節省空間的多頻帶天線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明的各實施例涉及能夠在多個頻率范圍中工作的節省空間的多頻帶天線。具 體而言，但不排他地，本發明的各實施例提供節省空間的天線，該節省空間的天線可以被定 位在無線電通信設備的一個角落，而仍提供多頻帶操作。
【背景技術】
[0002] 近來手持式通信設備的從簡單移動電話到更為復雜的多功能智能電話的演進已 發現設備中的某些組件的尺寸的顯著的增大。具體而言，液晶顯示器（LCD)的尺寸增長了 以使得用戶能夠可視化更多信息、更大的圖片和視頻，并且使得顯示器可以更容易地作為 觸摸屏操作。電池的尺寸也已擴大，以便提供足夠的電能來驅動更大的LCD、更快的微處理 器、以及其他組件。
[0003] 同時，設備中的其他組件的尺寸被縮小，以便容納更面向消費者的組件，諸如更大 的IXD和電池。具體而言，在小型化終端與無線電基站（蜂窩）、衛星（GPS)、熱點（WiFi) 及其他終端（藍牙? )進行通信所使用的天線方面有著持續的進展。
[0004] 蜂窩天線的小型化帶來顯著的技術挑戰，特別是因為對天線的工作需求常常增 大。新的、小型化的天線被期望維持或者甚至增大工作頻率范圍，以便能夠涵蓋不同頻帶 中的越來越多的通信協議。長期演進（LTE)標準的引入對蜂窩天線的要求提出進一步的需 求。在一些國家，LTE要求使用698MHz到798MHz頻帶。此頻率范圍的對應的波長很大，且 通常將需要較大的天線，這與對于小型化天線的要求形成鮮明的對比。此外，LTE標準要求 多輸入多輸出（ΜΙΜΟ)天線系統，該天線系統要求使用具有類似性能級別的、在相同頻帶工 作的多個天線。因此，LTE標準要求將至少兩個蜂窩天線裝在支持LTE的手持終端中，這為 每一個單一天線留下更小的空間。
[0005] 圖1示出了典型的現代的蜂窩手持式設備100的示意表示。終端示出了兩個蜂窩 天線元件102、101。第一天線元件102被置于包含電子組件的印刷電路板（PCB)KM的底 部。此布局最大化用于IXD顯示器106和電池105的可用空間。第二天線元件101常常被 沿著設備100的長邊中的一個放置。然而，由于可用的空間有限（由于大顯示器106和電 池105的緣故），與第一天線102相比，第二天線101通常具有較差的性能，并通常只用于分 集接收，而不適合用于完整的Mnro應用。第二天線101的性能也會被其位置妨礙，因為第 二天線101可能會在設備100的正常使用過程中被用戶的手覆蓋。通常使設備100的頂部 的天線空閑區域108保持沒有天線元件，因為將第二天線置于此區域可能會在用戶的頭部 產生高電磁場，因此，會導致設備100不能通過法規遵從性測試（例如，特定吸收率（SAR) 和助聽器兼容性（HAC)測試）。
[0006] 從US 2011/0199267已知一個實用的天線布局，其中，兩個L形天線被置于手持電 信設備的相鄰角落處。此布局通過最小化設備的PCB上的電磁電流來縮小用戶對天線特 征的影響，其中PCB通常充當天線的接地層。然而，如果希望在低頻時（〈1GHz)使用類似 的概念，此布局會存在嚴重的限制。事實上，從D. Manteuffel、A. Bahr、D. Heberling、以及 I. Wolff 所著的"Design considerations for integrated mobile phone antennas'，（集 成移動電話天線的設計考慮），發表于Proc. Ilth Int. Conf · Antennas Propagat.，2001，第 252-256頁）已知，為了在低頻時使用手持式設備中的緊湊天線來實現足夠的帶寬，天線必 須能夠在終端的大導電部件（PCB、LCD，或底盤）上激勵電磁電流，使得天線可以充當高效 的、低Q輻射器。在US 2011/0199267中，天線看起來不會在終端的導電部件上激勵足夠大 的電磁電流以便能夠在低頻時作為高效的、寬頻帶天線來操作。使用在US 2011/0199267 中所公開的天線參數來執行的電磁仿真示出了其最低共振頻率大約1730MHz，如圖2所示。 擴展US 2011/0199267的天線以便它能夠在低于IGHz時操作將導致帶有窄帶行為的大得 不切實際的天線。
【發明內容】
[0007] 從第一方面來看，提供了一種多頻帶天線，包括被配置成在接地點電連接到導電 接地層，并在饋電點電連接到無線電發射機/接收機的的導電細長形天線元件，其特征在 于，所述天線元件包括第一部分和第二部分，所述第一部分被配置成沿著所述接地層的第 一外緣在第一方向上延伸，然后沿著所述接地層的第二外緣在第二方向上延伸，以及，所述 天線元件的所述第二部分被配置成緊挨著所述第一部分沿著所述接地層的所述第二外緣 在第三基本上相反的平行方向上折回，然后沿著所述接地層的所述第一外緣在第四方向上 折回，所述天線元件的所述第二部分與高阻抗部分端接，而所述天線元件的所述高阻抗部 分被定位在所述接地層的所述第一邊緣和所述天線元件的所述第一部分之間，并形成電磁 耦合所述天線元件的所述第一和第二部分的窄隙。
[0008] 天線元件可以在兩個平面延伸，每一平面都基本上垂直于接地層。平面也可以 基本上彼此垂直（例如，其中接地層的第一和第二外緣基本上彼此成直角，并在拐角處會 合）。接地點和饋電點通常彼此靠近；在這樣的布局中，接地點在饋電點附近提供并聯電 感，該并聯電感補償天線的電容行為，并在天線阻抗中產生近似的共振。阻抗匹配電路也可 以被插入在天線元件的饋電點和無線電發射機/接收機之間。
[0009] 天線設備的此特定布局的用途是在遠離角落并更靠近接地層的第一邊緣的中間 的位置具有天線元件的高阻抗部分，以便高阻抗部分在典型的使用條件下遠離用戶的手。 此特征縮小了用戶的手對天線的操作的影響。天線元件的高阻抗部分的特征在于，受手組 織的比較高的電容率的影響的高電場。相反，磁場在天線元件的較低阻抗部分占支配地位， 但是磁場分布不太受用戶的手的存在的影響，因為組織的導磁率接近于空氣的導磁率。 [0010] 天線元件可以被置于接地層的輪廓內，例如高于接地層的內緣。然而，如果使用此 布局，在天線元件正下方必須去除接地層的導電部件的一部分。去除接地層的導電部件的 一部分防止天線帶寬的顯著縮小。
[0011] 饋電點和接地點可以安置為饋電點更靠近接地層的角落，或接地點更靠近接地層 的角落。
[0012] 在某些實施例中，可以給天線元件提供在其他平面中延伸的額外的部分。此布局 可以提供天線元件的延伸的有效電長度，這實現天線元件的較低的最小共振頻率。延伸的 部分可以被定位為和接地層的第一或第二邊緣成一直線。延伸的部分可以基本上平行于接 地層，例如在高于接地層的平面中，或可以基本上垂直于接地層，或兩者。
[0013] 在某些實施例中，天線設備被配置成通過使天線元件橫跨接地層邊緣，容納在手 機（諸如智能電話）內，以便天線元件的一部分伸出諸如電池和LCD之類的手機的其他組 件。
[0014] 在某些實施例中，天線元件可以通過阻抗元件（諸如電感器或電容器）連接到接 地層，提供允許天線的最小共振的頻率被調節或更改的優點。可另選地，阻抗元件可以被替 換為以電子方式進行控制的可變阻抗（例如，變容二極管），或在不同類型或值的兩個或更 多阻抗元件之間轉換的射頻（RF)開關。
[0015] 天線設備的各實施例適合于MMO應用，因為兩個類似的（但是鏡像）天線元件可 以被安置在接地層的相鄰拐角處，例如在手機PCB的下邊緣。
[0016] 附圖簡述
[0017] 在下文中，參考各個附圖，進一步描述本發明的各實施例，其中：
[0018] 圖1示出了典型的現代的蜂窩式手持式設備的示意表示；
[0019] 圖2示出了在US 2011/0199267中所公開的類型的天