衡的；以及平衡濾波器(26)，它的輸入端被設(shè)置成可接收來自所述放大器的信號，且它的輸出端被設(shè)置成可發(fā)送信號到所述第一天線單元(20)。
22.一種包括按照任一前述權(quán)利要求的天線裝置的無線通信設(shè)備。
23.按照權(quán)利要求22所述的無線通信設(shè)備，其中所述無線通信設(shè)備是便攜式的。
全文摘要
用于無線通信設(shè)備優(yōu)選地為便攜式無線通信設(shè)備的天線裝置，包括第一天線單元(20)，它包括被連接到第一饋電裝置(24)的第一饋電部分(22)；第二天線單元(30；230；330；430；530；630)，其包括被連接到第二饋電裝置(34)的第二饋電部分(32，33；332，333)，其中所述第一天線單元(20)具有非平衡饋電而所述第二天線單元(30；230；330；430；530；630)具有基本上平衡的饋電。
文檔編號H01Q21/28GK1441978SQ01812570
公開日2003年9月10日 申請日期2001年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月10日
發(fā)明者T·魯特福斯, C·布勞恩, H·法爾肯, L·哈坎松, 劉東輝, A·托爾內(nèi)爾－佩爾斯 申請人:Amc世紀(jì)公司