具有多个谐振频率的天线的制作方法

专利名称：具有多个谐振频率的天线的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及一种具有多个谐振无线频率的天线。 一 些实 施例涉及使用在诸如移动蜂窝电话的手持电信设备中的内置多频段 天线。
背景技术：
当前无线通信系统利用几个不同的无线通信标准并且在很多不同频段操作。在此断裂(fractured)的服务环境中，在多个系统和频 段中操作的终端提供较好的服务覆盖。多频段天线是多频段移动终 端的关键组件。多频段天线也可以在基站中使用。多频段通信终端的一个例子是四个GSM系统频段中的任何一 个频萃殳中可操作移动蜂窝电话，其中四个GSM系统频段即GSM850 (824-894 MHz) 、 GSM900 ( 880-960 MHz) 、 GSM1800 ( 1710-1880 MHz) 、 GSM1900 ( 1850-1990 MHz)。对于设计一种在一些或者所 有这些频段上操作并且具有良好整体效能的紧凑内置天线而言是很 大的4兆战。在当前移动蜂窝电话中，各种诸如照相机、扬声器或者两者的 组件经常至少部分位于内置天线元件和它的接地面之间。这些额外 的组件能够降低天线的性能。如果用户的手靠近天线，则通常降低天线在这些频率范围上的 性能。当手至少部分地位于天线的顶部时，该影响非常强烈。用户 经常握住移动蜂窝电话使得食指处于蜂窝电话顶部附近的天线元件 的顶部。期望提供一种改进的天线
发明内容
根据本发明的 一 个实施例，提供一种具有多个谐振频率的天线并且该天线包括接地面，其具有第一边缘和另一边缘；馈电点； 接地点；以及天线轨迹，其在馈电点和接地点之间延展，并且该天 线轨迹包括串联连接的第一环和第二环，其中第一环的一部分接 近于接地面的第一边缘并且第二环的部分接近于接地面的第一或者 另一边缘。"接近，，意味着邻近。第一环所述部分的边缘可以通过放在第 一边缘之上几毫米容限内而邻近第一边缘，并且第二环所述部分的 边缘可以通过放在另一边缘之上在几毫米容限内而邻近另一边缘。通常接地面具有长度和宽度并且包括第一和第二边缘以及第三 和第四另一边缘，其中第一和第二边缘延展穿过宽度并且由长度分 开，第三和第四另一边缘沿着长度延展并且由宽度分开。天线轨迹可以是单一的，可选地，它也可以由一个或多个带有 或者没有额外电路的不同天线轨迹组成。因此，天线可以位于其所处设备的机壳和接地面边缘周围。这 使得天线和设备的中间区域是空闲的以便实施其他蜂窝电话功能， 例如相机或者扬声器。这也阻止了天线位于用户可能放手指的区域 的下方。天线轨迹的位置允许天线强耦合到接地面的谐振模式。这使天 线相比于它在所有操作频段上的电学尺寸(由天线占据的电容量) 能够具有非常大的操作带宽和高的总体效率。天线形状和适当的电 抗负载可以用来实现第二频段双谐振并且因此固有地实现更多宽带 (wideband )。根据本发明的一个实施例，提供一种具有多个谐波频率的天线 并且该天线包括接地面；馈电点；接地点；长度L的天线轨迹， 其在馈电点和接地点之间延展并且该天线轨迹包括串联连接的第 一环和第二环，其中第一环在距离接地点L/5和2L/5之间具有回转 弯角，并且第二环在距离接地点3L/5和4L/5之间具有回转弯角。
根据本发明的 一个实施例，提供具有多个谐波频率的天线并且该天线包括接地面；馈电点；接地点；长度L的天线轨迹，其在 馈电点和接地点之间延展并且该天线轨迹包括串联连接的第 一 环 和第二环，其中第一环在距离接地点L/5和2L/5之间具有回转弯角， 并且第二环在距离接地点3L/5和4L/5之间具有回转弯角；以及距离 接地点2L/5和3L/5之间的电容负载。其他地方也可以存在电容负载。在一个实施例中，大多凄丈电容 负载在2L/5和3L/5之间。电抗负载，无论是例如弯角的电感负载还是电容负载，可以用 来实现天线的第二频段双谐振并且因此固有地实现更多宽频。根据另 一个实施例，提供一种具有多个谐波频率的天线并且该 天线包括接地面；馈电点；接地点；天线轨迹，其延展于馈电点 和接地点之间并且该天线轨迹包括串联连接的第 一 环和第二环， 并且具有第一连续操作频段和第二连续操作频段，其中第一连续操 作频段对应于天线的基本谐振频率(第一谐波共振)，并且第二连续 操作频段对应于天线的基本谐振的第二和第三谐波共振，其中使用电抗负载将第三谐波向第二谐波进行调谐。可以对天线定形并且布置使得基本谐振和第二以及第三谐波共振强耦合于接地面的 一 个或多个谐振。在一个实施例中，接地面具有第一边乡彖和另 一边缘并且通过如下 那样布置天线而实现基本谐振与第二和第三谐波共振到 一 个或多个 接地面谐振的耦合，该布置为第一环的一部分接近于4妄地面的第 一边缘并且第二环的一部分接近于接地面的第一边缘或者另 一边 缘。然而，在其他实施例中，天线可以大部分或者甚至全部延展到接 地面外部。根据另 一 个实施例，提供具有多个谐波频率的天线并且该天线包 括具有边缘的接地面；天线轨迹，其包括其中天线边缘的至少一 部分接近于接地面边缘的边缘；以及天线轨迹的电抗负载。
天线轨迹的位置允许天线强耦合于接地面的谐振模式。这使天线 相比于它在所有操作频段上的电学尺寸(由天线占据的电容量)能 够具有非常大的操作带宽和高的总体效率。电抗负载可以用来实现 第二频段双谐振并且因此固有地实现更多宽带。


为了更好地理解本发明，现在将仅通过例子对附图进行参考，在附图中图1、 2和3根据本发明不同的实施例示出了多频段天线。图4示出了包括多频段天线的无线收发器设备。图5A绘制了用于天线谐振模式的模型电流I。l2和^并且图5B绘制了用于天线谐振模式的模型电场强度E, 、 E,和E3。图6A示出了用于自由空间中天线1的反射系数相对于频率的图，并且图6B和6C示出了相关的Smith图；以及图7示出了图2A和2B中所示出的U形、共面天线1的一个实施例。
具体实施方式
图1、 2和3示出了微带天线1，其在一端被短路并且在另一端 被馈电。天线1包括具有边缘12的接地面10;馈电点2;接地点 3;以及长L的天线轨迹11，其延展于馈电点2和接地点3之间并且 该天线轨迹包括，串联连接的第一环20和第二环30,其中至少第一 环20的一部分和第二环30的一部分至少接近接地面边缘12。绝缘(dielectric)基板可以定位在天线轨迹11和接地面10之间，并且通 常地提供对于天线轨迹11的支撑。绝缘基板可以至少部分地是空气。 第一环20和第二环30可以但是不必需具有相同长度L/2。第一 环20包括第一天线轨迹部分22,其从馈电点2延展到第一末端(extremity) 24;回转弯角26，其位于第一末端24;以及第二天线 轨迹部分28,其从第一末端24向馈电点2回转。第二环30包括天线轨迹部分32,其从接地点3延展到第二末端34;回转弯角36，其 位于第二末端34;以及第四天线轨迹部分38，其从第二末端34向 接地点3回转。第二天线轨迹部分28和第四天线轨迹部分38在点 41处互相连接。在说明的例子中，第一天线轨迹部分22和第二天线 轨迹部分28之间以及在第三天线轨迹部分32和第四天线轨迹部分 38之间存在恒定间隔。然而，第一天线轨迹部分22和第二天线轨迹 部分28之间的间隔与第三天线轨迹部分32和第四天线轨迹部分38 之间的间隔可以被独立地改变。这允许天线轨迹部分之间的耦合可 以被控制，并且因此基本共振频率和谐波共振频率的比率可以被控 制。虽然天线已经被描述为互相连接的环20、 30，但是应该理解到 天线轨迹ll可以由单个、单一元件构成。第一22、第二28、第三32和第四38天线轨迹部分可以如图1 和图2中所示的共面。可选地，如图3中所示，第一 22和第三32 天线轨迹部分可以位于第一较低平面40，而第二和第四天线轨迹部 分位于第二较高平面42。在图2和3中，第一天线轨迹部分22和第二天线轨迹部分28 横向延展到第一弯角50以形成第一环20的横向部分52,并且然后 纵向延展到第一末端以形成第一环20的纵向部分54。第三32和第 四38天线轨迹部分横向延展到第二弯角60以形成第二环30的横面 部分62,并且然后纵向延展到第二末端34以形成第二环30的纵向 部分64。在说明的例子中，弯角50和60基本上是直角的，然而， 可以使用其他角度的弯角。所示的天线1因此具有U形状。纵向部分54、 64的长度大于横向部分52、 62的长度，但是小 于横向部分52、 62长度的两倍。在一个例子中，横向部分52、 62 大约20mm长并且纵向部分54、 64大约30mm长。在此例子中，接 地面110mm长并且40mm宽。第一和第二环的纵向部分54、 64寻皮 物理地分开并且在它们之间和接地面IO之上定义了一个体积70,该 体积没有被天线1使用。
横向部分52、 62和纵向部分54、 64可以^旦不必完全位于^妾地 面IO之上。天线1具有几个谐振。通过调整天线的几何形状以及不同天线 轨迹部分的相关电抗负载，其可以被布置为天线在所关注的频率 范围内具有三个谐振一基本谐振和它的第二和第三谐波共振。第二 和第三谐波共振可以被调谐为彼此接近使得它们形成双谐振并且因 此形成连续的、比谐振中任 一 单独谐振更宽的操作频段。天线具有对应于波长/l,的基本谐振频率f,,其中L-义，/2;对应 于波长乙的第二谐波频率f2,其中L=A2;以及对应于波长义3的谐 波频率f3,其中L=3^3/2。频率f,是或者大约900MHz并且频率f,是 或者大概1800MHz。使用电抗负载对第三谐波进行调谐，以将它带向第二谐波，例 如使得^接近等于L。第一谐振因而覆盖GSM 850频段和/或 GSM900频段，并且第二和第三谐振覆盖GSM1800频萃殳和/或 GSM1900频段。电抗负载包括第一电感负载，第一电感负载位于与第三谐波相 关联的电流大于与第二谐波相关联的电流的位置。电感负载可以通 过例如弯曲天线轨迹、或者通过局部减少天线轨迹宽度、或者甚至 通过增加电感来实现。如果与接地点距离x处用于第一谐振模式的电流I,被模拟为 A.cos (nx/L)，与接地点距离x处用于第二谐振模式的电流I,被模 拟为A.cos (2nx/L),以及与接地点距离x处用于第三谐振模式的 电流13被模拟为A.cos ( 3nx/L)，则对于x<L/5、 2L/5<x<3L/5以及 x〉4L/5而言，可以计算出12的值大于13的值。最大的差出现在 2L/5<x<3L/5的区域，在L/2或者其附近处，在该处13接近于零。当 L/5^x^2L/5并且3L/5^x^4L/5时，也可以计算出13的值大于或等于 12的值，最大的差出现在L/4和3L/4或者其附近处，在该处12接近 于零。图5A绘制了模拟电流I。 12和13。希望避免或者减少不必要的电感负载，其中12的值大于13的值， 因为其将增大第二谐振频率f,和第三谐振频率fj司的间隔。电感负 载的一个形式由天线轨迹中的弯角提供。因此，所示天线1在接近x=L/2的区域中不具有任何弯角，并且在2L/5<x<3L/5的区域中可以 不具有任何弯角，尽管此区域中的弯角对于天线1具有适合移动电 话的形状而言是需要的。希望在区域L/5^x^2L/5和3L/5^x^4L/5的区域中引入电感负 载，其中13的值显著大于12的值，因为这将减小第三谐振频率f;并 且将它带向形成天线的上频段的第二谐振频率f2。电感负载可以通 过在L/5^x^2L/5和3L/5^x^4L/5的区域内的天线轨迹中具有多个弯 角来提供。对于这样的电感负载优选的位置是电流12接近于零的位 置，即接近x=L/4和3L/4处。在图1、 2和3所示的例子中，第一电感负载是位于距离接地点 3L/4 (L/5和2L/5之间)处的回转弯角36,并且第二电感负载是位 于距离接地点3 3L/4 (3L/5和4L/5之间)处的回转弯角26。在天线 轨迹的无弯角处，即在距离接地点2L/5和3L/5之间的区域中，尤其 是距离接地点3大约L/2处，与第二谐波相关联的电流显著大于与 第三谐波相关联的电流。电抗负载也可以包括一个或多个电容负载，其通常位于与第三 谐波相关联的电场大于与第二谐波相关联的电场的位置处。电容负 载可以通过附着垂直板到天线轨迹边缘、或者通过绝缘装载，例如 在接地面和天线轨迹之间使用带有(有效地)更高绝缘常数的基底 来实现。可选地，电容负载可以通过附着一个板到接地面或者到另 一个接地组件(像移动电话中的RF屏蔽)来实现，使得该板形成带 有天线轨迹期望截面(section)的电容。在紧凑实现中，希望使用基 本上垂直于接地面的板。然而，其他类似布置也是可以的。通过改 变该板和天线轨迹之间的间隔以及该板的大小来调整电容。也可以 在天线和它的接地面之间增加电容，例如离散芯片电容。如果在与接地点距离x处用于第一谐振模式的电场E,被模拟为 B.sin(nx/L),在与接地点距离x处用于第二谐振模式的电场E,被
模拟为B.sin(2nx/L),以及在与接地点距离x处用于第三谐振模式 的电场E3被模拟为B.sin(3nx/L),则对于x<L/5、 2L/5<x<3L/5 以及x〉4L/5而言，可以计算出E;的值大于E,的值。最大的差出现 在2L/5<x<3L/5的区域中，在L/2处或者其附近，在该处E,接近于 零。对于L/5^x^2L/5和3L/5^x^4L/5而言，也可以计算出E,的值 大于或等于E;的值，最大的差出现在L/3和2L/3处或者其附近，在 该处E;是最小值。图5B绘制了模拟电场E,、 E2和E;。希望相对于接地面引入电容负载，其中E;的值大于E,的值，因为这将减少第二谐振频率f,和第三谐振频率f;之间的间隔。电容负载的一个形式通过附着到天线轨迹边缘的垂直板来提供。因此，天线可以在区域2L/5<x<3L/5中具有电容负载。电容负载优选的位置 是接近于x=L/2的电场E;最大值处。电容负载82、 84被添加到E;和E2的值仅彼此略《敖不同、但是 大于E,处，从而相对于基本谐振对第二和第三谐波的谐振频率进行 调谐。对于电容负载而言合适的区域是L/5 s x s 2L/5和3 L/5 s x s 4L/5 。在图2和图3中所示例子中，电容负载80位于距离接地点2L/5 和3L/5之间的位置，优选地位于距离接地点L/2处。通过在距离接 地点L/5和L/4之间，优选地在L/4处，添加电容负载82，以及在 距离接地点3L/5和4L/5之间，优选地在3L/4处，添加另 一个电容 负载84,来相对于基本频率对第二和第三谐波共振(并且因此也是 第二操作频段的中央频率)进行调谐。图6A示出了用于自由空间中天线1的反射系数相对于频率的图 示。该图示包括模拟的反射系数图示和测量的反射系数图示。图6B 中示出了针对天线的第一操作频段的Smith图，并且图6C中示出了 针对天线的第二操作频段的Smith图。第二和第三谐波间的耦合可以被最优化以便引入连续的较宽的 第二操作频段。带宽取决于天线Smith图(图6C)中小的双谐振环 的大小。例如，通过调整最接近于馈电点2和接地点3的第一和第 二环横向部分52、 62的宽度可以控制带宽。最佳尺寸是当Smith图中的该环包围Smith图的中央并且刚刚适合代表匹配需求(例如， 反射系数，S <= -6dB)的圓圈内部时。Smith图上天线阻抗线迹(locus )的小的双谐振环可以通过增大 /减小第一环20相对于第二环30的长度被置于中央。增大相对长度 使小的双谐振环沿着Smith图中的阻抗线迹顺时针地移动，以及减 小相对长度使小的双谐振环沿着Smith图中的阻抗线迹逆时针地移 动。整个阻抗线迹的大小以及由此而来的双谐振环的位置也可以通 过调整最接近于馈电点2和接地点3的第一环50和第二环60的纵 向部分54、 64的宽度被控制。增大宽度将增大线迹的大小，而减小 宽度将减小线迹的大小。而且，第一 (基本)谐振的带宽可以通过将部分天线轨迹11放 在接地面IO之上来优化，以便天线的谐振模式更强地耦合到接地面 10的谐振模式。不总是需要这样，在其他实施例中，天线轨迹11 可以完全放在接地面IO之上。在其他实施例中，天线轨迹11大部 分或者甚至全部地延展到接地面IO之外。在所示例子中，接地面IO是矩形的。它具有长度K和宽度W。 它具有第一上边缘12、和第二底边缘14、第三左侧边缘16和第四 右侧边缘18。在图2和3中，天线轨迹11接近于第一上边缘12并 且接近于部分第三左侧边缘16，其中它与第一上边缘12相交，并且 接近于部分第四右侧边缘18，其中它与第一上边缘12相交。当接地面10的有效长度是A/2的倍数时，其具有良好辐射、低 Q谐振。例如，110mm长的接地面在大约1.15GHz和2.3GHz处具 有谐振，其中1.15GHz和2.3GHz大约对应于2K和K的波长。天线 1的高Q小带宽谐振模式和接地面IO的低Q大带宽谐振模式的耦合 的增加增大了天线1谐振模式的带宽。耦合可以通过延展天线轨迹 ll超出接地面IO以便它悬于接地面IO之上、或者通过砍掉天线轨 迹11之下的接地面10的一部分来增大。当天线的上和/或左和/或右边缘接近于接地面的各边缘时(即，
在几毫米之内)，天线的谐振模式和接地面的谐振模式之间的耦合 增大。带宽可以通过将天线边缘延展到接地面边缘之外而进一 步增大。当接地面的有效长度是义/2的倍数时，其具有谐振模式。接地面 在大约所关注的频率范围具有多个(两个)谐振频率。只要天线的 谐振频率逼近或者匹配接地面的其中 一个谐振频率，则在接地面上 激励起相当大的辐射电流，并且该结构的带宽增大。在图1中，天线1在大约L/4 (在范围L/5sx《2L/5内)和3L/4(在范围3L/5^x^4L/5内)处具有回转弯角26、 36。天线1在x=L/2 处和在2L/5<x<3L/5范围内均没有弯角。电容负载可以在x=L/2处(2L/5<x<3L/5范围内)添加。电容负载可以在￡3和￡2的值^又略孩￡ 不同、但是大于E,的值处添加，以便相对于基本谐振对第二和第三 谐波的谐振频率进行调谐。对于电容负载而言合适的区域是 L/6^x^L/4和3L/4^x^5L/6,诸如在并且刚好在L/4之下以及刚好在 3L/4之上。天线谐振模式的带宽通过将天线1定位在接地面IO的第一上边 缘12处被增大。该带宽通过将天线轨迹11部分沿着上边缘12延展 到接地面IO之外而被进一步增大。这改进了天线的高Q小带宽谐振 模式和接地面的低Q大带宽谐振模式的耦合。在图2中，U形、共面天线1在大约L/4 (L/5sxs2L/5范围内) 处和3L/4 ( 3L/5sx^4L/5范围内)处具有回转弯角26、 36。在x=L/2 处和2L/5<x<3L/5范围内均不存在弯角。电容负载80可以在x=L/2 处(2L/5<x<3L/5范围内)添加。电容负载82、 84可以在E;和E,的 值仅略微不同、但是大于E,的值处添加，以便相对于基本谐振对第 二和第三谐波的谐振频率进行调谐。对于电容负载而言合适的区域 是L/5sxsL/4和3L/4sx"L/5。天线轨迹11在大约x=L/10、 x=2L/5 处具有另一弯角50,并且在x=9L/10以及x=4L/5处具有另一弯角 60。天线1的谐振模式的带宽通过将天线定位在接地面10的边缘 12、 16、 18处被增大。该带宽通过将天线轨迹11沿着一个或多个边 缘延展到接地面IO之外使得它悬于接地面IO之上而被进一步增大。 这改进了天线的高Q小带宽谐振模式和接地面的低Q大带宽谐振模 式的耦合。第一和第二环的纵向部分具有长度30mm并且第一和第二环的 横向部分分别具有大约长度19mm和21mm。天线1与接地面间隔 7mm并且具有仅4cm3的体积。接地面长110mm、宽40mm。在一个实施例中，天线轨迹11的上边缘在接地面的边纟彖之上延 展lmm。在另一个实施例中，天线轨迹的左边《彖也在接地面的边續— 之上延展lmm和/或天线轨迹的右边缘也在接地面的边缘之上延展 lmriu图7示出了图2A和2B中所示U形、共面天线l的一种实施。图3中，U形、共面天线1在大约L/4 (L/5sx《2L/5范围内) 处和3L/4 ( 3L/5^x^4L/5范围内)处具有回转弯角26、 36。在x=L/2 处和2L/5<x<3L/5范围内均不存在弯角。电容负载80可以在x=L/2 处(2L/5<x<3L/5范围内)添加。在x=L/4或者3L/4处不存在电容 负载。电容负载82、 84可以添加在E;和E2的值仅略孩么不同处，即 IV6sxsIV4禾口 3174^x^5176的区i或中。天线轨迹在大约x=L/10、 x=2L/5处具有另一弯角50并且在 x=9L/10以及x-4L/5处具有另一弯角60。天线1以一个堆叠在另一个之上的两层方式形成。第一天线轨 迹部分22和第四天线轨迹部分32位于较低平面40中，并且第二天 线4九迹部分28和第三天线4九迹部分38位于4交高平面42中。回转弯 角26和36在平面40、 42之间延展。如果希望，则第一天线轨迹部分22和第三天线轨迹部分32可 以布置为垂直于较低平面40而不是与其共面。事实上，第一、第二、 第三或者第四轨迹部分的一个或者多个可以布置为垂直于接地面、 但与它分开。第一和第二环的纵向部分具有长度28mm并且第一和 第二环的横向部分分别具有大约长度23mm和17mm。它与4妄地面间 隔7mm并且具有仅3cm3的体积。接地面110mm长、40mm宽。
天线的带宽和总效率通过将天线定位在接地面的边缘而增大。 通过将天线轨迹沿着一个或多个边缘延展到接地面之外以便它悬于接地面之上而进一步增大天线的带宽和总效率。这改进了天线的高Q 小带宽谐振模式和接地面的低Q大带宽谐振模式的耦合。天线轨迹 的上边缘在接地面的边缘之上延展lmm。天线轨迹的左边缘也在接 地面的边缘之上延展lmm。天线轨迹的右边纟彖也在4妻地面的边缘之 上延展lmm。
可以对所示天线1做出其他修改。例如，接地点2和馈电点3 的位置可以被移动向中央、或者从中央移动开，以及纵向部分54、 56的长度比率可以纟皮改变以便补偿。可以协调带宽与天线高度，因为天线轨迹和接地面间的间隔的 减小降低带宽。
额外的开路端或者短路的金属条或者合适的长度可以在天线适 当的位置被连接或者寄生(paracitically )耦合以提供额外的谐振并 且因此提供更宽的带宽(或者更好的阻抗匹配和效率)。
4妄地面上的天线定向可以—皮改变，即，天线可以裙^走4争例如90、 180或270度。
图4示出了无线收发机设备100,例如移动蜂窝电话、蜂窝基站、 或者其他无线通信设备。无线收发机设备100包括如上描述的多频 段内置天线1、连接到天线馈电点的无线收发机电路102以及连接到 无线收发机电路的功能电路104。在移动^^窝电话的例子中，功能电 路104包括处理器、存储器和输入/输出设备，例如麦克风、扬声器 和显示器。通常地，提供无线收发机电路102和功能电路104的电 子组件通过印刷线鴻-板(PWB)互相连4妄。该PWB可以用作天线1 的接地面10和/或被连接到作为接地面IO的另一个导电物体。
上述电容负载可以电子控制。如果需要，则可以添加与电容负 载串联的开关和额外的电容。开关关闭时的电容负载小于开关打开 时的电容负载。因此开关关闭时的谐振频率将高于开关打开时的谐 振频率。这允许模式的谐振频率的电子控制，其允许对不同频段的
阻抗匹配进行最优化或者对外部失谐效应(例如由用户的身体接近 引起的失谐)进行补偿。此可调整电容负载可以添加到被沿着天线 專九迹的^f壬何地方。金属条可以被连接在天线部分之间。例如，接地和々赍电横向部 分可以使用金属条彼此连接。这使得能够调整天线的输入阻抗水平。 输入阻抗水平影响谐振处的阻抗匹配程度。在前述例子中，天线1谐振频率的相对位置已经通过选择性的电抗负载而被工程化。在该例子中，使用了与天线轨迹串联的电感 负载和与天线轨迹并联的电容负载。然而，作为可选或者附加地，也可以使用与天线轨迹串联的电容负载和与天线轨迹并联的电感负 载。例如，电感负载可以在天线轨迹和接地面之间连接。这样的电 感负载可以是导电的、可以是弯曲的、条形的。例如，电容负载可 以通过在轨迹中留下间隙而与天线轨迹串联地放置或者作为与该轨迹串联的电容。另外，电抗负载可以与馈电点2和/或接地点3串联 和/或并联地放置。所提到的任何电抗负载可以被电子地控制。这样的控制可以通 过添加与负载串联的开关或者其他控制设备来完成。将开关开启和 关闭将改变负载从而引起至少 一个谐振频率中的变化，接着这将增 大天线的有效带宽。如此切换负载的一个例子可以通过将天线轨迹 和地面连接来实施，其中地面带有与开关串联的略微电感接地针。 该负载可以被置于沿天线轨迹的任何地方，其在馈电和原始接地点 之间延展。开关打开时的天线轨迹的长度小于开关关闭时的天线轨 迹的长度，并且开关打开时的谐振频率高于开关关闭时的谐振频率。 这可以扩展天线的有效带宽以覆盖例如UMTS频率范围 (1920-2170MHz)。虽然在前述段落中参考各种例子已经描述了本发明的实施例， 但是应该理解在不脱离如所要求保护的本发明的范围的前提下可以 对给出的例子做出修改。同时，在前面说明书中，竭力引起对那些认为是特别重要的本 发明的特征的注意，应该理解到不论是否进行了特别强调，申请人 要求参考附图和/或附图中所示就此前提到的任何可获得专利的特征 或者特征的组合进行保护。
权利要求
1. 一种具有多个谐振频率的天线，该天线包括 接地面，其具有第一边缘和另一边缘； 馈电点；4妄:t也点；以及天线轨迹，其在所述々贵电点和所述接地点之间延展并且该天线 轨迹包括串联连接的第一环和第二环；其中所述第 一 环的 一 部分接近于所述接地面的所述第 一 边缘并 且所述第二环的一部分接近于所述接地面的所述第一或者另一边缘。
2. 根据权利要求l的天线，其中所述接地面具有长度和宽度并 且包括第一和第二边缘，其中该第一和第二边缘延展穿过所述宽 度并且由所述长度分开；以及，第三和第四另一边缘，该第三和第 三另一边缘沿着所述长度延展并且由所述宽度分开，其中所述天线 轨迹延展接近于所述第一边缘并且接近于所述第三边缘的一部分， 在该处其与所述第一边缘相交，并且接近于所述第四边缘的一部分， 在该处其与所述第一边缘相交。
3. 根据权利要求1或者2的天线，其中所述天线轨迹一部分但 不是全部位于所述4矣地面上面。
4. 根据前述权利要求中任一项的天线，将所述天线的谐振模式 布置为强耦合到所述接地面的谐振模式。
5. 根据前述权利要求中任一项的天线，其具有第一连续操作频 段和第二连续操作频段，其中所述第 一 连续操作频段对应于所述天线的基本谐振频率(第一谐波共振)以及所述第二连续操作频段对 应于所述天线的所述基本谐振的第二和第三谐波共振的组合，其中 使用电抗负载，将所述第三谐波共振向所述第二谐波共振进行调谐。
6. 根据权利要求5的天线，其中所述第一连续操作频段覆盖 GSM 850频段和/或GSM 900频段并且所述第二连续操作频段覆盖 GSM 1800频段和/或GSM 1900频,殳。
7. 根据权利要求5或6的天线，其中所述天线轨迹具有长度L, 以及所述电抗负载包括第一电感负载，该第一电感负载位于与所述 第三谐波相关联的电流大于与所述第二谐波相关联的电流的位置。
8. 根据权利要求5、 6或者7的天线，其中所述天线轨迹具有长 度L,以及所述电抗负载包括第一电感负载，该第一电感负载位于距 离所述接地点L/5和2L/5之间的位置；以及第二电感负载，该第二 电感负载位于距离所述接地点3L/5和4L/5之间的位置。
9. 根据权利要求5至8中任一项的天线，其中所述电抗负载包 括所述天线轨迹中的多个弯角。
10. 根据权利要求5至9中任一项的天线，其中所述天线轨迹具 有长度L，并且所述电抗负载包括一个或者多个电容负载，该电容负 载位于与所述第三谐波相关联的电场大于与所述第二谐波相关联的 电场的位置。
11. 根据权利要求5至10中任一项的天线，其中所述天线轨迹 具有长度L，并且所述电抗负载包括至少一个基本上位于距离所述接 地点2L/5和3L/5之间的位置的电容负载。
12. 根据权利要求ll的天线，其中电容负载位于距离所述接地 点L/2的位置。
13. 根据权利要求5至12中任一项的天线，其中所述天线轨迹 具有长度L,并且所述电抗负载包括第一电容负载，该第一电容负载 位于距离所述接地点L/5和L/4之间的位置；以及第二电容负载，该 第二电容负载位于距离所述接地点3L/4和4L/5之间的位置。
14. 根据权利要求13的天线，其中所述第一电容负载位于所述 第一环的第一回转弯角处并且所述第二电容负载位于第二环的第二 回转弯角处。
15. 根据权利要求5至14中任一项的天线，其中所述天线轨迹 具有长度L,并且在与所述第二谐波相关联的电流远远大于与所述第 三谐波相关联的电流处没有弯角。
16. 根据权利要求5至14中任一项的天线，其中所述天线轨迹 具有长度L，并且在距离所述接地点2L/5和3L/5之间的区域内没有弯角。
17. 根据权利要求5至16中任一项的天线，其中所述天线轨迹 具有长度L，并且在距离接地点L/2附近没有弯角。
18. 根据前述权利要求中任一项的天线，其中所述第一环包括第 一天线轨迹部分，其从所述接地点延展到第一末端的；回转弯角， 其位于所述第一末端处；以及第二天线轨迹部分，其从所述末端向 所述接地点回转，并且所述第二环包括第三天线轨迹部分，其从所 述馈电点延展到第二末端；回转弯角，其位于所述第二末端；以及 第四天线轨迹部分，其从该所述第二末端向所述馈电点回转，并且 其中所述第二天线轨迹部分和所述第四天线轨迹部分是相互连接 的。
19. 根据权利要求18的天线，其中所述第一和第二天线轨迹部 分具有恒定间隔并且所述第三和第四天线轨迹部分具有恒定间隔。
20. 根据权利要求18或19的天线，其中所述第一、第二、第三 和第四天线轨迹部分是共面的。
21. 根据权利要求17至19中任一项的天线，其中所述第一和第 三天线轨迹部分在第一平面中并且所述第二和第四天线轨迹部分在 第二平面中。
22. 根据权利要求17至21中任一项的天线，其中所述第一和第 二天线轨迹部分横向延展到第一弯角以形成所述第一环的横向部分 并且然后纵向延展到所述第一末端以形成所述第一环的纵向部分， 并且其中所述第三和第四天线轨迹部分横向延展到第二弯角以形成所述第二环的横向部分并且然后纵向延展到所述第二末端以形成所 述第二环的纵向部分。
23. 根据权利要求22的天线，其中，对于所述第一和第二环， 所述横向部分的长度小于所述纵向部分的长度。
24. 根据权利要求23的天线，其中，对于所述第一和第二环，纵向部分的长度小于其横向部分的长度的两倍。
25. 根据权利要求22至24中任一项的天线，其中所述第 一和第定义了没有被天线使用的体积。
26. 根据权利要求22至25中任一项的天线，其中所述横向部分 没有完全位于所述接地面之上。
27. 根据权利要求26的天线，其中所述纵向部分没有完全位于 所述一妻地面之上。
28. 根据权利要求22至27中任一项的天线，其中部分所述横向 部分比对应的纵向部分的任何部分宽。
29. 根据前述权利要求中任一项的天线，其中所述第一和第二环 每个环包括至少一个弯角。
30. 根据权利要求29的天线，其中所述弯角是直角弯角。
31. 根据权利要求29或30的天线，其中所述天线轨迹形成U形。
32. 根据前述权利要求中任一项的天线，其中所述第一和第二环 是不同长度。
33. —种无线收发机设备，其包括前述权利要求中任一项所述的 天线。
34. 根据权利要求33的无线收发机，其中所述天线是内置天线 并且所述接地面的边缘是所述印刷线路板的最上边缘。
35. 根据权利要求33的无线收发机，其中所述天线是内置天线 并且所述接地面的边缘是所述印刷线路板的最下边缘。
36. —种无线收发机组件，包括根据权利要求1至32中任一个 项所述的天线。
37. —种具有多个谐振频率的天线，该天线包括 接地面馈电点 接地点以及天线轨迹，其长度为L,在所述馈电点和所述接地点之间延展并 且该天线轨迹包括串联连接的第一环和第二环，其中所述第一环 在距离接地点L/5和2L/5之间具有回转弯角，并且所述第二环在距 离接地点3L/5和4L/5之间具有回转弯角。
38. 根据权利要求37的天线，其具有U形。
39. 根据权利要求37或38的天线，其包括基本上位于距离接地 点L/ 5和L/4之间位置的第 一 电容负载和基本上位于距离接地点3 L/4 和4L/5之间位置的第二电容负载。
40. —种具有多个谐波频率的天线并且该天线包括 接地面 馈电点 接地点天线轨迹，其长度为L，在所述馈电点和所述接地点之间延展并 且所述天线轨迹包括串联连接的第一环和第二环，其中所述第一 环在距离接地点L/5和2L/5之间具有回转弯角并且所述第二环在距 离4妻地点3L/5和4L/5之间具有回转弯角；以及电容负载，其在距离所述接地点2L/5和3L/5之间。
41. 根据权利要求40的天线，其具有U形。
42. 根据权利要求40或41的天线，其包括位于距离所述接地点 L/5和L/4之间位置的第一电容负载和距离所述接地点3L/4和4L/5 之间位置的第二电容负载。
43. 根据权利要求42的天线，其中所述第一电容负载位于所述 第一环的第一回转弯角并且所述第二电容负载位于所述第二环的第 二回转弯角。
44. 一种具有多个谐波频率的天线并且该天线包括 接地面馈电点 接地点以及天线轨迹，其在所述馈电点和所述接地点之间延展并且该天线 轨迹包括串联连接的第一环和第二环，并且其具有第一连续操作 频段和第二连续操作频段，其中所述第一连续操作频段对应于所述 天线的基本谐振频率，并且所述第二连续操作频段对应于所述天线 的所述基本谐振频率的第二和第三谐波共振，其中使用电抗负载， 将所述第三谐波共振向所述第二谐波共振进行调谐。
45. 根据权利要求44的天线，其中所述天线被成形并且布置使 得所述基本谐振频率与所述第二和第三谐波共振耦合于所述接地 面的一个或多个谐振。
46. —种具有多个谐振频率的天线，该天线包括 接地面，其具有边缘；天线轨迹，其包括其中至少一部分天线边缘接近于所述接地面 边缘的边缘；以及所述天线轨迹的电抗负载。
47. 根据权利要求46的天线，其中所述天线具有第一连续操作 频段和第二连续操作频段，其中所述第 一 连续操作频段对应于所述 天线的基本谐振频率(第一谐波共振)和所述接地面的至少一个谐 振频率的组合，并且所述第二连续操作频段对应于所述天线的基本 谐振的第二和第三谐波共振与所述接地面的至少 一个谐振频率的 组合，其中通过所述电抗负载，将所述第三谐波向所述第二谐波进 行调谐。
48. 根据权利要求46或47的天线，其中所述天线轨迹是U形的。
49. 根据权利要求46至48中任一项的天线，其中至少一个电抗 负载是电子控制的。
全文摘要
一种具有多个谐振频率的天线，该天线包括具有边缘的接地面；馈电点；接地点；以及天线轨迹，其在馈电点和接地点之间延展并且该天线轨迹包括串联连接的第一环和第二环，其中至少第一环的一部分和第二环的一部分至少与接地面的边缘接近。
文档编号H01Q1/24GK101147294SQ200680009653
公开日2008年3月19日 申请日期2006年4月12日 优先权日2005年4月15日
发明者J·奥尔利凯南 申请人:诺基亚公司