CN102349190A - 用于无线通信装置的正交可调谐式天线阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明描述一种用于具有高达三个同时操作模式的无线通信装置中的多频带天线阵列，其具有跨越广范围的操作频带的改善的天线效率及减小的天线耦合，且具有减小的物理大小。所述多频带天线阵列包括至少两个环形天线元件(105、125、145)，其中每一者相对于彼此正交且以嵌入式方式布置。所述多频带天线阵列中的每一环形天线可包括用于调谐到所要谐振频率的对应调谐元件(116、136、156)，且包含上半部及下半部，其中所述对应调谐元件耦合于其间。

Description

用于无线通信装置的正交可调谐式天线阵列
技术领域
本发明大体来说涉及射频(RF)天线，且更特定来说涉及多频带RF天线。
背景技术
在许多无线通信装置中，存在对支持多个频带及操作模式的需求。操作模式的一些实例包括多个语音/数据通信链路(WAN或广域网)-GSM、CDMA、WCDMA、LTE、EVDO-各自处于多个频带(CDMA450、US蜂窝式CDMA/GSM、US PCSCDMA/GSM/WCDMA/LTE/EVDO、IMT CDMA/WCDMA/LTE、GSM900、DCS)、短程通信链路(蓝牙(Bluetooth)、UWB)、广播媒体接收(MediaFLO、DVB-H)、高速因特网接入(UMB、HSPA、802.11a/b/g/n、EVDO)及位置定位技术(GPS、Galileo)。就无线通信装置中的这些操作模式中的每一者来说，无线电及频带的数目增量式地增加，且支持每一频带的多频带天线以及可能多个天线(用于接收及/或发射分集，连同以多个模式的同时操作)的复杂性及设计挑战可能显著增加。
多频带天线的一个解决方案是设计在多个频带中谐振的结构。控制多频带天线输入阻抗以及增强天线辐射效率(跨越广泛范围的操作频带)受到多频带天线结构的几何形状及无线通信装置内的多频带天线与(多个)无线电之间的匹配电路限制。通常，当采用此设计方法时，天线结构的几何形状非常复杂，且天线的物理面积/体积增加。
在一个实例中，可能需要同时操作无线装置中的CDMA/WCDMA/GSM(在其它可能的情况当中)发射器与GPS接收器。在此例子中，对于单一多频带天线，操作频带与模式之间的隔离非常有限，且同时操作可能并不可行。因此，GPS接收器通常具有单独的专用天线；即，需要两个单独的电隔离天线用于同时操作GPS及CDMA/WCDMA/GSM。此实例可扩展到其它同时操作模式，例如CDMA与蓝牙、MediaFLO或802.11a/b/g/n。在每一例子中，如果需要同时操作，则通常需要另一单频带或多频带天线。
关于设计具有高天线辐射效率的多频带天线及相关联的匹配电路中的限制，另一解决方案是利用多个天线元件(天线元件的阵列)来覆盖多个操作频带。在一特定应用中，具有US蜂窝式、US PCS及GPS无线电的蜂窝式电话可针对每一操作频带利用一个天线(每一天线在单一射频频带中操作)。此方法的传统缺点是多个单频带天线元件的额外面积/体积及额外成本。
需要在无传统设计的大小损失的情况下支持多个操作模式的同时操作的多频带天线阵列。无线通信装置也需要具有跨越广范围的操作频率的改善辐射效率的多频带天线。
发明内容
附图说明
图1展示根据示范性实施例的具有与包含ANT A、ANT B及ANT C的多频带天线阵列成对的多个无线电的无线通信装置的图。
图2展示图1的多频带天线阵列的三维图。
图3展示ANT A的俯视图(XY平面)。
图4展示ANT B的俯视图(YZ平面)。
图5展示ANT C的俯视图(XZ平面)。
图6展示具有如图2到图5中所示而配置的ANT A、ANT B及ANT C的多频带阵列的从700MHz到1600MHz的天线辐射效率的曲线图。
图7展示具有如图2到图5中所示而配置的ANT A、ANT B及ANT C的多频带阵列100的从700MHz到1600MHz的天线回程损耗的曲线图。
图8展示具有如图2到图5中所示而配置的ANT A、ANT B及ANT C的多频带阵列100的从700MHz到1600MHz的天线耦合的曲线图。
为促进理解，在可能的情况下已使用相同参考标号来指明图式中所共有的相同元件，除了在适当时可添加下标来区分所述元件。图式中的图像出于说明性目的而简化，且未必按比例描绘。
所附图式说明本发明的示范性配置，且因而不应被视为限制本发明的范围，其可承认其它同样有效的配置。相应地，已预期，在无进一步叙述的情况下一些配置的特征可有益地并入于其它配置中。
具体实施方式
词“示范性”在本文中用以意味着“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任何实施例未必解释为比其它实施例优选或有利。
下文结合所附图式所阐述的实施方式既定作为对本发明的示范性实施例的描述且既定不表示可实践本发明的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示范性”意味着“充当实例、例子或说明”，且将未必解释为比其它示范性实施例优选或有利。出于提供对本发明的示范性实施例的透彻理解的目的，实施方式包括特定细节。所属领域的技术人员将显而易见，可在无这些特定细节的情况下实践本发明的示范性实施例。在一些例子中，以框图形式展示众所周知的结构及装置以便避免混淆本文中所呈现的示范性实施例的新颖性。
本文中所描述的装置可用于各种多频带天线阵列设计，包括(但不限于)用于蜂窝式、PCS及IMT频带及例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA及SC-FDMA等空中接口的无线通信装置。除了蜂窝式、PCS或IMT网络标准及频带外，此装置也可用于局域网或个域网标准、WLAN、蓝牙及超宽带(UWB)，以及位置定位技术(GPS)。
图1展示根据示范性实施例的具有与多频带天线阵列(ANTA、ANT B及ANT C)成对的多个无线电的无线通信装置的图。无线通信装置10支持三个不同无线电的同时操作。在以下的表中展示用于无线通信装置10的可能的操作模式的示范性子集。
  模式   ANT A   ANT B   ANT C
  802.11n(MIMO)   2412MHz   2412MHz   2412MHz
  PCS EVDO(RX分集)+GPS   1900MHz   1900MHz   1575MHz
  US小区CDMA+GPS+蓝牙   850MHz   1575MHz   2412MHz
  MEDIAFLO+PCS CDMA+蓝牙   740MHz   1900MHz   2412MHz
无线通信装置10包括多频带天线阵列100(其包括ANT A 105、ANT B 125及ANTC 145)。多频带天线阵列100连接到RF前端阵列200，RF前端阵列200包括RF前端A205、RF前端B 225及RF前端C 245。无线通信装置RF端口A 122、无线通信装置RF端口B 142及无线通信装置RF端口C 162分别连接于RF前端阵列200与ANT A 105、ANT B 125及ANT C 145的射频输入之间。
RF前端阵列200分离发射及接收RF信号路径，且提供放大及信号分配。用于发射的RF信号TX_RF(A、B及C)及用于接收的RF信号RX_RF(A、B及C)在收发器阵列300与RF前端阵列200之间传递。
包括RF收发器A 305、RF收发器B 325及RF收发器C 345的收发器阵列300经配置以将RX_RF(A、B及C)信号从RF下变频转换到一个或一个以上基带模拟I/Q信号对(A、B及C路径)以用于由处理器400进行I/Q解调，处理器400可为基带调制解调器或其类似物。
收发器阵列200经类似配置以将来自处理器400的一个或一个以上基带模拟I/Q信号对(A、B及C路径)上变频转换到TX_RF(A、B及C)信号。待从/向基带I/Q调制上变频转换及下变频转换的基带模拟I/Q信号展示成连接于收发器阵列200与处理器400之间。
存储器500存储处理器程序及数据，且可实施为(例如)单一集成电路(IC)。
处理器400经配置以解调传入的基带接收模拟I/Q信号对(A、B及C路径)、编码且调制基带发射模拟I/Q信号(A、B及C路径)，且运行来自存储装置(例如，存储器500)的应用程序以处理数据或发送数据及命令以启用各种电路块(均以已知方式)。
另外，处理器400经由如在图1及在图3到图5中所展示的专用信号集合而产生到多频带天线阵列100的输入ANT A FREQ 117、ANT B FREQ 137及ANT C FREQ 157。
ANT A FREQ 117输入经配置以调整ANT A 105的操作频率。ANT B FREQ 137输入经配置以调整ANT B 125的操作频率。ANT C FREQ 157输入经配置以调整ANT C 145的操作频率。
处理器400利用数/模转换器将到多频带天线阵列100的所述输入转换成模拟控制电压，或可将数字控制信号直接发送到多频带天线阵列100以离散地调整个别天线元件(ANTA 105、ANT B 125及/或ANT C 145)的操作频率。
应了解，所属领域的技术人员众所周知并理解RF前端阵列200、收发器阵列300、处理器400及存储器500的一般操作，且实施相关联的功能的各种方式也是众所周知的，包括跨越几个集成电路(IC)或甚至在单一IC内提供或组合若干功能。
或者，如果无线通信装置10针对不同操作模式分开成多个无线通信装置，则RF前端阵列200、收发器阵列300、处理器400及存储器500可分开成两个或两个以上功能上单独的块。在此例子中，对个别ANTA 105、ANT B 125及ANT C 145的控制可由个别无线通信装置控制。
图2展示图1中的多频带天线阵列100的三维图。多频带天线阵列100包括三个环形天线-ANTA 105、ANT B 125及ANT C 145。每一环形天线相对于三维空间(XYZ平面)中的其它环形天线物理地正交且以嵌入式方式布置。在一个示范性实施例中，通过在三维非金属对象上的选择性金属化而形成多频带天线阵列100。
参看图2，含于XY平面内的ANT A 105包括用以形成物理环形结构的金属条带元件110a、110b及调谐元件116。ANT A 105的RF馈送端口由两个触点114a及114b构成。参看图2，金属带112连接于金属条带元件110a与110b之间以在RF馈送端口触点114a与114b之间形成匹配电路。金属带112可用连接于RF馈送端口触点114a与114b之间的集总元件电感器替换，然而，金属带112的电损耗比集总电感器元件低得多，且如果使用集总电感器元件，则ANT A 105的辐射效率将遭受一定程度的降级。
调谐元件116取决于对于ANTA 105的操作频带要求(如图6到图8中所示)而为具有固定值的电容器(集总电容器元件)或可调整的(使用持续可变电容或经离散切换的电容器网络)。
在替代示范性实施例中，调谐元件116可为具有固定值的电感器，或具有固定值的电感器及电容器(串联或并联)。固定电容器可用持续可变电容器或经离散切换的电容器网络替换以用于多频带频率调谐。持续可变电容器可由一个或一个以上可变电抗器、铁电电容器或模拟MEM电容器构成，但不限于此。
ANT B 125包括金属条带元件130a、130b及调谐元件136以形成足够小的环路以配合于ANT A 105的物理约束的范围内。ANT B 145的RF馈送端口由两个触点134a及134b构成。在其它示范性实施例中，ANT B 125可沿着z轴旋转(未图示)。
金属带132连接于金属条带元件130a与130b之间以在RF馈送端口触点134a与134b之间形成匹配电路。金属带132可用连接于RF馈送端口触点134a与134b之间的集总元件电感器替换，然而，金属带132的电损耗比集总元件电感器低得多，且如果使用集总电感器元件，则ANT B 125的辐射效率可遭受一定程度的降级(与ANT A 105相同)。
调谐元件136取决于对于ANT B 125的操作频带要求(如图6到图8中所示)而为具有固定值的电容器(集总电容器元件)或可调整的(使用持续可变电容或经离散切换的电容器网络)。与ANT A 105类似，调谐元件136可为具有固定值的电感器，或具有固定值的电感器及电容器(串联或并联)。电容器可用持续可变电容器或经离散切换的电容器网络替换以用于多频带频率调谐。持续可变电容器可由一个或一个以上可变电抗器、铁电电容器或模拟MEM电容器构成，但不限于此。
ANT C 145包括金属条带元件150a、150b及调谐元件156以形成足够小的环路以配合于ANT B 125的物理约束的范围内。ANT C 145的RF馈送端口由两个触点154a及154b构成。在其它示范性实施例中，ANT C 145可沿着z轴旋转，同时维持相对于ANTA 105与ANT B 125的正交定向(未图示)。
金属带152连接于金属条带元件150a与150b之间以在RF馈送端口触点154a与154b之间形成匹配电路。金属带152可用连接于RF馈送端口触点154a与154b之间的集总元件电感器替换，然而，金属带152的电损耗比集总元件电感器低得多，且如果使用集总电感器元件，则ANT C 105的辐射效率可遭受一定程度的降级。
调谐元件156取决于对于ANT C 145的操作频带要求(如图6到图8中所示)而为具有固定值的电容器(集总电容器元件)或可调整的(使用持续可变电容或经离散切换的电容器网络)。与ANT A 105及ANT B 125类似，调谐元件156可为具有固定值的电感器，或具有固定值的电感器及电容器(串联或并联)。电容器可用持续可变电容或经离散切换的电容器网络替换以用于多频带频率调谐。持续可变电容器可由一个或一个以上可变电抗器、铁电电容器或模拟MEM电容器构成，但不限于此。
在替代示范性实施例中，如果仅需要两个同时操作模式(WAN+GPS、WAN+蓝牙，等)或双分集以用于发射或接收(EVDO、802.11等)，则无线通信装置10(来自图2)及多频带天线阵列100可包括两个正交天线而非三个。另外，可能存在不正交于多频带天线阵列100的多个天线(视由无线通信装置10支持的无线电的数目而定)，或在例如具有802.11n、蓝牙、UWB及WAN通信链路的组合的便携式计算机的应用中可能存在若干多频带天线阵列(100)。
无线通信装置10在同一或单独频带中在同时操作模式的情况下利用多个天线(如在多频带天线阵列100中所描绘)。结果，多个天线与同时操作模式的组合产生对无线通信装置10及多频带天线阵列100的重大设计挑战。天线辐射效率的实质改善允许多频带天线100替换用于不同频带的多个单频带天线的功能性且减小用于无线通信装置10的天线系统的大小；借此电路板布局规划(floor-plan)及布局得以简化、无线通信装置10大小减小，且最终，无线通信装置10特征及形式增强。其次，多频带天线阵列100提供天线元件(ANT A 105、ANT B 125及/或ANT C 145)之间的隔离，从而允许在一个、两个或三个操作频带中的高达三个同时操作模式，其中在单一天线配置上具有最小额外体积。
图3展示图2中的ANT A 105的俯视图(XY平面)。如参看图2所论述，ANT A 105包括金属条带元件110a、110b及具有调谐输入117(或者，在图1及图3中称为ANT AFREQ，任选的)的调谐元件116来以LA与HA的整体XY尺寸形成物理环形天线结构。金属条带110a及110b的宽度界定为WA且可基于操作频带、阻抗及天线效率而调整。除非在自由空间中形成，否则ANTA 105的物理结构需要由衬底118支撑。衬底118由薄电介质材料构成以减小ANTA 105的物理大小(介电常数＞1)，且提供对金属条带110a及110b、调谐元件116及金属带112(其可印刷于柔性带或薄膜上)的物理支撑。如先前结合图2所论述，金属带112可用连接于114a与114b之间的集总元件电感器替换，而以ANTA 105的减小的辐射效率为代价。
ANT A 105可包括用以促进与无线通信装置RF端口A 122的阻抗匹配的任选匹配电路A 120。任选匹配电路A 120由无源电感器或电容器元件组成，且可包括于衬底118上或位于ANT A 105的RF馈送端口(触点114a及114b)与来自图1的RF前端205的输出(无线通信装置RF端口A 122)之间的任何位置。
尽管为简单起见未在图2中展示，但图3的ANT A 105包括衬底118中切掉的用以容纳ANT B 125及ANT C 145的狭槽及凹口(间隙等于T，长度为LB及LC)。可添加额外的电、机械及化学特征以将ANT A 105、ANT B 125及ANT C 145固持在一起且将来自先前在图1中所示的RF前端205(无线通信装置RF端口A 122)的RF信号耦合到每一环形天线元件/从每一环形天线元件耦合。
也可通过例如未经漆涂(或非金属漆涂)的塑料外壳或其类似物的电学RF透明支撑结构将ANT A 105、ANT B 125及ANT C 145固持在一起。狭槽及凹口可在不影响ANTA 105、ANT B 125与ANT C 145之间的耦合的情况下在XY平面中旋转θ度(0到360)，且如果θ等于45、135、225或315度，则允许ANTA 105及ANT B 125的物理大小(LB及LC)以根2增加(相对于θ等于0度)。
在此例子中，在频带靠近在一起或重叠的应用中需要ANT B 125及ANT C 145尺寸的增加的灵活性。然而，如在图2到图3中及随后在图4到图5中显而易见，旋转ANTB 125及ANT C 145可导致匹配电路(120、140及160)的增加的信号耦合或RF信号馈送到ANT A 105、ANT B 125及ANT C 145中(分别无线通信装置RF端口A 122、无线通信装置RF端口B 142及无线通信装置RF端口C 162)，其中到每一环形天线元件的信号路径物理上紧密接近。
图4展示根据示范性实施例的图2的ANT B 125的俯视图(YZ平面)。如先前参看图2所论述，ANT B 125包括金属条带元件130a、130b及具有调谐输入137(或者，在图1及图4中称为ANT B FREQ，任选的)的调谐元件136来以LB与HB的整体YZ尺寸形成物理环形天线结构。
金属条带130a及130b的宽度界定为WB且可基于操作频带、阻抗及天线效率而调整。除非在自由空间中形成，否则ANT B 125的物理结构需要由衬底138支撑。衬底138由薄电介质材料构成以减小ANT B 125的大小(介电常数＞1)，且提供对金属条带130a及130b、调谐元件136及金属带132(其可印刷于柔性带或薄膜上)的物理支撑。
如图2及图3中所论述，金属带132可用连接于RF馈送端口触点134a与134b之间的集总元件电感器替换，而以ANT B 125的减小的辐射效率为代价。
ANT B 125可包括用以促进与无线通信装置RF端口B 142的阻抗匹配的任选匹配电路B 140。任选匹配电路B 140由无源电感器或电容器元件组成，且可包括于衬底138上或位于ANT B 125(134a及134b)与来自图1的RF前端225的输出(无线通信装置RF端口B 142)之间的任何位置。
尽管为简单起见未在图2中展示，但图4的ANT B 125包括衬底138中切掉的用以容纳ANT C 145的狭槽(间隙等于T，长度为HC)。可添加额外的电及机械特征以将ANT A 105、ANT B 125及ANT C 145固持在一起，且将来自先前在图1中所示的RF前端225(无线通信装置RF端口B 142)的RF信号耦合到每一天线元件/从每一天线元件耦合。
图5展示根据如图2中所示的示范性实施例的ANT C 145的俯视图(XZ平面)。如先前参看图2所论述，ANT C 145包括金属条带元件150a、150b及具有调谐输入157(或者，在图1及图5中称为ANT C FREQ，任选的)的调谐元件156来以LC与HC的整体XZ尺寸形成物理环形天线结构。金属条带150a及150b的宽度界定为WC且可基于操作频带、阻抗及天线效率而调整。除非在自由空间中形成，否则ANT C 145的物理结构需要由衬底158支撑。衬底158由薄电介质材料构成以减小ANT C 145的大小(介电常数＞1)，且提供对金属条带150a及150b、调谐元件156及金属带152(其可印刷于柔性带或薄膜上)的物理支撑。如图2、图3及图4中所论述，金属带152可用连接于154a与154b之间的集总元件电感器替换，而以ANT C 145的减小的辐射效率为代价。
ANT C 145可包括用以促进与无线通信装置RF端口C 162的阻抗匹配的任选匹配电路C 160。任选匹配电路C 160由无源电感器或电容器元件组成，且可包括于衬底158上或位于ANT C 145(154a及154b)与来自图1的RF前端245的输出(无线通信装置RF端口C 162)之间的任何位置。
如在图2到图5的示范性实施例中所示，可通过分别控制具有调谐输入117、137及157的调谐元件116、136及156的电容值而改变每一环形天线(ANT A 105、ANT B125及ANT C 145)的操作频带或信道。
调谐元件116、136及156可实施为利用控制电压与来自图1的处理器400的经过数/模转换器(含于处理器400内的DAC)的数字控制信号的持续可变电容，或实施为以RF开关选择的利用一个或一个以上数字控制信号(由处理器400提供的输入)的固定值电容器集合，这视所要操作频带或操作频率而定。
调谐元件116、136及156也可以多种电路拓扑实施但执行相同功能，所述拓扑可包括电感器、电容器、二极管、FET开关、可变电抗器、铁电电容器、模拟MEM电容器、数字逻辑及偏置电路。
图6展示具有如图2到图5中所示而配置的ANT A、ANT B及ANT C的多频带阵列的从700MHz到1600MHz的天线辐射效率的曲线图。如从图6的曲线图显而易见，ANT A 105的操作频带为740MHz(MediaFLO)、ANT B 125的操作频带为860MHz(US蜂窝式)且ANT C 145的操作频带为1575MHz(GPS)。
多频带天线阵列100可通过分别调整具有调谐输入117、137及157的调谐元件116、136及156以针对每一环形天线使谐振频带移位而针对不同操作频带来配置。在任何给定时间，每一环形天线在一个频带中及在一个频率模式中操作。然而，如果经恰当配置，则多个环形天线可在同一频带中操作以用于接收及/或发射分集。
图7展示具有如图2到图5中所示而配置的ANT A、ANT B及ANT C的多频带阵列100的从700MHz到1600MHz的天线回程损耗的曲线图。在由图7表示的实例实施例中，操作频带与50欧姆匹配。匹配电路120、140、160可能需要数字控制信号(来自处理器400)以调整或调谐匹配元件(未图示)来维持跨越广范围的操作频率的50欧姆匹配。
图8展示具有如图2到图5中所示而配置的ANT A、ANT B及ANT C的多频带阵列100的从700MHz到1600MHz的天线耦合的曲线图。如从图8的曲线图显而易见，操作频带处于个别环形天线之间耦合为最大之处。然而，因为每一环形天线相对于其它环形天线正交且以嵌入式方式布置，所以在给定天线结构之间的紧密接近(重叠)的情况下，跨越广范围的射频的总隔离是极佳的。视多频带天线阵列100的物理大小及个别环形天线(ANT A 105、ANT B 125及ANT C 145)的相对大小而定，进一步改善是可行的。
所属领域的技术人员应理解，可使用多种不同技艺及技术中的任一者来表示信息及信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光学场或光学粒子，或其任何组合来表示可贯穿以上描述而引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。
所属领域的技术人员应进一步了解，结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的此可互换性，已在上文中大体就功能性来描述各种说明性组件、块、模块、电路及步骤。所述功能性是实施为硬件还是软件视特定应用及强加于整个系统的设计约束而定。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式来实施所描述的功能性，但所述实施方案不应被解译为导致脱离本发明的示范性实施例的范围。
可通过通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合来实施或执行结合本文中所揭示的实施例所描述的各种说明性逻辑块、模块及电路。通用处理器可为微处理器，但在替代例中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。也可将处理器实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器，或任何其它此类配置。
结合本文中所揭示的实施例所描述的方法或算法的步骤可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以两者的组合来体现。软件模块可驻留于随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可装卸式盘、CD-ROM，或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息及将信息写入到存储媒体。在替代例中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器及存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于用户终端中。在替代例中，处理器及存储媒体可作为离散组件驻留于用户终端中。
在一个或一个以上示范性实施例中，可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施所描述的功能。如果以软件实施，则功能可作为一个或一个以上指令或代码而存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体而传输。计算机可读媒体包括计算机存储媒体及通信媒体(包括促进将计算机程序从一处转移到另一处的任何媒体)两者。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。通过实例且非限制，所述计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用以载运或存储呈指令或数据结构的形式的所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。又，将任何连接恰当地称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)，或例如红外线、无线电及微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传输软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL，或例如红外线、无线电及微波等无线技术包括于媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘及光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘通过激光以光学方式再生数据。以上内容的组合也应包括于计算机可读媒体的范围内。
提供所揭示的示范性实施例的先前描述以使任何所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。对于所属领域的技术人员来说，对这些示范性实施例的各种修改将为容易显而易见的，且可在不脱离本发明的精神或范围的情况下将本文中所定义的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明既定不限于本文中所展示的实施例，而应被赋予与本文中所揭示的原理及新颖特征一致的最广范围。

Claims (30)

1.一种包括至少两个环形天线元件的多频带天线阵列，所述至少两个环形天线元件中的每一者相对于所述至少两个环形天线元件中的另一者正交且以嵌入式方式布置。
2.根据权利要求1所述的多频带天线阵列，其中每一环形天线元件包括用于将所述对应环形天线元件调谐到所要谐振频率的相关联调谐元件。
3.根据权利要求2所述的多频带天线阵列，其中每一环形天线元件分开成上半部及下半部，其中所述相关联调谐元件耦合于其间。
4.根据权利要求3所述的多频带天线阵列，其中所述多频带天线阵列用于无线通信装置中，且所述将每一环形天线元件调谐到对应所要谐振频率涉及所述无线通信装置选择对于每一对应调谐元件相关联的所要调谐值，以便将所述多频带天线阵列中的每一环形天线元件调谐到所要操作频带。
5.根据权利要求4所述的多频带天线阵列，其中所述无线通信装置包括数/模转换器及数字控制信号，所述数字控制信号经配置为到所述数/模转换器的输入以用于选择每一调谐元件的所述调谐值，且数/模转换器输出经配置为模拟控制电压。
6.根据权利要求5所述的多频带天线阵列，其中每一调谐元件包括由对应模拟控制电压控制的持续可变电容器。
7.根据权利要求5所述的多频带天线阵列，其中每一调谐元件包括由对应模拟控制电压控制的MEMS可变电容器。
8.根据权利要求2所述的多频带天线阵列，其中每一调谐元件是各自具有n个位置的一对单端口多掷开关(SPnT)及跨越n个多掷开关端口的n个固定无源元件的阵列。
9.根据权利要求8所述的多频带天线阵列，其中n个固定无源元件的所述阵列包括电容器、电感器及电压可变电容器中的至少一者。
10.根据权利要求8所述的多频带天线阵列，其中所述多频带天线阵列用于具有数字控制信号的无线通信装置中，所述调谐到多个谐振频率中的一者涉及所述数字控制信号更改所述对单端口多掷开关(SPnT)的所述位置以用于所述对应环形天线元件。
11.根据权利要求10所述的多频带天线阵列，其中到每一对单端口多掷开关(SPnT)的所述数字控制信号由所述无线通信装置基于所述多频带天线阵列内的每一环形天线元件的操作射频信道及频带来控制。
12.根据权利要求2所述的多频带天线阵列，其中每一调谐元件为集成电路。
13.根据权利要求1所述的多频带天线阵列，其中所述多频带天线阵列包括在至少一个射频馈送端口与至少一个无线通信装置射频端口之间的匹配电路。
14.根据权利要求1所述的多频带天线阵列，其中所述多频带天线阵列印刷于用于每一环形天线元件的单独的柔性薄膜上。
15.根据权利要求1所述的多频带天线阵列，其中所述多频带天线阵列印刷于用于每一环形天线元件的单独的电介质衬底上。
16.根据权利要求1所述的多频带天线阵列，其中所述多频带天线阵列印刷于三维注射模制衬底上。
17.根据权利要求1所述的多频带天线阵列，其中所述多频带天线阵列是通过在三维非金属对象上的选择性金属化而形成。
18.根据权利要求1所述的多频带天线阵列，其中至少一个多频带天线阵列为手持式无线通信装置的一部分。
19.根据权利要求1所述的多频带天线阵列，其中至少一个多频带天线阵列为具有嵌入式无线通信装置的便携式计算机的一部分。
20.一种多频带天线阵列，其包含：
处于XY平面中的具有第一射频馈送端口的第一环形天线元件；
处于YZ平面中的第二环形天线元件，其占据所述第一天线元件的空隙且具有第二射频馈送端口；及
处于XZ平面中的第三环形天线元件，其占据所述第一天线元件及所述第二天线元件的空隙且具有第三射频馈送端口。
21.根据权利要求20所述的多频带天线阵列，其中所述多频带天线阵列印刷于用于每一环形天线元件的单独的柔性薄膜上。
22.根据权利要求20所述的多频带天线阵列，其中所述多频带天线阵列印刷于用于每一环形天线元件的单独的电介质衬底上。
23.根据权利要求20所述的多频带天线阵列，其中所述多频带天线阵列印刷于三维注射模制衬底上。
24.根据权利要求20所述的多频带天线阵列，其中所述多频带天线阵列是通过在三维非金属对象上的选择性金属化而形成。
25.根据权利要求20所述的多频带天线阵列，其中至少一个多频带天线阵列为具有嵌入式无线通信装置的便携式计算机的部分。
26.根据权利要求20所述的多频带天线阵列，其中所述处于所述YZ平面中的第二环形天线元件在所述第一环形天线元件的所述XY平面中被旋转θ度，且所述处于所述XZ平面中的第三环形天线元件被移除。
27.根据权利要求20所述的多频带天线阵列，其中所述处于所述YZ平面中的第二环形天线元件及所述处于所述XZ平面中的第三环形天线元件在所述第一环形天线元件的所述XY平面中被旋转θ度。
28.一种包括多频带天线阵列的装置，其包含：
至少两个环形天线元件，其中每一者相对于彼此正交且以嵌入式方式布置；及
用于将所述至少两个环形天线元件调谐到对应谐振频率的装置。
29.根据权利要求28所述的装置，其中每一环形天线元件分开成上半部及下半部，所述调谐元件装置包含至少两个调谐元件，所述至少两个调谐元件各自耦合于所述至少两个环形天线元件中的相关联一者的所述上半部与所述下半部之间。
30.根据权利要求28所述的装置，其中所述多频带天线阵列适用于无线通信装置中，所述无线通信装置操作以将所述第一环形天线元件、第二环形天线元件及第三环形天线元件中的每一者调谐到所要操作频带。
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