CN102484490A - 天线装置和包括该天线装置的便携式无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及适于同时接收第一频带和第二频带的用于便携式无线电通信装置的天线装置，该天线装置包括辐射装置和低噪放大器，其中，辐射装置被配置为对于第一频带呈现高阻抗并且对于第二频带呈现大约50Ω的阻抗，并且低噪放大器被配置为对于第一频带呈现高阻抗并且对于第二频带呈现大约50Ω的阻抗。

Description

天线装置和包括该天线装置的便携式无线通信装置
技术领域
本发明一般地涉及一种天线装置，并且更加具体地，涉及用于在诸如移动电话的便携式无线通信装置中使用的天线装置。
背景技术
一段时间以来，在便携式无线通信装置中已经使用了内置天线。存在与使用内置天线相关的多种优点，其中值得一提的是内置天线较小并且很轻，使得其适合于诸如移动电话、PDA、便携式计算机或者类似装置中的其中尺寸和重量是很重要的应用。
然而，在移动电话中的内置天线的应用给天线元件的构造带来一定的约束。具体地，在便携式无线通信装置中，用于内置天线装置的空间受到限制。这些约束使得难以找到提供所需使用的天线装置的构造。这对于将要利用相对较低的频率的无线电信号使用的天线来说更是如此，因为与利用相对较高的频率操作的天线相比，这样的天线所需的物理长度较大。
在相对较低的频带中操作的一种特定应用是FM无线电应用。FM操作频带在世界上大部分地方被限定为88-108MHz之间的频率，而在日本，其被限定为76-90MHz之间的频率。在现有技术中，装配在便携式无线通信装置的外壳中的诸如环形天线或者单极天线的传统天线构造将导致不满意的操作，即，天线在足够宽的频带上的性能太差，或者在太窄的频带内才具有足够的性能。
相反地，用于便携式无线通信装置的传统的FM天线通常被设置在连接到通信装置的耳机线中。具有相对较长的线的这样的构造允许足以用于低频应用的天线长度。然而，如果不允许外置天线，则该解决方案明显是不可行的。
此外，当今的便携式无线电通信装置经常设置有用于除了FM之外的诸如GSM900、GSM1800、GPS、蓝牙、WCDMA、LTE和GPS的其他频带的频率操作覆盖。便携式无线通信装置具有受限的空间，并且因此如果可能的话需要向天线装置添加多个功能。
当向天线装置添加多个功能时，便携式无线通信装置的功率消耗增加，并且通常非常期望的是，将便携式无线通信装置的功率消耗保持得尽可能低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适于至少在第一和第二频带操作的用于便携式无线通信装置的天线装置，其中，功率消耗受到了限制。
该目的符合如所附权利要求限定的分别通过天线装置和便携式无线通信装置获得的本发明。
通过将诸如放大器的功率消耗组件重用于多个功能，功率消耗得到限制。诸如放大器的组件的重用通常需要添加其他的组件，以保持所需的操作条件，但是如果这样的组件被配置为无源组件，则这样的组件的增加的功率消耗是可忽略的。
通过提供适于同时接收第一频带和第二频带的用于便携式无线通信装置的天线装置，天线装置包括辐射装置和低噪放大器，其中，辐射装置被配置为对于第一频带呈现高阻抗而对于第二频带呈现大约50Ω的阻抗，并且低噪放大器被配置为对于第一频带呈现高阻抗而对于第二频带呈现大约50Ω的阻抗，由于对两个分离的频带使用一个低噪放大器，所以功率消耗得到限制。
第一频带优选为FM，并且第二频带优选为GPS。
第一滤波装置优选地包括串联电感器，以提供对第二频带的阻挡。
第二滤波装置优选地包括串联电容器，以提供对第一频带的阻挡。有利的是，第二滤波装置还被配置为将辐射装置匹配到50Ω的阻抗。
对于添加的功能，天线装置优选地包括用于第三频带的第三分支，该第三分支也被配置为将辐射装置匹配到50Ω的阻抗。
在所附权利要求中限定了其他优选实施方式。
附图说明
从附图和以下给出的实施方式的详细描述中，将更完全地理解本发明，附图和实施方式仅仅是示例目的，因此其不作为对本发明的限制，在附图中：
图1示意性示出了根据本发明的天线装置的第一实施方式。
图2示意性示出了本发明的天线装置的第二实施方式。
图3示意性示出了本发明的天线装置的第三实施方式。
图4示意性示出了本发明的天线装置的第四实施方式。
具体实施方式
在以下的描述中，将出于解释而不是限制的目的而描述诸如具体技术和应用的特定细节，以提供本发明的全面的理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明可以以这些特定细节之外的其他实施方式来实现。在其他示例中，公知方法和设备的详细描述将被省略，从而不会以不需要的细节来混淆本发明的描述。
现在，将参考图1来描述根据本发明的第一实施方式的用于便携式无线通信装置的天线装置。
该天线装置适于同时接收第一频带和第二频带，其中天线装置包括辐射装置1、第一滤波装置2、第二滤波装置3、第三滤波装置4、第四滤波装置5以及低噪放大器6。第一滤波装置2被配置为使第一频带的操作频率通过，并且阻挡第二频带的操作频率。第二滤波装置3被配置为使第二频带的操作频率通过，并且阻挡第一频带的操作频率。第三滤波装置4被配置为带通第二频带。第四滤波装置5被配置为使第二频带的操作频率通过，并且阻挡第一频带的操作频率。低噪放大器6被配置为对于第一频带呈现高阻抗，并且对于第二频带呈现50Ω的阻抗。标准的50Ω阻抗的通常接受的范围是25-100Ω。
辐射装置1通过公共馈送点连接到第一滤波装置2和第二滤波装置3。第一滤波装置2进而连接到低噪放大器6。第二滤波装置3进而连接到第三滤波装置4，第三滤波装置4进而连接到第四滤波装置5，第四滤波装置5进而连接到低噪放大器6。低噪放大器6进而连接到用于第一频带的第一接收机9和用于第二频带的第二接收机10。
第一频带优选用于FM接收，并且该实施方式中的组件值基于此。然而，本发明也可以应用到诸如T-DMB和VHF的其它类似频带。
第二频带优选用于GPS接收，并且该实施方式中的组件值基于此。然而，本发明也可以应用到诸如LTE、700MHz Rx MIMO以及WCDMA Rx分集、2110-2170MHz的其它类似频带。
第一接收机9有利地设置有GPS阻挡装置，诸如91nH的串联电感器。替选地，例如，第一接收机9设置有调谐到FM频带的串联谐振电路。第二接收机10有利地设置有FM阻挡装置，诸如5pF的串联电容器。替选地，例如，第二接收机10设置有调谐到GPS频带的串联谐振电路。
第一滤波装置2优选地实现为56nH的串联电感器。有利地，第一滤波装置2还包括ESD保护部，该ESD保护部优选地实现为91nH的串联电感器和两个并联且反向接地的二极管。因为辐射装置和LNA都对于第一频带呈现高阻抗，所以91nH的电感器中的损耗是可忽略的，此外，91nH的电感器将不会影响对于第一频带的匹配。
第二滤波装置3优选地实现为1pF的串联电容器。有利地，第二滤波装置还包括针对第二频带的天线匹配部，优选地，该天线匹配部实现为可选的串联电感器和5nH的接地电感器。
第三滤波装置4优选地实现为GPS带通滤波器，并且有利地还包括ESD保护部。
第四滤波装置5优选地实现为1pF的串联电容器。有利地，第四滤波装置还包括针对第二频带的LNA匹配部，优选地，该LNA匹配部实现为15nH的串联电感器和20nH的接地电感器。
辐射装置1优选地实现为具有连接到第一滤波装置2且连接到第二滤波装置3的馈送点的辐射元件。为了适于FM频带，辐射元件优选地为沿着移动电话的短侧的单极天线。单极天线优选地通过接地电感器来调谐，该接地电感器使单极天线对于FM频带呈现出高阻抗。
第二滤波装置3优选地被配置为50Ω——将辐射装置1与第三滤波装置4相匹配，并且第四滤波装置5优选地被配置为50Ω——将第三滤波装置4与LNA6相匹配。
优选地通过具有不带有并联-并联反馈的公共源/发射级，或者公共漏/集电级来实现低噪放大器，所述低噪放大器对于诸如FM的第一频带呈现高阻抗，并且对于诸如GPS的第二频带呈现50Ω阻抗。
对于术语高阻抗，其表示至少500Ω的阻抗。
在图2中示出根据本发明的天线装置的第二实施方式。除了以下的描述之外，天线装置的第二实施方式与上述的天线装置的第一实施方式相同。辐射装置1实现为具有连接到第一滤波装置2的第一馈送点以及连接到第二滤波装置3的第二馈送点的辐射元件。
在图3中示出根据本发明的天线装置的第三实施方式。除了以下的描述之外，天线装置的第三实施方式与上述的天线装置的第一实施方式相同。辐射装置实现为连接到第一滤波装置2的第一辐射元件1和连接到第二滤波装置3的分离的第二辐射元件20。利用两个分离的辐射元件1和20，第二滤波装置3的FM阻挡功能能够被省略。
在图4中示出根据本发明的天线装置的第四实施方式。除了以下的描述之外，天线装置的第四实施方式与上述的天线装置的第一实施方式相同。
第三频带的同时操作被添加到天线装置。天线装置进一步包括第五滤波装置22、第六滤波装置23和第七滤波装置24。
第五滤波装置22被配置为使第三频带的操作频率通过，并且阻挡第一和第二频带的操作频率。第六滤波装置23被配置为带通第三频带。第七滤波装置24被配置为使第三频带的操作频率通过，并且阻挡第一和第二频带的操作频率。低噪放大器6被配置为对于第三频带也呈现大约50Ω的阻抗。
辐射装置1还被连接到第五滤波装置22。第五滤波装置22进而连接到第六滤波装置23，第六滤波装置23进而连接到第七滤波装置24，第七滤波装置24进而连接到低噪放大器6。低噪放大器6进而连接到用于第三频带的接收的第三接收机26。
第三接收机26有利地设置有调谐到第三频带的串联谐振电路25。
第三频带优选地用于LTE Rx分集接收，并且该实施方式中的组件值基于此。
第五滤波装置22优选地实现为2pF的串联电容器。有利地，第二滤波装置还包括针对第三频带的天线匹配部，该天线匹配部优选地实现为36nH的串联电感器和13nH的接地电感器。
第六滤波装置23优选地实现为LTE带通滤波器，并且还有利地包括ESD保护部。
第七滤波装置24优选地实现为2pF的串联电容器。有利地，第七滤波装置还包括针对第三频带并且阻挡第二频带的LNA匹配部，该LNA匹配部优选地实现为51nH的串联电感器和20nH的接地电感器。
辐射装置优选地实现为具有连接到第一滤波装置2、连接到第二滤波装置3且连接到第五滤波装置22的馈送点的辐射装置1。替选地，根据本发明的第二实施方式，辐射装置实现为具有连接到第一滤波装置2的第一馈送点、连接到第二滤波装置3的第二馈送点和连接到第五滤波装置22的第三馈送点的辐射装置1。再替选地，根据本发明的第三实施方式，辐射装置实现为具有连接到第一滤波装置2的馈送点的第一辐射元件1、具有连接到第二滤波装置3的馈送点的分离的第二辐射元件20和连接到第五滤波装置22的第三分离的辐射元件21。此外，辐射装置可以实现为如上所述的三种不同的实现方式的组合。
第五滤波装置22优选地配置为50Ω——将辐射装置1与第六滤波装置23匹配，并且第七滤波装置24优选地配置为50Ω——将第六滤波装置23与LNA6匹配。
显而易见的是，本发明可以以多种方式来变化。这样的变化不被认为是脱离所附权利要求所限定的本发明的范围。对于本领域的技术人员而言显而易见的是，所有这些变化将包括在如所附权利要求限定的本发明的范围中。

Claims (15)

1.一种适于同时接收第一频带和第二频带的用于便携式无线通信装置的天线装置，其中，所述天线装置包括辐射装置(1、20、22)和低噪放大器(6)，其特征在于
所述辐射装置被配置为对于所述第一频带呈现高阻抗并且对于所述第二频带呈现大约50Ω的阻抗，并且所述低噪放大器被配置为对于所述第一频带呈现高阻抗并且对于所述第二频带呈现大约50Ω的阻抗。
2.一种适于同时接收第一频带和第二频带的用于便携式无线通信装置的天线装置，其中，所述天线装置包括辐射装置(1、20、22)、第一滤波装置(2)、第二滤波装置(3)、第三滤波装置(4)、第四滤波装置(5)和低噪放大器(6)，其特征在于
所述第一滤波装置(2)被配置为使所述第一频带的操作频率通过并且阻挡所述第二频带的操作频率，所述第二滤波装置(3)被配置为使所述第二频带的操作频率通过并且阻挡所述第一频带的操作频率，所述第三频带被配置为带通所述第二频带的操作频率，所述第四滤波装置被配置为使所述第二频带的操作频率通过并且阻挡所述第一频带的操作频率，并且所述低噪放大器被配置为对于所述第一频带呈现高阻抗并且对于所述第二频带呈现大约50Ω的阻抗，并且
所述辐射装置连接到所述第一滤波装置并且连接到所述第二滤波装置，所述第一滤波装置连接到所述低噪放大器，所述第二滤波装置连接到所述第三滤波装置，所述第三滤波装置连接到所述第四滤波装置，并且所述第四滤波装置连接到所述低噪放大器。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，所述第一频带用于FM接收。
4.根据权利要求2或者3所述的天线装置，其中，所述第二频带用于GPS接收。
5.根据权利要求2-4中的任意一项所述的天线装置，其中，所述第一滤波装置包括串联电感器。
6.根据权利要求2-5中的任意一项所述的天线装置，其中，所述第二滤波装置包括串联电容器。
7.根据权利要求2-6中的任意一项所述的天线装置，其中，所述辐射装置包括辐射元件(1)，所述辐射元件(1)具有连接到所述第一滤波装置和连接到所述第二滤波装置的馈送点。
8.根据权利要求2-6中的任意一项所述的天线装置，其中，所述辐射装置包括辐射元件(1)，所述辐射元件(1)具有连接到所述第一滤波装置的第一馈送点和连接到所述第二滤波装置的第二馈送点。
9.根据权利要求2-6中的任意一项所述的天线装置，其中，所述辐射装置包括连接到所述第一滤波装置的第一辐射元件(1)和连接到所述第二滤波装置的第二辐射元件(20)。
10.根据权利要求2-9中的任意一项所述的天线装置，其中，所述第一滤波装置包括ESD保护部。
11.根据权利要求2-10中的任意一项所述的天线装置，其中，所述第二滤波装置被配置为针对所述第二频带将所述辐射装置匹配到50Ω的阻抗。
12.根据权利要求2-11中的任意一项所述的天线装置，其中，所述第四滤波装置被配置为针对所述第三频带将所述低噪放大器匹配到50Ω的阻抗。
13.根据权利要求2-12中的任意一项所述的天线装置，所述天线装置包括第五滤波装置(22)，所述第五滤波装置(22)被配置为使第三频带的操作频率通过并且阻挡所述第一频带的操作频率，其中，所述低噪放大器被配置为对于所述第三频带也呈现50Ω的阻抗。
14.一种便携式无线通信装置，其特征在于，所述便携式无线通信装置包括根据权利要求2-12中的任何一项所述的天线装置，并且所述便携式无线通信装置还包括用于接收所述第一频带的第一接收机(9)和用于接收所述第二频带的第二接收机(10)，其中，两个接收机都连接到所述低噪放大器。
15.一种便携式无线通信装置，其特征在于，所述便携式无线通信装置包括根据权利要求13所述的天线装置，并且所述便携式无线通信装置还包括用于接收所述第一频带的第一接收机(9)、用于接收所述第二频带的第二接收机(10)以及用于接收所述第三频带的第三接收机(26)，其中，所有接收机都连接到所述低噪放大器。
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