可调谐天线结构的制作方法
【专利说明】可调谐天线结构
[0001]背景
[0002]技术的进步产生了许多支持多个射频(RF)技术(诸如W1-F1、蓝牙、全球定位系统(GPS)、长期演进(LTE)、全球移动通信系统(GSM)、第三代移动电信(3G)以及类似技术等)的移动设备。
[0003]附图简述
[0004]以下详细描述参考了附图，其中:
[0005]图1是根据一个示例的可调谐天线结构的框图；
[0006]图2是根据一个示例的可调谐天线结构的框图；
[0007]图3是根据一个示例的可调谐天线结构的框图；
[0008]图4是根据一个示例的用于实现可调谐天线结构的方法的流程图；
[0009]图5是根据一个示例的用于实现可调谐天线结构的方法的流程图；以及
[0010]图6是根据一个示例的编码有用于实现可调谐天线的指令的机器可读存储介质的框图。
[0011]详细描述
[0012]近年来，移动设备已随着对于更紧凑的移动设备的需求的增长而缩小了尺寸。相应地，移动设备制造商面临着要提供在多种RF技术中操作的移动设备而不牺牲移动设备的紧凑设计的挑战。如上文所详述的，移动设备的有竞争力的尺寸要求给支持多个RF频率的天线设计施加了巨大的压力。例如，移动设备可能需要一个或多个天线来支持一个或多个RF技术而同时要维持紧凑的设计。此外，随着LTE网络的发展，有了对要移动设备除了提供在更传统的GSM、CDMA和3G高频带中操作的天线之外，还提供在低LTE频带中操作的天线的高需求，
[0013]一些现有解决方案使用单个无源天线来覆盖从700MHz到2100MHz的频率(S卩，低频带和高频带)。然而，此类解决方案固有地要求大天线尺寸来支持低频带，并且使得不能实现紧凑的移动设备设计。其他现有解决方案使用有源电容性可调谐元件来覆盖低频段到高频段。然而，这些解决方案要求多个调谐状态(例如，4个调谐状态)来覆盖低频带中的多个带宽(例如，700MHz、750MHz、850MHz 和 900MHz 的 LTE 频带)。
[0014]相应地，本文中公开的示例通过实现包括两个臂一一长臂和短臂的紧凑可调谐天线结构来解决这些问题。长臂是用于调谐到低频带(例如，700MHz、750MHz、850MHz和900MHz)的，其中长臂经由至少一个有源调谐元件连接到地。该有源调谐元件是开关和可变电容器中的一者。该短臂是用于调谐到高频带(例如，从1700MHz到2100MHz)的并且耦合到馈送(例如，RF输入信号)和匹配电路。由此，该天线结构实现了两个状态一一低频带状态和高频带状态。进一步，将长臂调谐到低频带中特定的一个或多个频率并不影响将短臂调谐到高频带。由此，该天线结构的长臂和短臂可以独立地操作。
[0015]在一个示例中，长臂是L形的并且包括多个分支，每个分支经由开关和电容器连接到地。在此类示例中，该天线结构可以通过选择该多个分支中的特定分支(经由对应的开关)来被调谐到特定频带(例如，700MHz、750MHz、850MHz、和900MHz之一)。为了解说，低频带包括四个操作频率，长臂可以包括四个分支，并且每一个操作频率可以通过对应的开关来被选择。
[0016]在另一示例中，长臂是L形的并且该L形的较短的一端被连接到可变电容器，并且该可变电容器连接到电气接地。在该示例中，该有源调谐元件是可变电容器。进一步，为了将长臂调谐到特定低频带，通过向该可变电容器的端子施加电压来调节或变动该可变电容器的电容。相应地，通过变动施加到该可变电容器的电压，该可变电容器的电容就被修改以选择多个低频带(例如，700MHz、750MHz、850MHz和900MHz频带)中的特定低频带。
[0017]现在参考附图，图1是根据一个示例的可调谐天线结构的框图。天线结构100包括例如长臂102和短臂104。长臂102耦合到有源调谐元件106。有源调谐元件106耦合到电气接地110。长臂102可以是例如L形的，其中长臂102的较短端耦合到电气接地的有源调谐元件106。在一个示例中，有源调谐元件106为如参考图2作进一步详细描述的开关(例如，开关和电容器组合)。在另一示例中，有源调谐元件106是可变电容器，如参考图3作进一步详细描述的。短臂104耦合到匹配电路108。例如，匹配电路108可以是用于匹配天线结构100的阻抗的(例如，匹配输入阻抗以使得功率转移最大化或者使得天线结构100中的反射最小化)。匹配电路108耦合到输入信号112。输入信号112可以包括RF输入信号。
[0018]天线结构100的长臂102负责低频带。由此，长臂102可以基于有源调谐元件106来被调谐到这些低频带中的特定频率。例如，有源调谐元件106可用于将长臂102调谐到与LTE网络相关联的一个或多个低频带的。例如，在有源调谐元件106包括开关的情境中，有源调谐元件106可以被用来通过使用开关选择该长臂102要被接地的分支来调谐长臂102，其中所选择的分支对应于特定低频带。在该有源调谐元件包括可变电容器的另一情景中，有源调谐元件106可以用来基于该可变电容器的电容值调谐长臂102，其中特定电容值对应于特定低频带。天线结构100的短臂104负责基于输入信号112的高频带。例如，输入信号112可用以将短臂104调谐到一个或多个高频带(例如，1700MHz到2100MHz)。
[0019]图2是根据一个示例的可调谐天线结构的框图。在图2的示例中，有源调谐元件106包括耦合到电容器222的开关212。进一步，在图2的示例中，天线结构200的长臂102包括多个分支202，其中每个分支202经由开关212和电容器222组合被连接到地110。天线结构200的短臂104耦合到匹配电路108，并且匹配电路108耦合到输入信号112。
[0020]长臂202是取决于诸低频带宽有多窄而可伸缩以容适两个或更多分支(例如，4个分支)的。例如，为支持700MHz、750MHz、850MHz和900MHz频带，长臂102可以包括四个分支。可以从对应于长臂102的诸分支202的这多个低频带中选择特定的低频带。例如，可以通过选择将第一分支202接地(例如，通过闭合第一开关212)来将长臂102调谐到第一频带(例如，700MHz频带)ο类似地，其他低频带(例如，750MHz、850MHz和900MHz频带)可以经由对应的开关212来被选择。因为天线长度与频率成反比，所以通过闭合长臂102的开关212，长臂102的长度可藉由选择要接地的具体分支212来被变动，由此将长臂102调谐到特定频率。
[0021]例如，如上文所解释的，短臂104可以被调谐到从1700MHz到2100MHz的高频带。此类高频带可以与GSM、CDMA和3G网络中的一者或多者相关联。例如，RF输入信号112可以被用来将短臂104调谐到这些高频带。
[0022]图3是根据一个示例的可调谐天线结构的框图。在图3的示例中，有源调谐元件106是可变电容器302。天线结构300的长臂102耦合到可变电容器302，并且该可变电容器302耦合到电气接地110。天线结构300的短臂104耦合到匹配电路108，该匹配电路108耦合到输入信号112。
[0023]可变电容器302可以是压控可调谐电容器，其中电压被施加于可变电容器302的端子以改变电容，由此将可变电容302调谐到多个频率。在一个示例中，可变电容器302是可变电容二极管，其中该可变电容二极管的电容值通过向这些端子施加电压而被改变，由此将该可变电容二极管选择或调谐到不同频带。
[0024]通过改变可变电容器302的电容值，天线结构300的长臂102可以被调谐到700MHz、750MHz、850MHz和900MHz低频带中的至少一者。由此，在图3的示例中，长臂102可以不包括多个分支，因为频率选择和调谐可以通过向可变电容器302的端子施加不同的电压值来达成。短臂104可以基于施加于短臂104的RF输入信号112来被调谐到高频带。
[0025]图4是根据一个示例的用于实现可调谐天线结构的方法400的流程图。虽然方法400在以下是参考图1_3(即，分别为天线结构100、200和300)的组件来描述的，但是对于本领域技术人员而言，用于执行方法400的其他合适的组件将是明了的。此外，用于执行方法400的组件可以分布在多个设备中。方法400可以用存储在非瞬态机器可读存储介质(诸如图6的机器可读存储介质604)中的可执行指令的形式、电路系统的形式或者以上组合的形式实现。
[0026]方法400可以在框410中开始，并且行进到框420，在此天线结构的短臂耦合到匹配电路，并且其中匹配电路耦合到输入信号。例如，短臂104可以耦合到匹配电路108，并且匹配电路108可以耦合到输入信号112，其中输入信号112是RF输入信号。
[0027]方法400可以行进到框430，在此该天线结构的长臂耦合到至少一个有源调谐元件，并且其中该至少一个有源调谐元件电气接地。例如，长臂102可以耦合到有源调谐元件106，该有源调谐元件106是親合到地110的。在一个示例中，有源调谐元件106包括开关212。在另一个示例中，有源调谐元件106包括可变电容器302。
[0028]方法400可以行进到框440，在此该天线结构的短臂被调谐到高频带。例如，短臂104可以被调谐到与3G、GSM和CDMA网络中的至少一者相关联的高频带。替换地，短臂104可以被调谐到例如1700MHz到2100MHz范围中的频带。短臂104可以基于输入信号112被调谐到期望的高频带。
[0029]方法400可以行进到框450，在此该天线结构的长