專利名稱：具有多頻帶的貼片和槽結(jié)構(gòu)的天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及天線領(lǐng)域。更準(zhǔn)確地說，提供了一種尤其適用于無線移動通信裝置中的多頻帶天線，在此無線移動通信裝置通常是指“移動裝置”，例如個人數(shù)字助理、蜂窩電話以及無線雙向電子郵件通信裝置。
背景技術(shù)：
具有支持多頻帶通信的天線的移動裝置已經(jīng)眾所周知。許多此類的移動裝置利用螺旋或可抽出的結(jié)構(gòu)，其典型地被安裝在移動裝置的外部，盡管安裝在裝置外殼或外罩內(nèi)部的嵌入式天線也是公知的。通常，由于機械和人機工程學(xué)的原因，嵌入式天線比外部天線更優(yōu)選地用于移動通信裝置。嵌入式天線被移動裝置的外殼或外罩保護，因此往往比外部天線更耐用。然而外部天線可能會物理干擾移動裝置的周圍環(huán)境而使得移動裝置難于使用，尤其在有限空間的環(huán)境中，嵌入式天線則帶來較少的這類挑戰(zhàn)。
然而，在某些類型的移動裝置中，已知的嵌入式的結(jié)構(gòu)和設(shè)計技術(shù)提供相對差的通信信號輻射和接收，至少在移動裝置的特定操作位置上。由于移動裝置移動時天線位置在變化，因此移動裝置天線設(shè)計的最大一個挑戰(zhàn)是確保天線在不同位置上有效地工作。
此外，當(dāng)期望或需要移動裝置在多操作頻帶中操作時，物理空間限制通常會阻礙對每個操作頻帶的單獨天線的使用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，具有多操作頻帶的天線包括第一多個結(jié)構(gòu)，被配置到多個操作頻帶中的各個頻帶上操作；以及第二多個結(jié)構(gòu)，每個均被配置到一個以上的多個操作頻帶上操作。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的多頻帶天線具有第一、第二和第三操作頻帶，以及包括與第一操作頻帶相關(guān)的一個第一貼片結(jié)構(gòu)，連接到第一貼片結(jié)構(gòu)上并與第二操作頻帶和第三操作頻帶相關(guān)的一個第二貼片結(jié)構(gòu)，配置在第一貼片結(jié)構(gòu)的第一部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間并與第一操作頻帶和第二操作頻帶相關(guān)的一個第一槽結(jié)構(gòu)，配置在第一貼片結(jié)構(gòu)的第二部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間并與第二操作頻帶相關(guān)的一個第二槽結(jié)構(gòu)，配置在第一貼片結(jié)構(gòu)的第三部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間并與第一操作頻帶和第三操作頻帶相關(guān)的一個第三槽結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明進一步的特征和方面將被描述或在下面的詳細描述中將變得明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的頂視圖；圖2是圖1天線的底部等比例視圖；圖3是圖1天線和天線的安裝結(jié)構(gòu)的底部等比例視圖；圖4是圖3的天線和安裝結(jié)構(gòu)在裝配位置上的頂部等比例視圖；圖5是圖4的天線和安裝結(jié)構(gòu)沿線5-5的橫截面視圖；圖6是包括了圖4的天線和安裝結(jié)構(gòu)的移動裝置的后視圖；和圖7是移動裝置的框圖。
具體實施例方式
在此所描述的天線結(jié)構(gòu)所設(shè)計的大小和形狀能夠調(diào)諧天線在多頻帶上進行操作。如下進一步詳細的描述，天線包括多頻帶天線結(jié)構(gòu)，每一個結(jié)構(gòu)被配置為在多頻帶上操作。在下面將詳細描述的本發(fā)明的一個實施例中，天線包括多個結(jié)構(gòu)，它主要與第一操作頻帶、第二操作頻帶和第三操作頻帶的其中之一相關(guān)，以及一個多個“共享的”多頻帶結(jié)構(gòu)，它與第一、第二和第三操作頻帶中一個以上相關(guān)。這使得所述天線能具有多頻帶移動裝置中的天線功能。例如，一個天線可以適應(yīng)于操作在全球移動通信系統(tǒng)(GSM)900MHz的頻帶上，GSM-1800(1800MHz)頻帶以及GSM-1900(1900MHz)頻帶上，GSM-1800(1800MHz)頻帶(也被稱為數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(DCS)頻帶)，以及GSM-1900(1900MHz)頻帶(有時指個人通信系統(tǒng)(PCS)頻帶)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解，GSM-900頻帶包括880-915MHz的傳輸分頻帶和925-960MHz的接收分頻帶，DCS頻帶類似地包括1710-1785MHz的傳輸分頻帶和1805-1880MHz的接收分頻帶，PCS頻帶包括1850-1910MHz的傳輸分頻帶和1930-1990MHz的接收分頻帶。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還會理解到這些頻帶僅是為了說明的目的。這種天線可以設(shè)計成在不同的頻帶中，以及可能多于三個操作頻帶上操作。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的天線的頂視圖。天線10包括結(jié)構(gòu)12、14、16、17、18、20和24，以及安裝孔26、30、32、34和36。安裝孔26、30、32、34和36用于將天線10安裝到一個安裝結(jié)構(gòu)上，將結(jié)合圖4在下面被進一步詳細描述。
天線10包括貼片結(jié)構(gòu)12和14，槽結(jié)構(gòu)16、17和18，和調(diào)諧結(jié)構(gòu)20和24。貼片天線較流行，由于它具有薄斷面，實際上有無限可能的形狀和尺寸，它固有的靈活性允許它們被制成與大多數(shù)表面輪廓相一致。貼片天線的極化可以是直線的或橢圓的，主極化元件平行于貼片表面。槽天線靠改變它們的定向來增強所需方向上的場強。貼片和槽天線的操作特點由天線的形狀和尺寸來形成。貼片和槽天線的操作原理對本申請所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是眾所周知的。
在天線10中，貼片結(jié)構(gòu)12是主要與天線10操作的一個頻帶相關(guān)的第一結(jié)構(gòu)。貼片結(jié)構(gòu)12通常是C-形的，包括在圖1所示的天線10的左邊和右邊的兩個末端部分，以及沿著天線10的頂部的一個鄰接部分。貼片結(jié)構(gòu)12的尺寸和形狀在天線的操作頻帶中對天線的操作特性具有最顯著的影響，例如操作頻帶的實際頻率，和操作頻帶上的天線增益。當(dāng)然，在任何天線例如天線10中，與一個頻帶有關(guān)的一部分天線的變化也可能影響到天線的其它操作頻帶，盡管在天線10中，結(jié)構(gòu)12對其它操作頻帶的影響不是很顯著，這在下面將被進一步詳細描述。
不像第一貼片結(jié)構(gòu)12，貼片結(jié)構(gòu)14是第二結(jié)構(gòu)，它是一個共享的多頻帶結(jié)構(gòu)。天線10在與貼片結(jié)構(gòu)14相關(guān)的頻帶上的操作特性，例如包括頻率和增益，受到貼片結(jié)構(gòu)14的尺寸和形狀的影響。貼片結(jié)構(gòu)14的尺寸的調(diào)整對于其操作頻帶具有更平衡的影響。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會明白，貼片結(jié)構(gòu)14具有一個圍繞其操作頻帶的相對寬的帶寬，并且被調(diào)諧用于最優(yōu)化一個或多于一個的操作頻帶。
槽結(jié)構(gòu)16也是一個共享的多頻帶結(jié)構(gòu)，它與多于一個的操作頻帶相關(guān)。槽結(jié)構(gòu)16的長度和寬度不僅設(shè)定槽結(jié)構(gòu)16的頻帶，而且還影響天線在這些頻帶上的增益和匹配。例如，改變槽結(jié)構(gòu)16的寬度和長度可以提高天線匹配，但卻犧牲了與槽結(jié)構(gòu)16相關(guān)的操作頻帶上的增益。
盡管槽結(jié)構(gòu)17被連接到槽結(jié)構(gòu)16上，槽結(jié)構(gòu)17主要與一個單獨的操作頻帶相關(guān)。槽結(jié)構(gòu)17的尺寸在一個操作頻帶上對天線10的性能具有顯著的影響。例如，槽結(jié)構(gòu)17具有與槽結(jié)構(gòu)16不同的極化作用，并主要在一個操作頻帶中增強了發(fā)送增益。在本發(fā)明的一個實施例中，槽結(jié)構(gòu)17的操作頻帶也是貼片結(jié)構(gòu)14的最高操作頻帶。將槽結(jié)構(gòu)17加到槽結(jié)構(gòu)16上減小了貼片結(jié)構(gòu)14的尺寸，因此進一步增強了該操作頻帶。
槽結(jié)構(gòu)18是另一個共享結(jié)構(gòu)，因為它被配置在天線10上并且設(shè)計的尺寸能在多頻帶上影響天線的操作。而結(jié)構(gòu)12和16中的每一個對于一個相應(yīng)的操作頻帶都具有顯著的影響，槽結(jié)構(gòu)18的長度、寬度和位置在多頻帶中具有更多的分布式影響。例如，調(diào)整槽結(jié)構(gòu)18的位置和尺寸影響到多頻帶天線在多于一個的頻帶上的增益和匹配。
貼片結(jié)構(gòu)12和14沿圖1中的線39被縮短。天線10是可以使用沿著線39在貼片結(jié)構(gòu)12和14之間的不同的短長度來工作。這提供了設(shè)計天線10時的靈活性，因為槽結(jié)構(gòu)17和槽結(jié)構(gòu)18中的一個或兩者的位置和尺寸可以被改變，例如用于提高在與槽結(jié)構(gòu)17和18相關(guān)的操作頻帶上的增益，而不會顯著地降低天線10的性能。
調(diào)諧結(jié)構(gòu)20和24用于微調(diào)天線10。盡管連接到第一貼片結(jié)構(gòu)12上，調(diào)諧結(jié)構(gòu)20對于第一貼片結(jié)構(gòu)12的操作頻帶的不同頻帶可以形成一個調(diào)整片。如下所述，第一貼片結(jié)構(gòu)20左邊的末端部分被連接到天線10的一個饋電點，由此當(dāng)天線10在任何頻帶上操作時都可以使用。調(diào)諧結(jié)構(gòu)20這樣就適合具有對天線10的任何操作頻帶都具有顯著的效果。這種操作頻帶的微調(diào)由設(shè)置微調(diào)片20的尺寸來實現(xiàn)。
但是，位于天線10右邊末端部分的微調(diào)結(jié)構(gòu)24對第一貼片結(jié)構(gòu)12的操作頻帶具有顯著的影響。形成微調(diào)結(jié)構(gòu)24的調(diào)整片影響到第一貼片結(jié)構(gòu)12的整個電長度，從而影響到操作頻帶。
在本發(fā)明的一個實施例中，天線10是一個三頻帶天線，具有第一、第二和第三操作頻帶。第一貼片結(jié)構(gòu)12與第一操作頻帶相關(guān)，第二貼片結(jié)構(gòu)14與第二和第三操作頻帶相關(guān)，槽結(jié)構(gòu)16與第一和第三操作頻帶相關(guān)，槽結(jié)構(gòu)17與第三操作頻帶相關(guān)，槽結(jié)構(gòu)18與第一和第二操作頻帶相關(guān)。第一操作頻帶利用調(diào)諧結(jié)構(gòu)24微調(diào)，調(diào)諧結(jié)構(gòu)20用于微調(diào)第二操作頻帶。對于用于GSM/GPRS移動裝置中的天線，例如，第一、第二和第三頻帶可以分別是GSM-900、DCS和PCS。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會明白本發(fā)明決不限于GSM、DCS和PCS的操作頻帶，或者限于與天線10的每個結(jié)構(gòu)相關(guān)的頻帶之間任何特定的相互關(guān)系。例如，第一操作頻帶在第一和第二貼片結(jié)構(gòu)12和14之間是公用的。在這種情況下，第一貼片結(jié)構(gòu)12被配置到第一操作頻帶上，如上，第二貼片結(jié)構(gòu)14被配置到第一頻帶和另一個頻帶上。其它在結(jié)構(gòu)和頻帶之間的聯(lián)系也是可以的。
現(xiàn)在參考圖2，天線10的操作將被進一步詳細描述。圖2是圖1天線的底部等比例視圖。分別具有安裝孔42和44的饋電點38和接地點40在圖2中示出。饋電點38和接地點40對天線10形成了一個單獨的饋電端口。當(dāng)接地點40被安裝在移動裝置中時，接地點40被連接到信號接地以形成對于天線10的地平面，饋電點38被耦合到一個或更多的收發(fā)信機上，該收發(fā)信機在天線10的操作頻帶內(nèi)可操作地發(fā)送和/或接收信號。
如上所述形成的操作頻帶內(nèi)的信號由天線10接收和輻射。操作頻帶之一內(nèi)的電磁信號被天線10接收并轉(zhuǎn)換成耦合到饋電點38和接地點40的相應(yīng)的接收機或收發(fā)信機的電信號。類似地，輸入到天線10的一個操作頻帶的電信號通過饋電點38和接地點40由發(fā)射機或收發(fā)信機從天線10輻射。
在上面的例子中，當(dāng)在第一頻帶內(nèi)操作時，天線10的結(jié)構(gòu)12、16和18以協(xié)作的方式輻射并且接收在貼片結(jié)構(gòu)12的平行和垂直方向上極化的信號，以增強增益。天線10在第二和第三頻帶上的操作實質(zhì)上相同。在第二頻帶，結(jié)構(gòu)14和18是主要的輻射和接收元件，在第三頻帶上，結(jié)構(gòu)14、16和17是主要的輻射器和接收器。
相對于已知的天線設(shè)計，天線10提供了增強的信號傳輸和接收，因為它使用了貼片和槽天線的組合結(jié)構(gòu)，它們能協(xié)作地工作以輻射和接收在最通用的方向上極化的信號。按照這種方式，天線10的性能較少地受到它所安裝到的移動裝置的方向的影響。多頻帶操作在只有一個饋電端口的單獨天線中也被支持。
當(dāng)天線被安裝到圖3-5所示的安裝結(jié)構(gòu)上時，天線10的性能被進一步增強。圖3是圖1天線的底部等比例視圖和天線的安裝結(jié)構(gòu)，圖4是圖3的天線和安裝結(jié)構(gòu)在裝配位置上的頂部等比例視圖，圖5是圖4的天線和安裝結(jié)構(gòu)沿線5-5的橫截面視圖。
在圖3中，天線10已如圖2被大體示出并如上文作出的描述。安裝結(jié)構(gòu)50優(yōu)選地由塑料或其它絕緣材料制成，并且包括支撐結(jié)構(gòu)53上的安裝銷52和54，以及一個安裝表面60。安裝結(jié)構(gòu)50還包括緊固件結(jié)構(gòu)62、定位銷64以及其它結(jié)構(gòu)元件66和68，它們與外罩部分或在安裝天線的移動裝置的其它部分相互協(xié)作。例如，定位銷64用于相對于部分移動裝置調(diào)整安裝結(jié)構(gòu)，所述移動裝置包括一個協(xié)作的定位孔。一旦安裝結(jié)構(gòu)50被合適地對準(zhǔn)，緊固件結(jié)構(gòu)62可被配置成容納螺釘、鉚釘或其它的緊固件，以連接安裝裝置到移動裝置的另外部分。在安裝結(jié)構(gòu)被連接到所述移動裝置的其它部分之前，天線10優(yōu)選地安裝到安裝結(jié)構(gòu)50上。天線10和安裝結(jié)構(gòu)60包括圖3中70通常指定的天線系統(tǒng)。
當(dāng)天線10被定位以如虛線56和58所示的安裝時，安裝銷52和54被定位在支撐結(jié)構(gòu)53上，以便可以分別地被安裝孔42和44所容納。安裝銷52和54接著最好被變形以將饋電點38和接地點40安裝到安裝結(jié)構(gòu)50上的支撐結(jié)構(gòu)53上。安裝銷52和54可以例如是熱底架，其能被熔化以覆蓋圍繞安裝孔42和44的饋電點38和接地點40部分，因此將該饋電點38和接地點40保持在該安裝位置上。
天線系統(tǒng)70的頂部在圖4中示出，其中天線10在安裝結(jié)構(gòu)50的安裝位置上。如圖所示，安裝孔26、30、32、34和36容納安裝針27、31、33、35和37，這些安裝針最好能如上所述被變形，以將天線10保持在安裝位置上。當(dāng)天線10被安裝在安裝結(jié)構(gòu)50上時，天線10大體位于表面60的反面。圖3-5的表面60是一個弧形的表面，盡管可以使用其他替換表面的外形，包括有刻面的和其它非光滑的安裝表面。
安裝孔26、30、32和34被有斜面的表面所包圍，如圖1-4所示。這些有斜面的表面用于從天線10的表面偏移或移動安裝孔，由此，當(dāng)所述釘被變形以用來保持天線10在其安裝位置上時，所述協(xié)作安裝銷位于天線10表面的下面。由于取決于實施到天線系統(tǒng)70中的所述裝置的物理限制，天線系統(tǒng)70的光滑修整斷面或它的特定部分可能不是關(guān)鍵，因此安裝孔并不是必須從天線10的表面移動。安裝孔36、42和44就是這些貼合無縫的安裝孔。根據(jù)圖4和5將會很清楚，安裝結(jié)構(gòu)50是光滑的，但不是平面。尤其地，包括安裝銷37地安裝結(jié)構(gòu)50部分從表面60的余部漸漸變細，因此安裝銷37位于其它安裝銷27、31、33和35的下面。從圖5中很明顯看到，例如，其中只示出了安裝銷31、33和35。類似地，饋電點38和接地點40被配置在天線10表面的下面，其中光滑修正的斷面可以不是重要的。由此，多頻帶天線可以包括偏移安裝孔，如26、30、32和34，貼合無縫的安裝孔，例如36、42和44或者兩者兼有。
利用沖壓或其它切割技術(shù)，天線10例如可以由導(dǎo)電體(例如是銅、鋁、銀或金)的大體上平坦的導(dǎo)電薄板制成，以形成天線坯。當(dāng)坯被形成時，或鉆成平坦的天線坯時，安裝孔可以被切割或沖壓。天線坯接著被變形成圖2和3所示的形狀以與安裝結(jié)構(gòu)50相一致?？蛇x擇地，當(dāng)天線正在被安裝到安裝結(jié)構(gòu)50上時，天線坯的變形可以被實施。饋電點38和接地點40在46和48被彎曲以相對于結(jié)構(gòu)12和14定位饋電點38和接地點40，如下面進一步的詳細描述。
如圖3-5所示，天線10包括彎曲部分46和48，其分別將饋電點38和接地點40耦合到第一結(jié)構(gòu)12和第二結(jié)構(gòu)14。第一結(jié)構(gòu)12和第二結(jié)構(gòu)14包括天線結(jié)構(gòu)的第一表面，當(dāng)天線10在其安裝位置上時，第一結(jié)構(gòu)符合安裝結(jié)構(gòu)50的表面60，即第一表面。彎曲部分46和48將饋電點38和接地點40定位在一安裝結(jié)構(gòu)50的第二表面上，所述第二表面與安裝結(jié)構(gòu)50的第一表面相反并有重疊。饋電點38和接地點40因此與第一和第二結(jié)構(gòu)12和14相反或重疊。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會明白，通過提供了進一步的裝置來控制對于它們相關(guān)的頻帶的天線增益和頻率，彎曲部分46和48增加了到第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)12和14的電長度。而且，如圖5最清楚地示出，彎曲部分48朝向與第二天線單元14相反的接地點40，其在天線10的部分之間引入了一個電容。接地點40形成天線10的地平面，在接地點40與第二結(jié)構(gòu)14之間的距離影響地平面和天線10之間的電容，其依次影響天線的增益和匹配。天線增益和匹配因此可以通過選擇地平面和天線10之間的距離，并且相應(yīng)地設(shè)立支撐結(jié)構(gòu)53的尺寸而被增強。
圖6是包括了圖4的天線和安裝結(jié)構(gòu)的移動裝置的后視圖。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會明白，移動裝置100通常大體上被具有前、后、上、下和側(cè)面的表面的外罩所封閉。例如顯示器和小鍵盤或鍵盤的數(shù)據(jù)輸入和輸出裝置通常被安裝在移動裝置的前表面之內(nèi)。用于語音輸入和輸出的揚聲器和麥克風(fēng)典型地被安裝在移動裝置的前表面，或者作為選擇，安裝在上表面或下表面。諸如此類的移動裝置經(jīng)常包括一個屏蔽，其能減小從裝置的前面向使用者的電磁能量輻射。
在圖6中，顯示的是后面外罩部分被拆卸后的移動裝置100。移動裝置100的內(nèi)部元件取決于移動裝置的特定類型。然而，移動裝置能夠用于語音通信，因此包括至少一個麥克風(fēng)和揚聲器，它們分別被安裝在移動裝置100的下部表面80和上部表面90上。當(dāng)用于語音通信時，使用者手持移動裝置100從而揚聲器靠近使用者的耳朵而麥克風(fēng)靠近使用者的嘴。屏蔽95延伸到移動裝置的周圍，尤其是在天線10和移動裝置100前表面之間。
通常，在通話期間使用者用一只手握住例如100的移動裝置的較下的部分。照此，當(dāng)移動裝置處于語音通信位置時，移動裝置100頂端的后面部分和天線10就會相對地?zé)o阻礙，因此與已知的天線和移動裝置相比提供了增強的性能。
在類似的方式中，在移動裝置100處于其它位置時圖6所示的天線10的定位也保持了通暢。例如，由于如鍵盤和小鍵盤的數(shù)據(jù)輸入裝置在移動裝置上被典型地定位于顯示器的下面，顯示器趨于靠近移動裝置的頂端的位置。在這種移動裝置中，使用者利用輸入裝置輸入數(shù)據(jù)，該輸入裝置位于移動裝置較下面的部分，這樣就支持或握住移動裝置較下面的部分，因此移動裝置頂端的后面部分就會保持無阻礙。許多移動裝置的支架和存儲系統(tǒng)僅占用移動裝置較下面的部分，因此不會對移動裝置100的天線10產(chǎn)生進一步的障礙。在其它類型的支架或卸下的位置，天線10可能會有些受阻礙，但是不會比已知的嵌入式天線達到的程度更大。
這樣，如圖6所示的安裝在移動裝置上的天線10不僅能在如上所述的多個極化平面內(nèi)輻射和接收，而且還可位于移動裝置中以便在移動裝置的典型使用位置中實質(zhì)上不會被阻礙。
根據(jù)本發(fā)明方面的天線可適用于不同類型的移動裝置中，例如包括數(shù)據(jù)通信裝置、語音通信裝置、雙模式通信裝置，這種雙模式通信裝置諸如具有數(shù)據(jù)通信功能的移動電話、能用于無線通信的個人數(shù)字助理(PDAs)、無線電子郵件通信裝置或具有無線調(diào)制解調(diào)器的膝上型電腦或桌上型電腦系統(tǒng)。圖7是移動裝置的框圖。
移動裝置700是一個雙模式和多頻帶的移動裝置，包括收發(fā)信機模塊711、微處理器738、顯示器722、非易失性存儲器724、隨機存取存儲器(RAM)726、一個或多個輔助輸入/輸出(I/O)裝置728、串行端口730、鍵盤732、揚聲器734、麥克風(fēng)736、短程無線通信子系統(tǒng)740以及其它裝置子系統(tǒng)742。
收發(fā)信機模塊711包括天線10、第一收發(fā)信機716、第二收發(fā)信機714、一個或多個本地振蕩器713和數(shù)字信號處理器(DSP)720。
在非易失性存儲器724中，裝置700優(yōu)選地包括能被微處理器738(和/或DSP720)執(zhí)行的多個軟件模塊724A-724N，包括語音通信模塊724A，數(shù)據(jù)通信模塊724B，多個其它可操作模塊724N用于執(zhí)行多個其它功能。
移動裝置700優(yōu)選地是一個具有語音和數(shù)據(jù)通信能力的雙向通信裝置。因而，例如，移動裝置700可以在語音網(wǎng)絡(luò)上通信，如任何模擬或數(shù)字蜂窩網(wǎng)，也可以在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上通信。語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)由圖7中的通信塔719表示。這些語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以是利用單獨基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如基站、網(wǎng)絡(luò)控制器等單獨的通信網(wǎng)，或者它們可以被集成到一個單獨的無線網(wǎng)上。每一個收發(fā)信機716和714通常被配置成與不同的網(wǎng)絡(luò)719進行通信。
收發(fā)信機模塊711用于與網(wǎng)絡(luò)719通信，包括第一收發(fā)信機716、第二收發(fā)信機714、一個或多個本地振蕩器713以及DSP720。DSP720用于從收發(fā)信機714和716發(fā)送和接收信號并且提供到收發(fā)信機714和716的控制信息。如果語音和數(shù)據(jù)通信發(fā)生在一個單獨的頻率，或緊密間隔頻率組上時，單獨的本地振蕩器713可以與收發(fā)信機714和716結(jié)合使用。作為選擇，如果不同的頻率被用于語音通信、數(shù)據(jù)通信或在不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)類型上的通信時，例如，那么可以使用多個本地振蕩器713來產(chǎn)生相應(yīng)于語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)719的多個頻率。包括語音和數(shù)據(jù)信息的信息通過DSP720和微處理器738之間的鏈路與收發(fā)信機模塊711通信。
收發(fā)信機模塊711的詳細設(shè)計(例如頻帶、元件選擇、功率電平等)取決于移動裝置700想要操作的通信網(wǎng)絡(luò)719。例如，收發(fā)信機模塊711可以包括收發(fā)信機714和716，它們被設(shè)計為操作任何種類的通信網(wǎng)絡(luò)，如MobitexTM或DataTACTM移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、AMPS、TDMA、CDMA、PCS和GSM。當(dāng)移動裝置700包括相應(yīng)的收發(fā)信機并且天線10被配置為在相應(yīng)的操作頻帶上操作時，其它類型的數(shù)據(jù)和語音網(wǎng)，單獨的或集成的，也可以被利用。
取決于網(wǎng)絡(luò)719的類型，移動裝置700的接入需求也可以不同。例如，在MobitexTM或DataTACTM數(shù)據(jù)網(wǎng)中，移動裝置利用與每個移動裝置相關(guān)的唯一的識別號碼在網(wǎng)上注冊。但是，在GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)接入與移動裝置的用戶或使用者相關(guān)。一個GPRS裝置典型地需要用戶識別模塊(“SIM”)，需要用它來操作GPRS網(wǎng)絡(luò)上的移動裝置。本地或非網(wǎng)絡(luò)通信功能(若有的話)可以不需要SIM裝置來操作，但是一個移動裝置將不能執(zhí)行包括在數(shù)據(jù)網(wǎng)719上通信在內(nèi)的任何功能，除了任何合法所需的操作，例如“911”緊急呼叫。
當(dāng)任何所需的網(wǎng)絡(luò)注冊或活動程序被完成后，移動裝置700可以在網(wǎng)絡(luò)719上發(fā)送和接收通信信號，這包括語音和數(shù)據(jù)信號。由天線10從通信網(wǎng)719接收到的信號被路由到收發(fā)信機714和716的其中一個，它提供了諸如信號放大、降頻變換、濾波、信道選擇和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。接收到的信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換允許更復(fù)雜的通信功能，例如利用DSP720執(zhí)行的數(shù)字解調(diào)和解碼。在類似的方式中，被傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)719的信號被DSP720處理，其調(diào)制和編碼信號，接著提供被處理的信號到收發(fā)信機714和716的其中一個，它們執(zhí)行例如數(shù)/模轉(zhuǎn)換、升頻變換、濾波、放大和通過天線10傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)719的功能。
除了處理通信信號，DSP720也可以提供收發(fā)信機控制。例如，應(yīng)用到收發(fā)信機714和716的通信信號上的增益電平可以通過DSP720中執(zhí)行的自動增益算法被適應(yīng)性地控制。為了提供收發(fā)信機模塊711更復(fù)雜的控制，其它的收發(fā)信機控制算法也可以在DSP720中執(zhí)行。
微處理器738優(yōu)選地管理和控制雙模式移動裝置700的所有操作。許多類型的微處理器或微控制器可以在此被使用，或者，作為選擇地，單獨的DSP720可以被用于執(zhí)行微處理器738的功能。包括至少數(shù)據(jù)和語音通信的低級通信功能通過收發(fā)信機模塊711中的DSP720被執(zhí)行。另外，例如語音通信應(yīng)用724A和數(shù)據(jù)通信應(yīng)用724B的高級通信應(yīng)用可以被存儲在非易失性存儲器724中由微處理器738執(zhí)行。例如，語音通信模塊724A提供了可操作的高級用戶接口，通過網(wǎng)絡(luò)719在移動裝置700和多個其它語音或雙模式裝置之間傳輸和接收語音呼叫。類似地，數(shù)據(jù)通信模塊724B提供了可操作的高級用戶接口，用于通過網(wǎng)絡(luò)719在移動裝置700與多個其它數(shù)據(jù)裝置之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，例如電子郵件消息、文件、發(fā)起人信息、短文本消息等。
微處理器738也與其它裝置子系統(tǒng)相互作用，例如顯示器722、非易失性存儲器724、RAM726、輔助輸入/輸出(I/O)子系統(tǒng)728、串行端口730、鍵盤732、揚聲器734、麥克風(fēng)736、短程通信子系統(tǒng)740以及通常表示為42的任何其它裝置子系統(tǒng)。
圖7所示的一些子系統(tǒng)執(zhí)行與通信相關(guān)的功能，而其它子系統(tǒng)可以提供“固有”或裝置上功能(on-device function)。值得注意地，一些子系統(tǒng)(例如鍵盤732和顯示器722)可以被用于與通信相關(guān)的功能，如輸入文本消息以通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)傳輸，以及裝置固有功能，如計算器、任務(wù)列表或其它PDA類型的功能。
微處理器738使用的操作系統(tǒng)軟件優(yōu)選地被存儲在一個永久存儲器如非易失性存儲器724中。除了控制移動裝置40所有低級功能的操作系統(tǒng)，非易失性存儲器724可以包括多個高級軟件應(yīng)用程序或者模塊，例如語音通信模塊724A、數(shù)據(jù)通信模塊724B、發(fā)起人模塊(未示出)或任何其它類型的軟件模塊724N。非易失性存儲器724也可以包括用于存儲數(shù)據(jù)的文件系統(tǒng)。這些模塊由微處理器738執(zhí)行并且在用戶和移動裝置700之間提供高級接口。所述接口典型地包括通過顯示器722提供的圖形元件，以及通過輔助I/O、鍵盤732、揚聲器734和麥克風(fēng)736提供的輸入/輸出元件。操作系統(tǒng)、特定的裝置應(yīng)用和模塊或各個部分可以被臨時地下載到一個易失性存儲器(如RAM726)中用于加速操作。此外，當(dāng)將它們永久性地寫到位于永久存儲器(如非易失性存儲器724)的文件系統(tǒng)上之前，接收到的信號可以被臨時地存儲在RAM726中。非易失性存儲器724可以由例如閃存元件或電池備份RAM來實現(xiàn)。
可以被下載到移動裝置700的示范性的應(yīng)用模塊724N是提供PDA功能的個人信息管理器(PIM)，例如日歷事件、預(yù)約以及任務(wù)項目。模塊724N也可以與語音通信模塊724A相互作用來實現(xiàn)管理電話呼叫、語音郵件等，也可以與其它數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信模塊724B相互作用來實現(xiàn)管理電子郵件通信。作為選擇地，語音通信模塊724A和數(shù)據(jù)通信模塊724B的功能可以被集成到PIM模塊上。
非易失性存儲器724優(yōu)選地提供了一個文件系統(tǒng)用來促進PIM數(shù)據(jù)項目在裝置上的存儲。PIM應(yīng)用優(yōu)選地包括發(fā)送和接收數(shù)據(jù)項目的能力，或者單靠它自己，或者通過無線網(wǎng)719與語音和數(shù)據(jù)通信模塊724A和724B結(jié)合進行。PIM數(shù)據(jù)項目優(yōu)選地通過無線網(wǎng)719無縫地與相應(yīng)的存儲在主機系統(tǒng)或與之有關(guān)的數(shù)據(jù)項目集成，同步和更新，由此產(chǎn)生與特定用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)項目的鏡像系統(tǒng)。
移動裝置700也可以通過將裝置700放在接口支架上來人為地與主系統(tǒng)實現(xiàn)同步，接口支架將移動裝置700的串行端口730耦合到主系統(tǒng)的串行端口上。串行端口730也可以使使用者能夠通過外圍裝置或軟件應(yīng)用來設(shè)置優(yōu)先選擇，或下載其它的用于安裝的應(yīng)用模塊724N。這種有線的下載路徑可以被用來加載密鑰到裝置上，例如，提供比通過無線網(wǎng)719交換加密信息更多的安全的方法。用于其它有線下載路徑的接口可以提供在移動裝置700中除串行端口之外或者將其取代。例如，USB端口提供了到類似配置的個人計算機的接口。
附加的應(yīng)用模塊724N可以通過網(wǎng)絡(luò)719、輔助I/O子系統(tǒng)728、串行端口730、短程通信子系統(tǒng)740或通過任何合適的子系統(tǒng)742被加載到移動裝置700上，并且被使用者安裝到非易失性存儲器724或RAM726上。這些靈活的應(yīng)用安裝增強了移動裝置700的功能性并且可以提供增強的裝置上功能、與通信相關(guān)的功能，或者兩者兼有。例如，安全通信應(yīng)用能使電子商務(wù)功能和其它此類的金融交易利用移動裝置700來執(zhí)行。
當(dāng)移動裝置700在數(shù)據(jù)通信模式上操作時，接收到的信號(如文本消息或網(wǎng)頁下載等)由收發(fā)信機模塊711處理并且被提供給微處理器738，其優(yōu)選地進一步處理接收到的信號用于輸出到顯示器722上，或者，作為選擇地，輸出到輔助I/O裝置728上。移動裝置700的使用者也可以利用鍵盤732編寫數(shù)據(jù)項目，例如電子郵件消息，其優(yōu)選地是一個完全的QWERTY形式布置的字母數(shù)字鍵盤，盡管其它類型的鍵盤如已知的DVORAK形式或電話鍵盤也可以被使用。多個輔助I/O裝置728使移動裝置700的用戶輸入進一步被增強，輔助I/O裝置728可以包括指輪輸入裝置、觸摸板(touchpad)、多種開關(guān)、搖桿輸入交換等。用戶輸入的被編寫的數(shù)據(jù)項目接著可以通過收發(fā)信機模塊711被傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)719上。
當(dāng)移動裝置700在語音通信模式上操作時，移動裝置的全部操作實質(zhì)上與數(shù)據(jù)模式相似，除了所接收的信號被輸出到揚聲器734以及用于傳輸?shù)恼Z音信號由麥克風(fēng)736產(chǎn)生?？蛇x的語音或音頻I/O子系統(tǒng)，如語音消息記錄子系統(tǒng)，也可以在移動裝置700上執(zhí)行。盡管語音或音頻信號輸出優(yōu)選地主要通過揚聲器734來實現(xiàn)，顯示器722也可以被用于提供呼叫方身份的指示、語音呼叫的持續(xù)時間或其它與語音呼叫有關(guān)的信息。例如，微處理器738結(jié)合語音通信模塊724A和操作系統(tǒng)軟件，它可以檢測出呼入語音呼叫的呼叫者識別信息并將其顯示在顯示器722上。
短程通信子系統(tǒng)740也被包括在移動裝置700內(nèi)。例如，子系統(tǒng)740可以包括一個紅外裝置和相關(guān)的電路和元件，或短程RF通信模塊如藍牙TM模塊或802.11模塊以提供與相似激活的系統(tǒng)和裝置的通信。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會明白“藍牙”和“802.11”是指可以從電氣和電子工程師協(xié)會獲得的、分別與無線個人局域網(wǎng)和無線本地局域網(wǎng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)組。
所寫的包括最佳模式的說明使用了實施例來公開本發(fā)明，還能使任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員制造和使用本發(fā)明。本發(fā)明可以包括其它被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員想到的實施例。
例如，盡管上面的描述主要是三頻帶天線，多元件天線也可以進一步包括天線元件以提供在多于三個的頻帶上的操作。類似地，即使在此所描述的天線提供了三個操作頻帶，使用較少的操作頻帶的執(zhí)行也是可能的。例如，支持GSM-900的天線、DCS和PCS可以被用在僅使用GSM-900和PCS的移動裝置中。
安裝結(jié)構(gòu)50僅為說明目的而顯示，并且可以制成不同的形狀和包括比附圖所示和以上描述的不同的、更多或更少的協(xié)作結(jié)構(gòu)，這取決于特定移動裝置，移動裝置中采用了多頻帶天線。還應(yīng)明白安裝結(jié)構(gòu)可以是與移動裝置外罩或者是移動裝置上的其它元件一體而不是一個單獨的元件。
所示多頻帶天線的布局類似地是為了說明而不是限制。例如，根據(jù)本發(fā)明的多頻帶天線可以包括附圖中未示出的不同形狀的槽結(jié)構(gòu)，而不必是結(jié)合微調(diào)結(jié)構(gòu)的。類似地，由于典型的天線設(shè)計，天線結(jié)構(gòu)的尺寸和位置可以根據(jù)需要被調(diào)整以補償其它移動裝置元件(包括屏蔽和顯示器)例如在天線特性上的影響。
盡管天線10利用安裝銷被安裝在安裝結(jié)構(gòu)50上，其它類型的緊固件例(如包括螺釘、鉚釘和粘合劑)對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是顯然的。
此外，如上所述的從平面導(dǎo)電薄板制作的天線10簡化了天線10的制作，但是本發(fā)明決不限制在這點上或其它任何制作技術(shù)。印刷或沉淀導(dǎo)電薄膜到基底上以及從基底上蝕刻先前被沉淀的電導(dǎo)體是兩種可能的作為替換的技術(shù)。
在單獨天線中的多頻帶貼片和槽天線結(jié)構(gòu)已經(jīng)在上面作了描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明白本發(fā)明決不限于特定類型或數(shù)量的共享的多頻帶結(jié)普通構(gòu)。在本發(fā)明可替換的實施例中，只有一種類型的天線結(jié)構(gòu)或更多或更少的天線結(jié)構(gòu)是共享的多頻帶結(jié)構(gòu)。在此所描述的原理也可以被應(yīng)用到包括其它類型結(jié)構(gòu)的天線上而不是貼片和槽結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種多頻帶天線，具有第一、第二和第三操作頻帶，包括與第一操作頻帶相關(guān)的第一貼片結(jié)構(gòu)；連接到第一貼片結(jié)構(gòu)上并與第二操作頻帶和第三操作頻帶相關(guān)的第二貼片結(jié)構(gòu)；配置在第一貼片結(jié)構(gòu)的第一部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間并與第一操作頻帶和第二操作頻帶相關(guān)的第一槽結(jié)構(gòu)；配置在第一貼片結(jié)構(gòu)的第二部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間并與第二操作頻帶相關(guān)的第二槽結(jié)構(gòu)；和配置在第一貼片結(jié)構(gòu)的第三部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間并與第一操作頻帶和第三操作頻帶相關(guān)的第三槽結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻帶天線，其中第一貼片結(jié)構(gòu)包括第一末端部分、第二末端部分和連接第一末端部分和第二末端部分的鄰接部分；第二貼片部分電連接到所述鄰接部分；第一槽結(jié)構(gòu)被配置在第一末端部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間；第二槽結(jié)構(gòu)被配置在鄰接部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間；和第三槽結(jié)構(gòu)被配置在第二末端部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多頻帶天線，進一步包括饋電點，它電連接到第一末端部分并被配置成與第一末端部分相重疊；和接地點，它連接到第二貼片結(jié)構(gòu)并被配置成與第二貼片結(jié)構(gòu)相重疊，其中所述饋電點和接地點包括多頻帶天線單獨的饋電端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻帶天線，進一步包括第一調(diào)諧結(jié)構(gòu)，它連接到第一貼片結(jié)構(gòu)的第一部分上并被配置成調(diào)諧第三操作頻帶；和第二調(diào)諧結(jié)構(gòu)，它連接到第一貼片結(jié)構(gòu)的第二部分上和并配置成調(diào)諧第一操作頻帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻帶天線，其中第一操作頻帶是全球移動通信系統(tǒng)GSM-900頻帶，第二操作頻帶是數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(DCS)頻帶，以及第三頻帶是個人通信系統(tǒng)(PCS)頻帶。
6.一種移動裝置，包括通信電路，它可操作的用于在第一、第二和第三頻帶上通信；和多頻帶天線，耦合到所述通信電路上，所述多頻帶天線包括與第一操作頻帶相關(guān)的一個貼片結(jié)構(gòu)；連接到第一貼片結(jié)構(gòu)上并與第二操作頻帶和第三操作頻帶相關(guān)的第二貼片結(jié)構(gòu)；配置在第一貼片結(jié)構(gòu)的第一部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間并與第一操作頻帶和第二操作頻帶相關(guān)的第一槽結(jié)構(gòu)；配置在第一貼片結(jié)構(gòu)的第二部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間并與第二操作頻帶相關(guān)的第二槽結(jié)構(gòu)；配置在第一貼片結(jié)構(gòu)的第三部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間并與第一操作頻帶和第三操作頻帶相關(guān)的第三槽結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的移動裝置，其中第一貼片結(jié)構(gòu)包括第一末端部分、第二末端部分和連接第一末端部分和第二末端部分的鄰接部分；第二貼片部分電連接到所述鄰接部分；第一槽結(jié)構(gòu)被配置在第一末端部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間；第二槽結(jié)構(gòu)被配置在鄰接部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間；和第三槽結(jié)構(gòu)被配置在第二末端部分與第二貼片結(jié)構(gòu)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的移動裝置，其中多頻帶天線進一步包括饋電點，它電連接到第一末端部分并被配置成與第一末端部分相重疊；和接地點，它電連接到第二貼片結(jié)構(gòu)并被配置成與第二貼片結(jié)構(gòu)相重疊，其中所述饋電點和接地點包括多頻帶天線單獨的饋電端口。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的移動裝置，其中多頻帶天線進一步包括第一調(diào)諧結(jié)構(gòu)，它連接到第一貼片結(jié)構(gòu)的第一部分上并被配置成調(diào)諧第三操作頻帶；和第二調(diào)諧結(jié)構(gòu)，它連接到第一貼片結(jié)構(gòu)的第二部分上并被配置成調(diào)諧第一操作頻帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的移動裝置，其中第一操作頻帶是全球移動通信系統(tǒng)GSM-900頻帶，第二操作頻帶是數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(DCS)頻帶，以及第三頻帶是個人通信系統(tǒng)(PCS)頻帶。
全文摘要
提供了一種具有多個操作頻帶的多頻帶天線。所述天線包括配置到各自的多個操作頻帶中一個操作頻帶上操作的多個結(jié)構(gòu)，以及配置到一個以上操作頻帶上操作的多個結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，多頻帶天線具有第一、第二和第三操作頻帶，以及包括與第一操作頻帶相關(guān)的第一貼片結(jié)構(gòu)，連接到第一貼片結(jié)構(gòu)上并與第二操作頻帶和第三操作頻帶相關(guān)的第二貼片結(jié)構(gòu)，配置在第一貼片結(jié)構(gòu)的第一部分和第二貼片結(jié)構(gòu)之間并與第一操作頻帶和第二操作頻帶相關(guān)的第一槽結(jié)構(gòu)，配置在第一貼片結(jié)構(gòu)的第二部分和第二貼片結(jié)構(gòu)之間并與第二操作頻帶相關(guān)的第二槽結(jié)構(gòu)，配置在第一貼片結(jié)構(gòu)的第三部分和第二貼片結(jié)構(gòu)之間并與第一操作頻帶和第三操作頻帶相關(guān)的第三槽結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01Q5/00GK1551411SQ20041005950
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日
發(fā)明者溫戈宜, 克里斯帝納·班杜爾斯卡, 帝納 班杜爾斯卡, 亞爾穆西澤斯基, 佩里·亞爾穆西澤斯基 申請人:捷訊研究有限公司