无线通信设备的低轮廓多频带天线的制作方法
【专利摘要】一种无线通信设备，包括无线收发器、第一天线和第二天线。第一天线(210)在馈送点(214)耦合至PCB并在接地点(212)接地。第一天线是通过无线收发器在第一频带上进行信号通信的四分之一波长天线。第二天线(220)在馈送点耦合至第一天线并在另一接地点(222)接地。第二天线是通过无线收发器在第二频带上进行信号通信的半波长天线。
【专利说明】无线通信设备的低轮廓多频带天线
【背景技术】
[0001]许多无线通信设备需要在各种频带上发送和接收的能力以满足用户使用单个设备连接至旧网络和新网络、以及不同地理区域的网络的期望。为易于实现区域和网络之间的这种可移动性，设备需要包括能在各种频带上通信的天线。在这样的设备中，期望在最大化辐射和频率范围的同时最小化天线尺寸和轮廓。
【发明内容】
[0002]一种无线通信设备，包括无线收发器、耦合至无线收发器的印刷电路板(PCB)、第一天线和第二天线。第一天线在馈送点稱合至该PCB并在接地点接地。第一天线是通过无线收发器在第一频带上进行信号通信的四分之一波长天线。第二天线在馈送点耦合至第一天线并在另一接地点接地。第二天线是通过无线收发器在第二频带上进行信号通信的半波长天线。
[0003]一种天线装置，包括适配为在馈送点耦合至印刷电路板并适配为在接地点接地的第一天线。第一天线是适配为在第一频带上进行信号通信的四分之一波长天线。天线装置还包括适配为在馈送点耦合至第一天线并在另一接地点接地的第二天线。第二天线是适配为在第二频带上进行信号通信的半波长天线。
[0004]一种无线通信设备，包括无线收发器和耦合至无线收发器的印刷电路板(PCB)。该设备还包括在馈送点容性地耦合至该PCB并在第一接地点接地的第一天线。第一天线是将第一信号传递至无线收发器并从无线收发器传递信号的四分之一波长天线。第一信号是第一频带上的信号。该设备还包括在馈送点耦合至第一天线并在第一接地点和第二接地点之一处接地的第二天线。第二天线是通过无线收发器通信第二信号的半波长天线。第二信号为第二频带上的信号。该设备还包括在馈送点合至第一天线并在第三接地点接地的第三天线。第三天线是接收第二信号和第三信号的半波天线。第三信号为第三频带上的信号。该设备还包括耦合在第三天线和另一接地点之间的滤波器和分路LC电路中的一个，滤除第二信号并通过无线收发器通信第三信号。
[0005]一种天线装置，包括适配为在馈送点容性地耦合至PCB并在第一接地点接地的第一天线。第一天线是适配为在第一频带上通信的四分之一波长天线。该天线装置还包括在馈送点稱合至第一天线并适配为在第一接地点和第二接地点之一处接地的第二天线。第二天线是适配为在第二频带上通信的半波长天线。该天线装置还包括在馈送点耦合至第一天线并适配为在第三接地点接地的第三天线。第三天线是适配为接收第二频带上的信号和第三频带上的信号的半波长天线。该天线装置还包括耦合在第三天线和另一接地点之间的滤波器和分路LC电路中的一个，滤除第二频带上的信号并通信第三频带上的信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1示出根据本发明包括图2的第一示例性天线阵列的无线通信设备的第一示例性实施例的局部视图。[0007]图2示出根据本发明的天线阵列的第一示例性实施例。
[0008]图3示出根据本发明包括图4的第二示例性天线阵列的无线通信设备的第二示例性实施例的局部视图。
[0009]图4示出根据本发明的天线阵列的第二示例性实施例。
[0010]图5示出根据本发明包括例如图2或4的天线阵列的系统的示例性实施例。
具体实施例
[0011]通过参考以下描述和附图可进一步理解本发明的示例性实施例，其中类似的元素使用相同的附图标记。示例性实施例描述提供多频带通信能力的无线通信设备和无线通信设备的天线阵列。
[0012]无线通信设备(文中也称作“无线设备”或“设备”)的用户可能希望这样的设备能用于各种无线通信网络。不同的通信网络可使用不同的无线频率范围来发送通信信号；信号可根据各种因素而变化，包括网络的产生和网络操作所处的地理区域。这些网络可包括824MHz至960MHz范围内的AMPS和GSM网络、1710MHz至2170MHz范围内的DCS、PCS和UMTS网络、704MHz至798MHz范围内的US LTE网络和2500MHz至2690MHz范围内的EU LTE网络。为了使无线设备具有与各种网络最大的兼容性，期望设备包括能在以上所有频率范围上通信的天线。而且，这些天线应在所有这些范围上使效率最大化，以获得可接受的性能，同时将能量水平保持在FCC规范内，并保持助听兼容。
[0013]为了提供多频带兼容性，现有的可多频带操作的无线设备使用能在LTE信号和850MHz频带内的信号之间切换的调谐天线。然而，这样的切换可能引起有害的谐波且可能需要不期望地增加无线设备尺寸和重量的其它硬件。示例性实施例提供示例性天线阵列和使用天线阵列的示例性无线设备，以提供多频带的兼容性而无需使用切换。
[0014]图1示出根据本发明的无线设备100的第一示例性实施例。无线设备100包括将参照图2进行描述的天线阵列200。无线设备100还可包括无线通信设备的其它元件(例如，收发器、存储器、处理器、显示器、用户接口等)。本领域技术人员应理解，以上列表并非穷举，无线设备100还可包括任何其它适当的部件。通过使用天线阵列200，无线设备100可同时在704MHz至798MHz、824MHz至960MHz和1710至2170MHz频带上通信。
[0015]图2示出根据本发明的天线阵列200的第一示例性实施例。天线阵列200包括平面倒F型天线(“PIFA”)210。PIFA210可以是能接收五频带(例如，AMPS、GSM、DCS、PCS和UMTS)信号的四分之一波长天线。本领域技术人员应理解，图2中示出的PIFA210的具体形状和外形仅是示例性的，并且也可能是PIFA的各种其它具体实施例。此外，虽然天线阵列包括PIFA210，但其它实施例可包括能接收上述信号的任何类型的四分之一波长天线。PIFA210可包括接地点212和馈送点214，且可适配为由天线载体支撑，天线载体又被适配为由使用天线阵列210的无线设备的PCB支撑。在另一实施例中，馈送点214可以是容性地耦合的馈送点。本领域技术人员应理解，具有容纳在无线通信设备中的适当尺寸的PIFA通常可能不够大以接收LTE信号。
[0016]因此，天线阵列200还包括为天线阵列200提供进一步的无源辐射模式的环形天线220。环形天线220可以是可适配为接收LTE (例如，704MHz至798MHz)信号的半波长天线。本领域技术人员应理解，环形天线220的具体尺寸、形状和安置仅是示例性的，并且其它半波长环形天线同样可适用，而不背离文中描述的更宽泛的原则。环形天线220可使用由PIFA210使用的相同馈送点212，并可包括分离的接地点222。通过将PIFA210与环形天线220耦合，天线阵列200可同时提供在704MHz至798MHz、824MHz至960MHz和1710MHz至2170MHz频带上的通信。进一步，天线阵列200可在FCC规范内的能量水平上提供这样的交叉兼容性，而无需使用开关来在LTE信号和其它信号之间变化。
[0017]图3示出根据本发明的无线设备300的第二示例性实施例。无线设备300包括以下将参照图4进行描述的天线阵列400。无线设备300还可包括无线通信设备的其它元件(例如，收发器、存储器、处理器、显示器、用户接口等)。本领域技术人员应理解，以上列表并非穷举，无线设备300可包括任何其它适当的部件。通过使用天线阵列400，无线设备300可同时在 704MHz 至 798MHz、824MHz 至 960MHz、1710 至 2170MHz 和 2500MHz 至 2690MHz 的频带上通信。
[0018]图4示出根据本发明的天线阵列400的第二示例性实施例。天线阵列400包括PIFA410。PIFA410可以是能接收五频带(例如，AMPS、GSM、DCS、PCS和UMTS)信号的四分之一波长天线。如以上参照图2所描述的，本领域技术人员应理解，图4中示出的具体的PIFA310仅是示例性的，且另一实施例可使用不同的PIFA，或者能接收由PIFA410接收的相同信号的不同类型的四分之一波长天线。PIFA410包括第一接地点412和馈送点414。PIFA410的馈送点414可以与PIFA210的馈送点214不同，馈送点414可以是将PIFA410与使用天线阵列400的无线设备的PCB的馈送点容性耦合的耦合馈送。使用耦合馈送可有助于为天线阵列400提供附加带宽，以提供改进的性能。本领域技术人员应理解，在其它实施例中，也可使用直接馈送。
[0019]天线阵列400包括第一环形天线420。第一环形天线420可以是能适配为接收低频带LTE (例如，704MHz至798MHz)信号的半波长天线。本领域技术人员应理解，第一环形天线420的具体尺寸、形状和安置仅是示例性的，且其它半波长环形天线同样可适用而不背离文中描述的更宽泛的原则。第一环形天线420可使用由PIFA410使用的相同第一接地点412和耦合馈送点414。
[0020]天线400还包括第二环形天线430。与第一环形天线420类似，第二环形天线430，可以是半波长天线。本领域技术人员应理解，第二环形天线430的具体尺寸、形状和安置仅是示例性的且其它半波长环形天线同样可适用而不背离文中描述的更宽泛的原则。第二环形天线430可使用第二接地点432和馈送点414。在另一实施例中，第一环形天线420可包括与第一接地点412分离的第二接地点，并且第三环形天线430可包括分离的第三接地点。
[0021]与第一环形天线420不同，第二环形天线430可适配为接收高频带LTE(例如，2500MHz至2690MHz)信号。由于第二环形天线430也可在低频带LTE (例如，704MHz至798MHz)的频率范围上辐射，因此期望从第二环形天线430接收的信号滤除低频带LTE信号。因此，天线阵列400可包括耦合在第二环形天线430和第二接地点432之间执行这种滤除的滤波器440。在另一示例性实施例中，可使用分路LC电路取代滤波器440。
[0022]通过将PIFA410与第一环形天线420和第二环形天线430耦合，天线阵列400可同时提供在 704MHz 至 798MHz、824MHz 至 960MHz、1710 至 2170MHz 和 2500MHz 至 2690MHz的频带上的通信。进一步，天线阵列400可在FCC规范内的能量水平上提供这样的交叉兼容性，而无需使用开关来在LTE信号和其它信号之间变化。[0023]图5示出根据本发明的系统500的示例性实施例。无线设备包括外围无线设备510，其可包括天线阵列(例如上述天线阵列200或天线阵列400)和适当的无线收发器。无线设备510可耦合至包括显示器530的计算系统520以提供至计算系统520的无线通信能力。计算系统520可以是例如用户期望增加上述无线通信能力的台式计算机、笔记本计算机、平板计算机、移动计算设备或其它任何类型的计算系统。在一个示例性实施例中，无线设备510可以使用通用串行总线(USB)连接可分离地耦合至计算系统520，但本领域技术人员应理解，可使用其它耦合方式而不背离示例性实施例更宽泛的精神。
[0024]因此，本领域技术人员应理解，文中描述的实施例可提供无线通信设备以仅使用无源天线阵列在多个频带上进行通信。示例性实施例也可获得这样的频带宽度而不使用切换以访问LTE频带的频率，且可在将辐射的能量限制在FCC规范中的同时获得这样的频带览度。
[0025]本领域技术人员清楚，可在本发明中作出各种修改而不背离本发明的精神或范围。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变形，只要其落入所附权利要求和其等同形式的范围内即可。
【权利要求】
1.一种无线通信设备，包括 无线收发器； 耦合至无线收发器的印刷电路板(PCB)； 在馈送点稱合至所述PCB并在接地点接地的第一天线,所述第一天线是通过所述无线收发器在第一频带上进行信号通信的四分之一波长天线；以及 在所述馈送点耦合至所述第一天线并在另一接地点接地的第二天线，所述第二天线是通过所述无线收发器在第二频带上进行信号通信的半波长天线。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一天线为平面倒F型天线(PIFA)。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二天线为环形天线。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一频带包括AMPS信号、GSM信号、DCS信号、PCS信号和UMTS信号中的一种。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一频带包括824至960MHz范围内的信号和1710至2170MHz范围内的信号中的一种。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二频带包括LTE信号。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述第二频带包括704至798MHz范围内的信号。
8.一种天线装置，包括: 适配为在馈送点耦合至印刷电路板并适配为在接地点接地的第一天线，所述第一天线是适配为在第一频带上进行`信号通信的四分之一波长天线；以及 适配为在馈送点耦合至所述第一天线并适配为在另一接地点接地的第二天线，所述第二天线是适配为在第二频带上进行信号通信的半波长天线。
9.一种无线通信设备，包括: 无线收发器； 耦合至所述无线收发器的印刷电路板(PCB)； 在馈送点容性地耦合至所述PCB并在第一接地点接地的第一天线，所述第一天线是将第一信号传送至所述无线收发器并从所述无线收发器传送信号的四分之一波长天线，所述第一信号是第一频带上的信号； 在馈送点耦合至所述第一天线并在所述第一接地点和第二接地点之一处接地的第二天线，所述第二天线是通过所述无线收发器通信所述第二信号的半波长天线，所述第二信号是第二频带上的信号； 在馈送点耦合至所述第一天线并在第三接地点接地的第三天线，所述第三天线是接收所述第二信号和第三信号的半波长天线，所述第三信号是第三频带上的信号；以及 耦合在所述第三天线和另一接地点之间的滤波器和分路LC电路之一，用于滤除所述第二信号并通过所述无线收发器通信第三信号。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一天线为平面倒F型天线(PIFA)。
11.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二天线为环形天线。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述第三天线为环形天线。
13.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一频带包括AMPS信号、GSM信号、DCS信号、PCS信号和UMTS信号中的一种。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述第一频带包括824至960MHz范围内的信号和1710至2170MHz范围内的信号中的一种。
15.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二频带和所述第三频带包括LTE信号。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述第二频带包括704至798MHz范围内的信号。
17.根据权利要求15所述的设备，其中所述第三频带包括2500至2690MHz范围内的信号。
18.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一天线、第二天线和第三天线可分离地耦合至所述PCB。
19.根据权利要求9所述的设备，其中所述设备是手持移动计算设备和台式计算设备中的一个。
20.一种天线装置，包括: 适配为在馈送点容性地稱合至PCB并在第一接地点接地的第一天线,所述第一天线是适配为在第一频带上通信的四分之一波长天线； 在馈送点耦合至所述第一天线并适配为在所述第一接地点和第二接地点之一处接地的第二天线，所述第二天线是 适配为在第二频带上通信的半波长天线； 在馈送点耦合至所述第一天线并适配为在第三接地点接地的第三天线，所述第三天线是适配为接收所述第二频带上的信号和接收第三频带上的信号的半波长天线；以及 耦合在所述第三天线和另一接地点之间的滤波器和分路LC电路之一，用于滤除所述第二频带上的信号并通信第三频带上的信号。
【文档编号】H01Q1/24GK103688406SQ201280026817
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年5月21日 优先权日:2011年6月1日
【发明者】G·杨, X·梁, M·布鲁克, D·拉罗莎 申请人:讯宝科技公司