双频段lte mimo天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了与无线通信系统一起使用的多输入多输出天线的实施例。在各种实施例中，所述天线包括：用于在第一频率处谐振的第一单元第一辐射单元和用于在第二频率处谐振的第二辐射单元，其中，所述第二频率不是所述第一频率的整数倍。在各种实施例中，所述第一天线辐射单元和所述第二天线辐射单元均临近接地平面，以及通过控制所述第一辐射单元、所述第二辐射单元和所述接地平面之间的电耦合来实现所述第一辐射单元和所述第二辐射单元的各个谐振频率。在一些实施例中，独立控制所述第一辐射单元和所述第二辐射单元的谐振频率。
【专利说明】双频段LTE MI MO天线
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及通信系统，且更具体地涉及在无线通信系统中使用多输入多输出天线的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在当前的长期演进(LTE)标准(与第三代合作项目(3GPP)相关的第四代(4G)标准)中，开发者必须实现多输入多输出(MMO)天线技术以及大量高级信号处理技术，以实现最大数据速率。LTE保证了将高得多的数据速率用于上载和下载，由此使得各种网际协议(IP)服务成为可能，例如基于网际协议的语音(VoIP)和在线游戏。手机、个人数字助理、以及平板电脑中的MMO天线设计是4G应用中的重要技术方案之一。
[0003]针对LTE规范的当前的4G手机应用要求在700MHz和2600MHz处工作的双频段天线。多频段天线可以有效地降低移动应用中需要的天线数目。
[0004]手机中的多频段、多天线技术是非常具有挑战性的，因为其要求适合紧凑电话空间的、具有多个工作频率、高分集以及容量性能的多个天线。因此，能够工作在双频段下且具有紧凑尺寸的内部双天线设计是设计和开发多频段MIMO移动通信系统的第一步。然而，当在紧凑手机中实现多个天线时，其性能劣化，这对天线设计者提出了以下重要挑战:获得所需的分集和容量性能，同时优化天线设计和布置。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]当结合以下附图来考虑以下【具体实施方式】时，可以理解本发明及其大量目标、特征和获得的优点，在附图中:
[0006]图1示出了可以实现本发明的示例系统；
[0007]图2示出了包括客户端节点的实施例在内的支持无线的通信环境；
[0008]图3是包括数字信号处理器(DSP)在内的示例客户端节点的简化框图；
[0009]图4是可以由DSP实现的软件环境的简化框图；
[0010]图5是根据本公开的实施例的包括第一和第二多频天线在内的用户设备的说明图；
[0011]图6是根据本公开的备选实施例的包括第一和第二多频天线在内的用户设备的说明图；以及
[0012]图7是根据本公开的其他备选实施例的包括第一和第二多频天线在内的用户设备的说明图。
【具体实施方式】
[0013]本公开的实施例提供了用于增强LTE用户设备性能的系统和方法，其实现了增强的多输入多输出天线。现在将参照附图来详细描述本发明的各种说明性实施例。在以下描述中阐述各种细节的同时，将意识到可以在没有这些具体细节的情况下实现本发明，且意识到可以对本文所述的发明作出大量实现特定的决定以达成发明人的特定目标，例如符合工艺技术的规定或与设计相关的约束，这将根据不同实现而变化。尽管这种开发工作可能是复杂且消耗时间的，然而其对于以受益于本公开的本领域技术人员来说将是采取的日常工作。例如，以框图和流程图形式(而不是详细地)来示出所选方案，以避免限制本发明或使得本发明不明显。此外，在与计算机存储器中的数据相关的算法或操作的意义上呈现本文提供的【具体实施方式】的一些部分。本领域技术人员使用这种描述和表示向本领域其他技术人员描述和传达它们工作的本质。
[0014]如本文所使用的，术语“组件”、“系统”等意在指代计算机相关实体，其是硬件、软件、硬件和软件的组合、或机器、计算机或处理器上执行的软件。例如，组件可以是(但不限于):处理器、在处理器上运行的进程、对象、可执行文件、执行的线程、程序、或计算机。作为说明，在计算机上运行的应用和计算机本身都可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程或执行的线程内，且可以将组件本地化在一个计算机上或分散在两个或更多计算机上。
[0015]如本文所类似使用的，术语“节点”广泛地指代通信环境(例如，网络)的连接点，例如重分发点或通信端点。因此，这种节点指代能够通过通信信道发送、接收、或转发信息的活跃电子设备。这种节点的示例包括:数据电路端接设备(DCE)，例如调制解调器、集线器、网桥或交换机；以及数据终端设备(DTE)，例如手机、打印机或主机计算机(例如，路由器、工作站或服务器)。局域网(LAN)或广域网(WAN)节点的示例包括:计算机、分组交换机、有线电视调制解调器、数据订户线路(DSL)调制解调器、以及无线LAN(WLAN)接入点。互联网或内联网节点的示例包括:用过网际协议(IP)地址来识别的主机计算机、网桥和WLAN接入点。类似地，蜂窝通信中的节点的示例包括:基站、中继、基站控制器、无线电网络控制器、归属位置寄存器、网关GPRS支持节点(GGSN)、服务GPRS支持节点(SGSN)、服务网关(S-Gff)、以及分组数据网络网关(TON-GW)。
[0016]节点的其他示例包括:客户端节点、服务器节点、对等端节点和接入节点。如本文所使用的，客户端节点可以指代无线设备，例如移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、手持设备、便携式计算机、平板计算机、以及类似设备或具有电信能力的其他用户设备(UE)。这种客户端节点可以类似地指代移动的无线设备，或相反地指代具有类似能力但一般不便携的设备，例如台式计算机、机顶盒、或传感器。类似地，如本文所使用的服务器节点指代信息处理设备(例如，主机计算机)或一系列信息处理设备，其执行由其他节点提交的信息处理请求。如本文所类似使用的，对等节点有时可以作为客户端节点使用，且在其他时间可以作为服务器节点使用。在对等或覆盖网络中，可以将主动为其他联网设备及其自身路由数据的节点称为超级节点。
[0017]如本文所使用的接入节点指代向客户端节点提供对通信环境的接入的节点。接入节点的示例包括:蜂窝网络基站和无线宽带(例如，WiF1、WiMAX等)接入点，其提供对应的小区和WLAN覆盖区域。如本文所使用的，宏小区用于一般描述传统蜂窝网络小区覆盖区域。通常在以下地方找到这种宏小区:乡村区域、沿着高速公路、或在较少人居住的区域。如本文所类似使用的，微小区指代具有比宏小区的覆盖区域更小的覆盖区域的蜂窝网络小区。通常在人口稠密的城市区域中使用这种微小区。类似地，如本文所使用的，微微小区指代比微小区的覆盖区域更小的蜂窝网络覆盖区域。微微小区的覆盖区域的示例可以是大型办公室、购物中心、或火车站。如本文所使用的，毫微微小区当前指代蜂窝网络覆盖中普遍接受的最小区域。作为示例，毫微微小区的覆盖区域对于家庭或小型办公室是足够的。
[0018]一般而言，小于2公里的覆盖区域通常对应于微小区，200米或以下对应于微微小区，且10米级别对应于毫微微小区。如本文所类似使用的，与和宏小区相关联的接入节点通信的客户端节点被称为“宏小区客户端”。类似地，与和微小区、微微小区、或毫微微小区相关联的接入节点通信的客户端节点分别被称为“微小区客户端”、“微微小区客户端”、或“毫微微小区”客户端。
[0019]如本文所使用的术语“制造品”(或备选地，“计算机程序产品”)意在包含可从任何计算机可读设备或介质中可访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括(但不限于)磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带等)、光盘(例如，高密度盘(CD)或数字通用盘(DVD))、智能卡、以及闪存存储器(例如，卡、棒等)。
[0020]在本文中将单词“示例”用于表示作为示例、实例、或说明之用。本文中被描述为“示例”的任何方案或设计不一定被解释为相对于其他方案或设计是优选的或有利的。本领域技术人员将意识到可以在不脱离所要求保护的主题的范围、精神或程度的情况下对该配置进行很多修改。此外，可以使用标准编程和工程技术将所公开的主题实现为系统、方法、装置、或制造品，以产生用于控制计算机或基于处理器的设备来实现本文详述的各方案的软件、固件、硬件、或它们的任意组合。
[0021]图1示出了系统100的示例，该系统100适用于实现本文公开的一个或多个实施例。在各种实施例中，系统100包括:可以被称作中央处理单元(CPU)或数字信号处理器(DSP)的处理器110、网络连接接口 120、随机存取存储器(RAM) 130、只读存储器(ROM) 140、辅助存储器150、以及输入/输出(I/O)设备160。在一些实施例中，这些组件中的一些可以不存在，或可以将他们彼此或与图中未示出的其他组件以各种结合方式加以结合。这些组件可以位于单一物理实体中，或位于多于一个物理实体中。可以由处理器110单独或由处理器110与图1中示出或未示出的一个或多个组件一起来进行在本文中描述为由处理器110所采取的任何行动。
[0022]处理器110执行其可以从网络连接接口 120、RAMl30或R0M140中访问的指令、代码、计算机程序、或脚本。尽管仅示出一个处理器110，可以存在多个处理器。因此，尽管可以将指令讨论为由处理器110执行，可以由实现为一个或多个CPU芯片的一个或多个处理器110同时、串行、或以其他方式执行指令。
[0023]在各种实施例中，网络连接接口 120可以采用以下形式:调制解调器、调制解调器组、以太网设备、通用串行总线(USB)接口设备、串行接口、令牌环设备、光纤分布式数据接口(FDDI)设备、无线局域网(WLAN)设备、无线收发信机设备(例如，码分多址接入(CDMA)设备、全球移动通信系统(GSM)无线收发信机设备、长期演进(LTE)无线收发信机设备、全球微波接入可互操作性(WiMAX)设备)、和/或其它众所周知的用于连接网络的接口，包括个域网(PAN)，例如Bluetooth。这些网络连接接口 120可以使得处理器110能够与以下网络进行通信:互联网或者一个或多个电信网络或者处理器110从其接收信息或处理器110向其输出信息的其他网络。
[0024]网络连接接口 120还能够以电磁波(比如射频信号或微波频率信号)的形式无线地发送和/或接收数据。由网络连接接口 120发送或接收的信息可以包括已由处理器110处理的数据，或要由处理器110执行的指令。可以根据用于处理或生成数据或发送或接收数据所需要的不同顺序对该数据排序。
[0025]在各种实施例中，RAM130可以用于存储易失性数据并且可能用于存储由处理器110执行的指令。图1所示的R0M140可以类似地用于存储指令以及存储可能在指令执行期间读取的数据。辅助存储器150—般包括一个或者多个盘驱动器或者带驱动器，并且可以用于数据的非易失性存储，或如果RAM130不够大到足以容纳所有工作数据时，辅助存储器150还可被用作溢出数据存储设备。辅助存储器150可以类似地用于存储程序，当选择执行该程序时将该程序加载至RAM130。I/O设备160可以包括液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、投影仪、电视、触摸屏显示器、键盘、键区、开关、拨号盘、鼠标、轨迹球、语音识别器、读卡器、纸带读取器、打印机、视频监视器、或者其它众所周知的输入/输出设备。
[0026]图2示出了支持无线的通信环境，该通信环境包括在本发明的实施例中实现的客户端节点的实施例。尽管被说明为移动电话，客户端节点202可以采取各种形式，包括无线手机、寻呼机、智能电话、或个人数字助理(PDA)。在各种实施例中，客户端节点202还可以包括:便携式计算机、平板计算机、膝上型计算机、或可用于执行数据通信操作的任何计算设备。很多合适的设备将这些功能中的一些或全部加以组合。在一些实施例中，客户端节点202不是类似于便携式、膝上型或者平板计算机的通用计算设备，而是特殊用途通信设备，比如安装在车辆中的电信设备。类似地，客户端节点202可以是包括具有类似能力但是不是可便携式的设备、包括这种设备或被包括在这种设备中，比如台式计算机、机顶盒或网络节点。在这些和其他实施例中，客户端节点202可以支持特殊化的活动，比如游戏、库存控制、作业控制和/或任务管理功能等等。
[0027]在各种实施例中，客户端节点202包括显示器204。在这些和其他实施例中，客户端节点202可以类似地包括触敏表面、键盘或者一般用于用户输入的其它输入按键206。输入按键206可以类似地是完全或者精简字母数字键盘(比如QWERTY、Dvorak、AZERTY、以及顺序键盘类型)或者具有与电话键区相关联的字母的传统数字键区。输入按键206可以类似地包括滚轮、退出或者逃生键、轨迹球、以及可以向内按动以提供其它输入功能的其它导向或者功能按键。客户端节点202可以类似地呈现让用户选择的选项、让用户致动的控制、和/或让用户定向的指针或者其它指示器。
[0028]客户端节点202还可以接受来自用户的数据输入，包括拨打的号码或者用于配置客户端节点202的操作的各种参数值。响应于用户命令，客户端节点202还可以执行一个或者多个软件或者固件应用。这些应用可以将客户端节点202配置为响应于用户交互来执行各种定制功能。此外，可以从例如无线网络接入节点“A”210到“n”216(例如，基站)、月艮务器节点224 (例如，主机计算机)、或对等客户端节点202在空中(OUA)对客户端节点202编程或配置。
[0029]在由客户端节点202可执行的各种应用中，有web浏览器，其使得显示器204可以呈现网页。可以经由与无线网络220的无线连接从服务器节点224获得网页。如本文所使用的，无线网络广泛地指代在其两个节点之间使用至少一个无线连接的任何网络。通过到无线网络220的连接，可以从对等客户端节点202或其他系统、或者从任何其他支持无线的通信网络或系统类似地获得各种应用。[0030]在各种实施例中，无线网络220包括多个无线子网(例如，与覆盖区域相对应的小区)“A”212到“n”218。如本文所使用的，无线子网“A”212到“n”218可以用各种方式包括移动无线接入网或固定无线接入网。在这些和其他实施例中，客户端节点202发送和接收通信信号，通过无线网络天线“A”208到“n”214(例如，小区塔)，该通信信号被分别向无线网络节点“A” 210到“n” 216传送以及从无线网络节点“A” 210到“n” 216传送。进而，无线网络接入节点“A” 210到“n”216使用该通信信号来建立与客户端节点202的无线通信会话。如本文所使用的，网络接入节点“A”210到“n” 216广泛地指代无线网络的任何接入节点。如图2所示，无线网络接入节点“A” 210到“n” 216分别通过“n” 218耦合到无线子网“A” 212到“n” 218，其进而连接到无线网络220。
[0031]在各种实施例中，无线网络220耦合到物理网络222，例如全球计算机网络或互联网。经由无线网络220和物理网络222，客户端节点202具有对各种主机(例如服务器节点224)上的信息的访问权限。在这些和其他实施例中，服务器节点224可以提供在显示器204上显示或由客户端节点处理器110用于其操作的内容。备选地，客户端节点202可以通过作为中间设备的对等客户端节点202，以中继类型或跳类型的连接来访问无线网络220。作为另一备选，客户端节点202可以被限定范围并从已链接设备获得其数据，该已链接设备连接到无线网络212。本领域技术人员将意识到:很多这种实施例是可能的，且前述内容不意在限制本公开的精神、范围、或意图。
[0032]图3示出了根据本发明的实施例的用数字信号处理器(DSP)来实现的示例客户端节点的框图。尽管示出了客户端节点202的各种组件，客户端节点202的各实施例可以包括已列出的组件的子集或未列出的附加组件。如图3所示，客户端节点202包括DSP302以及存储器304。如图所示，客户端节点202还可以包括天线和前端单元306、射频(RF)收发信机303、模拟基带处理单元310、麦克风312、耳机扬声器314、头戴式耳机端口 316、总线318 (例如系统总线或输入/输出(I/O)接口总线)、可拆卸式存储器卡320、通用串行总线(USB)端口 322、短距无线通信子系统324、警报326、键区328、液晶显示器(LCD) 330 (其可以包括触敏表面)、IXD控制器332、电荷耦合器件(CXD)相机334、相机控制器336以及全球定位系统(GPS)传感器338、以及耦合到功率存储单元(例如，电池342)的功率管理模块340。在各种实施例中，客户端节点202可以包括不提供触敏屏幕的另一种显示器。在实施例中，DSP302可以与存储器304直接通信，而不需要经过输入/输出接口 318。
[0033]在各种实施例中，DSP302或者某种其它形式的控制器或者中央处理单元根据存储器304中或DSP302本身中包含的存储器中存储的嵌入式软件或者固件来控制客户端节点202的各种组件。除了嵌入式软件或者固件之外，DSP302可以执行在存储器304中存储的其它应用或者经由信息载体介质(比如便携式数据存储介质，类似于可拆卸式存储器卡320)可用或者经由有线或者无线网络通信可用的其它应用。应用软件可以包括配置DSP302以提供所需功能的机器可读指令的编译集合，或者应用软件可以是由解释器或者编译器处理以间接配置DSP302的高级软件指令。
[0034]可以提供天线和前端单元306以在无线信号和电信号之间转换，使得客户端节点202能够从蜂窝网络或者某个其它可用无线通信网络或者对等客户端节点202发送和接收信息。在实施例中，天线和前端单元106可以包括多根天线以支持波束成形和/或多输入多输出(MMO)操作。MMO操作可以提供空间分集，可以用于克服困难的信道条件或增加信道吞吐量。类似地，天线和前端单元306可以包括天线调谐和/或阻抗匹配组件、RF功率放大器、或低噪放大器。在各种示例中，天线和前端单元306的结构可以包括图5?7中任一个所示的天线结构，且包括本文中相关描述。
[0035]在各种实施例中，RF收发信机308提供频率偏移、将接收的RF信号转换为基带并且将基带发送信号转换为RF。在一些描述中，可以将无线收发信机或RF收发信机理解为包括其他信号处理功能，比如调制/解调、编码/解码、交织/去交织、扩频/解扩、快速傅立叶反变换(IFFT)/快速傅立叶变换(FFT)、循环前缀添加/移除、以及其他信号处理功能。为了清楚起见，本描述此处将对该信号处理的描述与RF和/或无线级加以分离，并在概念上将该信号处理分配给模拟基带处理单元310或DSP302或其他中央处理单元。在一些实施例中，可以将RF收发信机108、天线和前端306的部分、以及模拟基带处理单元310结合在一个或多个处理单元和/或专用集成电路(ASIC)中。
[0036]模拟基带处理单元310可以提供对输入和输出的各种模拟处理，例如对来自麦克风312和头戴式耳机316的输入的模拟处理以及对到耳机314和头戴式耳机316的输出的模拟处理。为此，模拟基带处理单元310可以具有用于连接至内建麦克风312和耳机扬声器314的端口，其使得可以将客户端节点202作为蜂窝电话使用。模拟基带处理单元310还可以包括用于连接头戴式耳机或者其它免提麦克风和扬声器配置的端口。模拟基带处理单元310可以在一个信号方向上提供数模转换，并在相反的信号方向上提供模数转换。在各种实施例中，可以由数字处理组件(例如DSP302或其他中央处理单元)来提供模拟基带处理单元310的至少一些功能。
[0037]DSP302可以执行调制/解调、编码/解码、交织/去交织、扩频/解扩、快速傅立叶反变换(IFFT)/快速傅立叶变换(FFT)、循环前缀添加/移除、以及与无线通信相关联的其他信号处理功能。在实施例中，例如在码分多址接入(CDMA)技术应用中，对于发射机功能，DSP302可以执行调制、编码、交织、和扩频，以及对于接收机功能，DSP302可以执行解扩、去交织、解码、和解调。在另一实施例中，例如在正交频分复用接入(OFDMA)技术应用中，对于发射机功能，DSP302可以执行调制、编码、交织、快速傅立叶反变换、以及循环前缀添加，对于接收机功能，DSP302可以执行循环前缀移除、快速傅立叶变换、去交织、解码、以及解调。在其他无线技术应用中，可以由DSP302执行其他信号处理功能和信号处理功能的组合。
[0038]DSP302可以经由模拟基带处理单元310与无线网络通信。在一些实施例中，该通信可以提供互联网连接，使得用户可以获得对互联网上的内容的访问并且可以发送和接收电子邮件或文本信息。输入/输出接口 318将DSP302与各种存储器和接口互连。存储器304和可拆卸式存储器卡320可以提供软件和数据以配置DSP302的操作。这些接口中可以有USB接口 322以及短距无线通信子系统324。USB接口 322可以用于向客户端节点202充电并且还可以使得客户端节点202能够作为外围设备与个人计算机或者其它计算机系统交换信息。短距无线通信子系统324可以包括红外端口、Bluetooth接口、符合IEEE802.11的无线接口、或者任何其它短距无线通信子系统，其可以使得客户端节点202可以无线地与其它附近的移动设备和接入节点进行通信。
[0039]输入/输出接口 318还可以将DSP302与警报326相连，当触发警报326时，警报326引起客户端节点202通过例如振铃、播放旋律、或者震动向用户提供通知。警报326可以作为用于通过沉默震动或者通过播放预先分配给特定主叫方的特定旋律，向用户告警任意的各种事件(比如呼入呼叫、新的文本消息、以及约会提醒)的机制。
[0040]键区328经由I/O接口 318与DSP302相连以向用户提供进行选择、输入信息以及以其他方式提供对客户端节点202的输入的一个机制。键盘328可以是完全或精简字母数字键盘(比如QWERTY、Dvorak、AZERTY以及顺序类型的)或者具有与电话键区相关联的字母的传统数字键区。输入按键可以类似地包括滚轮、退出或者逃生键、轨迹球、以及可以向内按动以提供其它输入功能的其它导向或者功能按键。另一输入机制可以是LCD330，其可以包括触摸屏能力并且还向用户显示文本和/或图形。IXD控制器332将DSP302与IXD330相连。
[0041]CXD相机334(如果配备)使得客户端节点202可以拍摄数字图片。DSP302经由相机控制器336与CCD相机334通信。在另一实施例中，可以使用根据除了电荷耦合器件相机之外的技术来工作的相机。GPS传感器338与DSP302相连以对全球定位系统信号或其他导航信号进行解码，从而使得客户端节点202能够确定其位置。还可以包括各种其它外围设备以提供附加功能，例如无线电和电视接收。
[0042]图4示出了可以由数字信号处理器(DSP)实现的软件环境402。在本实施例中，图3所示的DSP302执行提供了平台的操作系统404，其余软件可以在该平台上工作。操作系统404类似地向客户端节点202硬件提供可由应用软件访问的标准化接口(例如，驱动程序)。操作系统404类似地包括在客户端节点202上运行的应用之间转移控制的应用管理服务(AMS) 406。同样如图4所示是web浏览器应用408、媒体播放器应用410以及Java小应用412。Web浏览器应用408将客户端节点202配置为作为网页浏览器工作，允许用户向表单中输入信息并且选择链接以取回并查看网页。媒体播放器应用410将客户端节点202配置为取回并播放音频或音视频媒体。Java小应用412将客户端节点202配置为提供游戏、工具以及其它功能。组件414可以提供本文所述的功能。在各种实施例中，图2所示的客户端节点202、无线网络节点“A” 210到“n” 216、以及服务器节点224可以类似地包括能够执行与上述动作相关的指令的处理组件。
[0043]图5是根据本公开的实施例的具有接地平面501、第一和第二天线502和504的用户设备500的剖视图(phantom)，其位于用户设备的外壳中安装的电介质天线支撑器505上。由于天线结构在用户设备之内，例如在封盖或外壳之内且在显示器之下，该透视图示出了将外壳移开的用户设备。此外，为了清楚，未示出与天线进行电子通信的电路(例如，天线前端电路和其他电路)。可以将电介质天线支撑器505固定到用户设备的其他内部组件和/或外壳上。在示例中，天线支撑器505包括立方体或一般是矩形平行六面体的结构，其可以由环氧玻璃制成，例如FR4。
[0044]为了清楚，通过参考三个正交轴X、Y和Z，以下的一些讨论将涉及特定天线组件，如图5?7所示。天线502包括:第一 700MHz辐射单元506，其位于天线支撑器505的与Y轴实质上平行的表面508上；以及第二 2600MHz辐射单元510，其位于表面508上。在本示例中，第一辐射单元506实质上与第二辐射单元510共面。第一辐射单元506通过天线支撑器505的顶表面(在X-Y平面中)上的导电体511连接到第二辐射单元510。馈电点513位于天线支撑器505的表面512中。表面512与表面508正交。短接单元515与表面512上的馈电点相邻，且从导电体511向接地平面501延伸。天线504实质上是天线502的“镜像”，例如一般关于Y轴而言且在天线支撑器505的另一侧上。在所示示例中，天线502和504不是关于X轴的镜像。天线504包括:第一 700MHz辐射单元(图5中未示出)，其位于与Y轴实质上平行的表面516上；以及第二 2600MHz辐射单元，其位于表面516上。将第一天线502和第二天线504的馈电点和短接单元定位并支撑在天线支撑器505的相同表面512上。第一辐射单元506与514以及第二辐射单元510与未示出第二辐射单元在天线支撑器505的相对侧上。
[0045]尽管将天线502和504描述为在700MHZ和2600MHz上辐射，将理解这些是2个示例频率，只要频率不是彼此的整数倍，也可以是其他频率。在一些实施例中，天线不是彼此的谐波，或不共享相同的基频。
[0046]图6是根据本公开的备选实施例的具有第一和第二天线502和604的用户设备600的剖视图，且当完全组装在用户设备的外壳中时其位于天线支撑器505上。天线502与图5中天线502处于相同的相对位置上，并包括相同的单元。天线604包括与图5的天线504实质相同、但处于天线支撑器505上不同位置处的单元。天线604被平移到天线支撑器505的另一侧面617。因此,第一福射单兀506、614相对彼此横向延伸，且在所不不例中，在相对彼此不同的正交平面中延伸。类似地，第二辐射单元510、518的平移相对彼此横向延伸，在所示示例中，在不同正交平面中延伸。第二 700MHz福射单元614位于相对于表面512实质上横向的表面617上。第二 2600MHz辐射单元606位于表面617上，且在天线604中具有与单元518在天线504中相同的定向，但是在天线支撑器505上的不同位置中。第二元件614延长了天线支撑器505的宽度(在图6的X方向上)。
[0047]图7是根据本公开的另一备选实施例的具有第一和第二天线502和704的用户设备700的剖视图，其位于天线支撑器505上。天线502与图5中天线502处于相同的相对位置上，并包括相同的单元。天线704包括与天线504实质相同、但处于天线支撑器505上不同位置处的单元。第一 700MHz辐射单元714位于与用户设备700的实质上关于表面512平行且在相对侧上的表面516上。第二 2600MHz辐射单元718位于表面516上，且关于辐射单元506，在天线714中具有与单元518在天线504中相同的定向，但是位于表面516的另一端处。
[0048]参见图6和7，将天线502和604、704描述为在7OOMHZ和2600MHz上辐射，将理
解:这些是两个示例频率，只要频率不是彼此的整数倍，也可以是其他频率。在一些实施例中，天线不是彼此的谐波，或不共享相同的基频。
[0049]在图5?7所示的各种实施例中，通过天线结构的、与接地平面的纵向侧对准的垂直部分的电耦合，来实现在低频段处的谐振调谐。通过与天线的馈电点和接地平面的较短边缘相邻的垂直部分来控制天线结构的电耦合，以完成高频段的调谐。天线上的这些部分的尺寸、位置、以及间隔距离定义了谐振频率以及在这些频率处的辐射特性。
[0050]在本文所述各种实施例中，对低频段上谐振的控制与在高频段中的谐振控制相独立。因此，本文所述实施例可以容易地在一个频率处应用微调，同时保持第二频率处的响应。
[0051]能够独立地微调每个频率提供了用于控制在每个频率处的天线辐射特性的工具，使得其是具有非常良好性能的多天线技术的诱人候选。
[0052]本公开的实施例在单一移动设备中集成了双频段(700MHz和2600MHz)和双天线。现有技术LTE MIMO天线仅工作在一个频段700MHz或2.6GHz下。因此，本文所述的实施例减少了所需天线数目，且由此最小化了移动设备中的天线空间要求。本文所述的天线实施例提供了大的频率跨度。该频率跨度可以大到1.9GHz (0.7-2.6GHz)。如本领域技术人员将理解的:具有2.6GHz的第二谐振不是700MHz处的第一谐振的倍数。
[0053]在本文所述实施例中，2个天线之间的耦合在700MHz频段上小于10dB，在2.6GHz频段上小于15dB。这具有减少耦合损耗以及增加天线辐射效率的效果。
[0054]在本文所述各种实施例中，与1x2系统相比，将2x2MM0系统性能的容量增加:在700MHz 上> 25%，以及在 2.6GHz 上> 50%。
[0055]本文公开的该实施例提出了较低的包络相关系数(ECC <0.3)。从而其实现了< 0.5的要求。
[0056]各种实施例也实现了更高的辐射效率:在700MHz频段和2.6GHz频段上> 50%，更高的分集增益(> IOdB)以及更高的MEG (平均有效增益)> -5dB。
[0057]本文公开的双频段天线的实施例在设计上是紧凑的。例如，使用本公开的实施例，可以用IOmm宽x7mm厚x58mm长的天线来实现手机的双频段天线,其容易地适合55mmx95mm的当前手机设备。基于本文所述示例实施例，可以用在120mmX185mm接地平面上安装的58mmxl0mmx9mm的天线来实现平板计算机的双频段天线。
[0058]尽管参考对无线设备中的天线阻抗的估计来描述了本文公开的示例实施例，本公开不一定受限于说明了本发明的创造性方案的示例实施例，该创造性方案适用于各种认证算法。从而，上面公开的特定实施例仅是说明性的，且不应当被视为对本发明加以限制，因为可以用对于已受益于本文教导的本领域技术人员而言显而易见的不同但等价的方式来修改和实现本发明。因此，前面的描述不意在将本发明限制为阐述的特定形式，而是相反，意在包含这种备选、修改和等价物，因此他们可以被包括在本发明的由所附权利要求限定的精神和范围中，使得本领域技术人员将理解:它们可以在不脱离本发明的具有其最宽泛形式的精神和范围的情况下做出各种改变、替换和变更。
【权利要求】
1.一种无线通信设备，至少在两个频率处使用，所述无线通信设备包括: 第一天线，包括: 第一辐射单元，用于在第一频率处谐振；以及 第二辐射单元，用于在第二频率处谐振，并连接到所述第一辐射单元； 其中，所述第二频率不是所述第一频率的整数倍；以及 第二天线，包括: 第三单元，用于在所述第一频率处谐振；以及 第四单元，用于在所述第二频率处谐振，并连接到所述第三单元。
2.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述第一天线用于在所述第一频率和所述第二频率上同时发送和接收通信信号。
3.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述第一辐射单元临近接地平面，以及所述第一辐射单元的所述第一频率是通过控制所述第一辐射单元与所述接地平面之间的电耦合来实现的。
4.根据权利要求3所述的无线通信设备，其中，所述第二辐射单元临近接地平面，以及所述第二辐射单元的所述第二频率是通过控制所述第二辐射单元与所述接地平面之间的电耦合来实现的。
5.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，独立地控制所述第一辐射单元和所述第二辐射单元的所述第一频率和所述第二频率。
6.根据权利要求5所述的无线通信设备，其中，所述第一谐振频率是700MHz，以及所述第二谐振频率是2600MHz。
7.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述第一频率和所述第二频率不共享相同的基频。
8.一种无线设备，包括: 第一双频段天线和第二双频段天线，所述第一双频段天线和所述第二双频段天线中的每一个包括:用于在第一频率处发送和接收通信信号的第一辐射单元和用于在第二频率处发送和接收通信信号的第二辐射单元，其中，所述第二频率不是所述第一频率的整数倍； 处理逻辑，用于控制所述第一双频段天线和所述第二双频段天线在所述第一频率和所述第二频率处发送和接收通信信号。
9.根据权利要求8所述的无线设备，其中，所述第一双频段天线和所述第二双频段天线各自用于在所述第一频率和所述第二频率上同时发送和接收通信信号。
10.根据权利要求8所述的无线设备，其中，所述第一辐射单元临近接地平面，以及所述第一辐射单元的谐振频率是通过控制所述第一辐射单元与所述接地平面之间的电耦合来实现的。
11.根据权利要求10所述的无线设备，其中，所述第二辐射单元临近接地平面，以及所述第二辐射单元的谐振频率是通过控制所述第二辐射单元与所述接地平面之间的电耦合来实现的。
12.根据权利要求8所述的无线设备，其中，独立地控制所述第一辐射单元和所述第二辐射单元的谐振频率。
13.根据权利要求12所述的无线设备，其中，所述第一谐振频率是700MHz，以及所述第二谐振频率是2600MHz。
14.根据权利要求8所述的无线设备，其中，所述第一天线的第一辐射单元在与所述第二天线的所述第一辐射单元实质上平行的方向上延伸，以及所述第一天线的第二辐射单元在与所述第二天线的第二辐射单元实质上平行的方向上延伸。
15.一种用于在无线用户装备设备上发送信号的方法，所述方法包括: 使用在至少两个频率处谐振的天线在第一频率和第二频率处发送和接收通信信号，其中，所述天线包括: 第一辐射单元，用于在所述第一频率处谐振；以及 第二辐射单元，用于在所述第二频率处谐振； 其中，所述第二频率不是所述第一频率的整数倍。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述天线单元用于在所述第一频率和所述第二频率处同时发送和接收通信信号。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一辐射单元临近接地平面，以及所述第一辐射单元的谐振频率是通过控制所述第一辐射单元与所述接地平面之间的电耦合来实现的。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二辐射单元临近接地平面，以及所述第二辐射单元的谐振频率是通过控制所述第二辐射单元和所述接地平面之间的电耦合来实现的。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，独立地控制所述第一辐射单元和所述第二辐射单元的谐振频率。
20.根据权利要求15 所述的方法，其中，所述第一谐振频率是700MHz，以及所述第二谐振频率是2600MHz。
【文档编号】H04B7/04GK103579763SQ201310302304
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月15日 优先权日:2012年7月18日
【发明者】王栋, 詹姆士·保罗·沃德恩 申请人:捷讯研究有限公司