CN101218708A - 具有集成天线的电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种个人使用的电子装置(100,600),其中包括至少第一主表面(120,610)以及用于经由装置与第二方之间的电磁波进行通信的至少第一天线(110,620)。天线是包括至少第一(111)和第二(112)天线元件的阵列天线,并设置在所述第一主表面上。电子装置(100)适当地是包括可开启或闭合的盖子(120)的便携式计算机,所述第一主表面是盖子,使得天线(110)设置在便携式计算机的盖子中。

Description

具有集成天线的电子装置
技术领域
本发明公开一种个人使用的诸如计算机的电子装置。该装置包括至少第一主表面以及用于经由计算机与第二方之间的电磁波进行通信的至少第一天线。
背景技术
存在可用于将诸如计算机等的电子装置连接到例如网络或者将这些电子装置相互连接的多种已知无线技术。已知的这类系统的实例有3G、WiMAX和WLAN。大多数这类现有系统正朝向越来越高的比特率发展,实现这样一种增加的比特率的一种方式是采用所谓的MIMO技术(多输入多输出)。
实现MIMO的一种方式是采用具有相互解相关的输出的若干天线(不相关天线)。为计算机、特别是便携式计算机(“膝上型”计算机)配备若干正交且因而解相关的天线是已知的。但是,已知的这类天线系统是采用计算机上的可用表面通过使天线尽可能间隔开来使天线之间的耦合尽可能小的。
因此,计算机上可用的该区域没有用于有效地增加“链路预算”。
发明内容
如上所述,因而需要一种用于计算机的天线系统以及具有这样一种天线系统的计算机,在其中,天线系统使得能够采用对于计算机与诸如另一台计算机或者包括该计算机的无线网络的第二方之间的连接具有高性能的“链路预算”的MIMO技术。
本发明解决了这种需要,因为它提供一种包括至少第一主表面的个人使用的计算机。另外,本发明的计算机包括用于经由计算机与第二方之间的电磁波进行通信的至少第一天线,该天线是包括至少第一和第二天线元件的阵列天线。所述阵列天线设置在所述第一主表面上,如果计算机是包括可开启或闭合的盖子的便携式计算机,则所述第一主表面可以是这个盖子。
在本发明的一个实施例中,天线可包括第一和第二连接端口,它们中的每一个与天线的一个波束关联。
另外,阵列天线适当地是行波天线,但也可以是具有以巴特勒矩阵设置的元件的阵列天线。
附图说明
在以下描述中,参照附图更详细地描述本发明,附图中:
图1示出本发明的第一实施例的示意图,以及
图2-5示出可用于本发明的计算机中的各种天线,以及
图6示出根据本发明的一种备选计算机。
具体实施方式
图1示出根据本发明的电子装置的第一实施例,它在这个实例中示为个人计算机100。图1所示的计算机100是便携式计算机(“膝上型”),但是如稍后所描述,本发明可同样地适用于其它种类的个人计算机和电子装置。
计算机100与第二用户、即另一台计算机或者采用该计算机作为其中一部分的网络进行无线电磁通信。对于所述通信,计算机100采用设置在计算机100的盖子120之上或之中的阵列天线110。毫无疑问,阵列天线也可设置在计算机的“主体”130之上或之中。
阵列天线110包括多个天线元件,其中包括至少第一天线元件111和第二天线元件112。所指的阵列天线是从这类天线的多个众所周知的设计中选择的,这类天线的这些设计提供基本上平坦的天线,使得该天线可以作为外“层”包含在计算机的盖子或主体上,或者,天线可包含在计算机的盖子或主体中、由例如“天线罩”、即基本上是电磁透明的保护盖来覆盖。
图2示出可用于本发明的计算机100中的天线200的一个实例。天线200是所谓的“行波”类型的阵列天线,其中具有相互之间间隔中心距离D串联设置的至少第一辐射元件211和第二辐射元件212。由于辐射元件相互串联,所以存在与阵列天线200的输入/输出端口222、223附接的第一和第二“端元件”。
如图2所示,天线200具有第一和第二天线波束232、233,它们中的每一个与天线端口222、223其中之一关联。这意味着,通过访问第一端口222可使用第一波束232,并且通过类似的方式,第二波束233与第二端口223关联。波束之间的角度由天线的天线元件之间的中心距离D决定。
在图2中还可以看到,行波天线的两个天线波束相对于在垂直于天线的方向上延伸的假象线240是彼此的“镜像”。因此,这两个波束有时称作“加”或“减”方向。
如图所示,采用平坦天线,它可提供多个波束,以便获得所需的天线波束之间的解相关,同时如上所述,由于阵列天线是基本上平坦的天线,所以它可以极佳地包含在计算机中。
图3示出也可用于本发明的计算机中的天线的另一种形式300。天线300包括结合图2说明和描述的种类的多个行波天线。在图3中,示出三个天线310、311、312,但天线的数量无疑可相当自由地改变。
根据前面所述的原理,三个行波天线的使用将产生六个不同的天线波束321-327,各波束与六个不同的天线端口331-337其中之一关联。
如果天线300用于MIMO接收,则这可通过以下方式来进行:如果存在N个MIMO波束以及M个天线波束,其中M>N,则不断地或者每隔一段时间在M个天线端口的每一个上测量所接收信号的质量。然后,来自那些具有最高信号质量的端口的信号用于其中设置了天线300的计算机。信号质量是通过已知方法来度量的,例如信噪比SNR或者载波干扰比C/I。
在MIMO系统中,通常采用同一个频率来在不同的天线波束中传送不同的信息或数据流,这说明用于本发明的天线的波束相互之间需要正交。通过令辐射元件具有双极化,即垂直和水平两种极化,还可使系统扩展,并且得到附加解相关。在这样一种设计中,图3所示的天线实际上不是具有六个、而是具有十二个波束。
假定本发明的计算机处于高反射环境、如办公室环境中。这意味着,预计天线波束的输出可以保持它们在计算机和与该计算机通信的第二方(网络基站、第二计算机等)之间的解相关。
在图4中,示出用于本发明的计算机的一个备选天线400。天线400与图3所示的天线300之间的主要差别在于,天线300包括三个一维行波天线,通过它们可创建六个波束(每个天线各两个),它们全部处于相同的仰角平面。
与天线300相比,图4中的天线400包括多个一维阵列(适当的为行波阵列),它们还互连,因而创建二维阵列天线。二维阵列天线是本领域的技术人员众所周知的概念,因此这里不进行详细描述。但是,二维阵列天线提供的一个优点在于,天线波束也可以在仰角平面中分隔,使得二维阵列天线400中包含的每一个一维阵列天线可创建四个不同的波束方向。
在图5中,示出本发明使用的一个备选天线500。天线500与图4所示的天线相似,但在天线500中,可变相移器510设置在辐射元件之间,且可变相移器520设置在将不同的一维阵列相互连接的连接上。相移器可用于通过同样已知的方式自适应地控制天线波束。相移器510用来控制第一平面中的天线波束,且相移器520用来控制与第一平面正交的第二平面中的天线波束。
在图6中,示出根据本发明的计算机的备选实施例600。到目前为止,本发明描述为在便携式计算机中实现,但是它同样可在更固定种类的个人计算机中实现,如图6所示。
因此,计算机600用于基本上固定的使用,但仍然可通过无线方式与网络或者与其它计算机连接。在这样一种计算机中,根据本发明适合于设置天线的第一主表面是计算机的外壳的侧面其中之一。毫无疑问,对于便携式计算机也是有效的一个备选方案是将天线设置在通常与计算机的其它PCB的板一起设置在计算机内部的独立板上。
除了所示组件之外,图1-6所示的天线需要有地平面来起作用。这样一种地平面适当地设计为通过电介质材料与“天线层”间隔开并且设置在天线层之后的诸如铜的电反射材料的薄层,词组“之后”在这里是相对于这个天线或这些天线预计进行辐射的方向使用的。
这里还可能提到,也可适当地在衬底的导电层中蚀刻天线本身,从而留下可结合到如本描述中所述的电子装置中的薄“天线片”。因此,天线包括天线的辐射元件在其中成形的第一层导电材料以及构成天线元件的地层的第二层导电材料,其中这两个层通过至少一层电介质材料间隔开。
电介质材料可以差不多是任何这种众所周知的材料,包括空气,即,这两个层可以仅通过它们之间的空气间隔开。
本发明不限于以上所述,而是可以在所附专利权利要求书的范围内自由改变。例如,可采用与行波天线不同的其它阵列天线,例如巴特勒矩阵天线。另外,天线可包括辐射元件,例如具有各元件的单独相位控制的贴片。
另外,阵列天线可设置在对于天线来说足够大的电子装置的任何表面、内部或外部或之上。

Claims (8)

1.一种个人使用的电子装置(100,600),包括至少第一主表面(120,610),所述装置还包括用于经由所述计算机与第二方之间的电磁波进行通信的至少第一天线(110,620),所述装置的特征在于,所述天线是包括至少第一(111)和第二(112)天线元件的阵列天线,并且所述阵列天线设置在所述第一主表面上。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置是便携式或固定计算机。
3.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置是个人数字助理PDA。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的装置(100,600),其特征在于,所述天线(110,620)包括第一(222)和第二(223)连接端口,所述端口中的每一个与所述天线的每一个的一个波束(232,233)关联。
5.如以上权利要求中的任一项所述的装置(100),其特征在于,所述装置(100)是包括可开启或闭合的盖子(120)的便携式计算机,所述第一主表面是所述盖子,使得所述天线(110)设置在所述便携式计算机的所述盖子中。
6.如以上权利要求中的任一项所述的装置,其特征在于,所述天线是行波天线(200)。
7.如权利要求1-5中的任一项所述的装置,其特征在于,所述天线是具有以巴特勒矩阵设置的元件的阵列天线。
8.如以上权利要求中的任一项所述的装置,其特征在于,所述天线包括所述辐射元件在其中成形的第一层导电材料以及构成所述天线元件的地层的第二层导电材料,所述两个层通过至少一层电介质材料间隔开。
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