使用可调谐电气小型天线在金属环结构中实现MIMO的设备和方法与流程

文档序号:22323539发布日期:2020-09-23 02:02阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种移动设备,包括:

多个电气小型天线,其位于所述移动设备上;以及

多个可调谐带阻电路;

其中,所述多个电气小型天线中的每一个与所述多个可调谐带阻电路中的至少一个通信,并且每个可调谐带阻电路连接到单个节点;

其中,所述多个可调谐带阻电路中的每一个是可调谐的,以在高于所述多个电气小型天线的低频带通信工作频率范围并且低于高频带通信工作频率范围的频率范围内调节带阻频率;并且

其中,所述多个电气小型天线中的每一个的最大尺寸基本等于或小于与低于带阻频率的低频带通信工作频率范围内的频率相对应的波长的长度的十分之一。

2.根据权利要求1所述的移动设备,其中,所述多个电气小型天线中的第一天线具有第一辐射图案,并且所述多个电气小型天线中的第二天线具有第二辐射图案,所述第二辐射图案与所述第一辐射图案基本解耦。

3.根据权利要求1所述的移动设备,其中,所述多个电气小型天线中的第一天线和所述多个电气小型天线中的第二天线在物理结构和电性能上基本相同,使得所述多个电气小型天线中的第一天线和所述多个电气小型天线中的第二天线的增益失衡为约0.5db。

4.根据权利要求3所述的移动设备,其中,所述多个电气小型天线中的第一天线和所述多个电气小型天线中的第二天线被配置为使得所述第一辐射图案与所述第二辐射图案之间的角度在约80度至100度之间;并且

其中,所述多个电气小型天线中的第一天线和所述多个电气小型天线中的第二天线具有低于0.5的包络相关系数(ecc)。

5.根据权利要求1所述的移动设备,其中,所述多个电气小型天线中的第一天线和所述多个电气小型天线中的第二天线对于在约600mhz与960mhz之间的低频带频率都是可调谐的。

6.根据权利要求1所述的移动设备,所述移动设备包括多个带宽控制电容器,其中,所述多个带宽控制电容器中的每一个连接在所述多个可调谐带阻电路之一与所述单个节点之间,每个带宽控制电容器具有串联电容,所述串联电容被选择为在高于带阻频率的高频带通信工作频率范围内实现期望的带宽。

7.根据权利要求1所述的移动设备,其中,所述移动设备包括多个谐振控制电容器,其中,所述多个谐振控制电容器中的每一个包括第一端子和第二端子,所述第一端子连接在每个可调谐带阻电路与所述单个节点之间,所述第二端子接地,每个谐振控制电容器具有并联电容,所述并联电容被选择为在高于带阻频率的高频带通信工作频率范围内实现谐振。

8.根据权利要求1所述的移动设备,其中,所述多个电气小型天线中的第一天线被定位在所述移动设备的第一位置上,并且所述多个电气小型天线中的第二天线被定位在所述移动设备的不同于第一位置的第二位置上;并且

其中,所述第一位置和所述第二位置被选择为最小化天线耦合以及所述多个电气小型天线中的第一天线和所述多个电气小型天线中的第二天线的天线辐射图案的多样性。

9.根据权利要求8所述的移动设备,其中,所述第一位置为所述移动设备的第一边缘的第一角,并且所述第二位置为所述移动设备的第一边缘的第二角。

10.根据权利要求8所述的移动设备,其中,所述多个电气小型天线中的第一天线被定位在所述移动设备的第一端,并且所述多个电气小型天线中的第二天线被定位在所述移动设备的第二端,其中,所述第一端与所述第二端相对。

11.根据权利要求1所述的移动设备,其中,所述移动设备还包括:接地层,其与所述多个可调谐带阻电路中的第一可调谐带阻电路和所述多个可调谐带阻电路中的第二可调谐带阻电路进行通信;并且

其中,所述接地层被定位为距离所述多个电气小型天线约4mm至10mm。

12.根据权利要求1所述的移动设备,其中,所述多个可调谐带阻电路中的每一个包括:

可调谐电容器,其连接在所述多个电气小型天线中的相应的天线与所述单个节点之间;以及

带阻电感器,其与位于所述多个电气小型天线中的相应的天线与所述单个节点之间的可调谐电容器并联连接,所述带阻电感器具有被选择为实现期望范围的带阻频率的电感。

13.根据权利要求12所述的移动设备,其中,所述可调谐电容器包括选自由微机电系统(mems)可变电容器、基于半导体开关的可变电容器、钛酸锶钡(bst)可变电容器或变容二极管组成的组的可变电容器。

14.根据权利要求12所述的移动设备,其中,所述可调谐电容器是可调谐的,以将其对应的带阻电路的电容调节到2pf至5pf的范围。

15.根据权利要求12所述的移动设备,其中,所述多个可调谐带阻电路中的每一个包括:固定电容器,其与所述可调谐电容器以及位于所述多个电气小型天线中的每一个天线与所述单个节点之间的带阻电感器并联连接;

其中,所述固定电容器的电容被选择为实现所述多个可调谐带阻电路中的每一个的期望的最小电容。

16.根据权利要求1所述的移动设备,所述移动设备包括多个电抗电路元件,其中,所述多个电抗电路元件中的每一个耦合在所述多个可调谐带阻电路中的相应的可调谐带阻电路与所述单个节点之间;

其中,在低于带阻频率的低频带通信工作频率范围内的期望的低频带频率处,针对所述多个可调谐带阻电路中的相应的可调谐带阻电路和相应的电气小型天线,所述多个电抗电路元件中的相应的电抗电路元件具有被选择为实现系统谐振的电抗。

17.根据权利要求16所述的移动设备,其中,所述多个电抗电路元件中的每一个包括并联连接的电感器,该电感器的第一端子连接在可调谐带阻电路之一与信号节点之间,并且该电感器的第二端子接地。

18.根据权利要求1所述的移动设备,所述移动设备包括一个或多个电容器,其中,所述一个或多个电容器中的每一个连接在电气小型天线之一与所述多个可调谐带阻电路中的相应的可调谐带阻电路之间,以传递射频(rf)信号并提供静电放电保护。

19.根据权利要求1所述的移动设备,还包括:

金属环结构,其设置在所述移动设备内;

其中,所述多个电气小型天线中的第一天线包括所述金属环结构的第一部分;

其中,所述多个电气小型天线中的第二天线包括所述金属环结构的第二部分;并且

其中,所述金属环结构的不同部分被绝缘材料间隔开。

20.根据权利要求19所述的移动设备,其中,所述多个电气小型天线中的第一天线和所述多个电气小型天线中的第二天线对称地定位在所述金属环结构的第一端;并且

其中,所述绝缘材料由塑料制成,并且其长度被选择为还实现所述多个电气小型天线中的第一天线和所述多个电气小型天线中的第二天线的期望的辐射效率。

21.根据权利要求20所述的移动设备,其中,所述绝缘材料的长度在约3mm与5mm之间。

22.根据权利要求1所述的移动设备,还包括:

金属环结构,其设置在所述移动设备内;

其中,所述多个电气小型天线包括四个电气小型天线;

其中,所述四个电气小型天线中的第一天线包括所述金属环结构的第一部分;

其中,四个电气小型天线中的第二天线包括所述金属环结构的第二部分;

其中,四个电气小型天线中的第三天线包括所述金属环结构的第三部分;

其中,四个电气小型天线中的第四天线包括所述金属环结构的第四部分;并且

其中,所述金属环结构的不同部分被绝缘材料间隔开。

23.根据权利要求22所述的移动设备,其中,所述四个电气小型天线中的第一天线和四个电气小型天线中的第二天线对称地定位在所述金属环结构的第一端;

其中,所述四个电气小型天线中的第三天线和所述四个电气小型天线中的第四天线对称地定位在所述金属环结构的与第一端基本相对的第二端;并且

其中,所述绝缘材料由塑料制成,并且具有至少3mm的长度。

24.根据权利要求22所述的移动设备,其中,所述四个电气小型天线在物理结构和电气性能上基本相同,使得所述四个电气小型天线的增益失衡为大约0.5db或更低;

其中,所述四个电气小型天线针对在约600mhz与960mhz之间的低频带频率都是可调谐的;

其中,所述四个电气小型天线中的第一天线具有第一辐射图案,并且所述四个电气小型天线中的第二天线具有第二辐射图案;

其中,所述四个电气小型天线中的第三天线具有与所述四个电气小型天线中的第二天线的第二辐射图案基本相同的第三辐射图案;

其中,所述四个电气小型天线中的第四天线具有与所述四个电气小型天线中的第一天线的第一辐射图案基本相同的第四辐射图案;

其中,所述四个电气小型天线中的第一天线和所述四个电气小型天线中的第二天线被配置为使得所述第一辐射图案与所述第二辐射图案之间的角度在约80度至100度之间;

其中,所述四个电气小型天线中的第三天线和所述四个电气小型天线中的第四天线被配置为使得所述第三辐射图案与所述第二辐射图案之间的角度在约80度至100度之间;

其中,所述四个电气小型天线中的第一天线和所述四个电气小型天线中的第二天线具有低于0.5db的包络相关系数(ecc);并且

其中,所述四个电气小型天线中的第三天线和所述四个电气小型天线中的第四天线具有低于0.5db的ecc。

25.根据权利要求24所述的移动设备,其中,所述四个电气小型天线中的第一天线和所述四个电气小型天线中的第三天线具有低于0.5db的ecc;并且

其中,所述四个电气小型天线中的第二天线和所述四个电气小型天线中的第四天线具有低于0.5db的ecc。

26.一种无线通信的方法,所述方法包括:

在移动设备上布置多个电气小型天线;

在所述移动设备上布置多个可调谐带阻电路,其中,所述多个电气小型天线中的每一个与至少一个可调谐带阻电路通信,并且每个可调谐带阻电路连接到单个节点;以及

利用所述多个可调谐带阻电路中的至少一个对所述多个电气小型天线中的每一个进行调谐,以调节带阻频率,该带阻频率高于所述移动设备的低频带通信工作频率范围并且低于所述移动设备的高频带通信工作频率范围;

其中,所述多个电气小型天线中的每一个的最大尺寸基本等于或小于与低于带阻频率的低频带通信工作频率范围内的频率相对应的波长的长度的十分之一。

27.根据权利要求26所述的方法,还包括:

向所述移动设备提供设置在所述移动设备内部的金属环结构;

使用所述金属环结构的部分作为用于所述多个电气小型天线的天线辐射器;以及

利用在约3mm与5mm之间的绝缘材料将所述金属环结构的部分分隔开。

28.根据权利要求26所述的方法,其中,布置多个电气小型天线包括:将所述多个电气小型天线定位为使得在所述多个电气小型天线发送和接收无线信号时,所述多个电气小型天线之间存在最小的信号干扰。

29.根据权利要求27所述的方法,其中,所述天线辐射器在形状和尺寸上相同。

30.根据权利要求26所述的方法,还包括:

在所述多个电气小型天线中的每一个与所述移动设备的接地层之间连接一个或多个电路;以及

将所述移动设备的接地层布置为距离所述多个电气小型天线中的每一个约4mm至10mm。

31.根据权利要求26所述的方法,还包括:将所述多个电气小型天线中的每一个布置为使得所述多个电气小型天线的辐射图案之间的角度在约80度至100度之间;以及

将所述多个电气小型天线中的每一个布置为使得所述多个电气小型天线之间的ecc低于0.5。

32.根据权利要求31所述的方法,其中,所述多个电气小型天线中的每个天线在物理结构和电气性能上对称,使得所述多个电气小型天线中的布置在所述移动设备的相同端的两个天线的增益失衡为大约0.5db或更低。


技术总结
使用可调谐电气小型天线在金属环结构中实现MIMO的设备和方法。在一些实施例中,金属环结构包括移动设备,移动设备包括布置在其上的电气小型天线、可调谐带阻电路,其中,每个电气小型天线的最大尺寸基本等于或小于与通信工作频带内的频率相对应的波长的长度的十分之一。在一些实施例中,可调谐带阻电路利用移动设备的金属环结构的部分作为天线辐射器。TESA对于在约600MHz‑960MHz之间的低频带频率是可调谐的。另外,TESA具有在约1700MHz‑2700MHz之间的高频带的宽带宽。为了将TESA辐射器与金属环结构的其余部分分开,通过绝缘材料来连接辐射器。

技术研发人员:申正燮
受保护的技术使用者:维斯普瑞公司
技术研发日:2019.02.08
技术公布日:2020.09.22
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