CN102714352A - 高隔离天线系统 - Google Patents
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Abstract
一种天线系统支持共有谐振模式和差分谐振模式,每个在给定的操作频带具有近似相等的辐射电阻和带宽。该天线系统包括谐振天线部、衡网、及两个天线端口。该谐振天线部包括两个间隔开的杆以及其间的分布网络。每个杆具有连接到该分布网络的近端和相对的远端。这些杆的远端彼此分离的距离为给定操作频率处的电波长的1/3到2/3。两个天线端口的每一个由一对馈电端子定义,其中一个馈电端子位于衡网上而另一个馈电端子位于该谐振天线部的不同的一个杆上。该谐振天线部、衡网和端口被配置成使得在给定的操作频带内的应用于一个端口的信号与另一个端口相隔离。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求序列号为61/238,931、于2009年9月1日提交的、题目为高隔离2-端口天线的美国临时专利申请的优先权,通过引用将该美国临时专利申请合并于本申请中。
背景技术
本发明通常涉及在便携式通信装置中的天线系统。
许多便携式通信装置(包括蜂窝手机、个人数字助理、智能电话、膝上型电脑、笔记本、上网本及平板电脑)包括两个或更多个无线电通信装置,这些无线电通信装置独立且同时地在相同频带或相邻频带内操作。例如,许多装置使用蓝牙和802.11无线电设备进行无线联网。蓝牙和802.11n在2.4到2.5GHz的同一频带内操作,并会相互干扰而降低任一个或两个通信流的性能。为了改善性能,在用于这两个无线电设备的天线端口之间需要高隔离。
发明内容
根据一个或多个实施例的天线系统支持共有谐振(common resonance)模式和差分谐振模式,每个在给定的操作频带具有近似相等的辐射电阻和带宽。该天线系统包括谐振天线部、衡网(counterpoise)、及两个天线端口。该谐振天线部包括两个间隔开的杆以及其间的分布网络。每个杆具有连接到该分布网络的近端和相对的远端。这些杆的远端彼此分离的距离为给定操作频率处的电波长的1/3到2/3。这两个天线端口的每一个由一对馈电端子定义,其中一个馈电端子位于衡网上而另一个馈电端子位于该谐振天线部的不同的一个杆上。谐振天线部、衡网和端口被配置成使得在该给定的操作频带内的应用于一个端口的信号与另一个端口相隔离。
根据一个或多个进一步的实施例的天线系统为两个无线电通信装置提供隔离天线连接,该两个无线电通信装置独立且同时地在相同频带或相邻频带内操作。该天线系统包括谐振天线部、衡网及两个天线端口。该谐振天线部包括两个间隔开的杆以及其间的分布网络。每个杆具有连接到该分布网络的近端和相对的远端。这些杆的远端彼此分离的距离为在给定操作频率处的电波长的1/3到2/3。这两个天线端口的每一个与所述无线电通信装置中的一个相关联。每个端口由一对馈电端子定义,其中一个馈电端子位于衡网上而另一个馈电端子位于该谐振天线部的不同的一个杆上。谐振天线部、衡网和端口被配置成使得在给定的操作频带内的应用于一个端口的信号与另一个端口相隔离。
附图说明
图1示出根据一个或多个实施例的示例性天线系统。
图2示出根据一个或多个实施例的示例性天线系统在笔记本电脑中的集成。
图3更详细示出根据一个或多个实施例的示例性天线系统在笔记本电脑中的集成。
图4是示出在图1中的天线系统的测试端口处测量的VSWR的曲线图。
图5是示出在图1中的天线系统的测试端口之间测量的耦合的曲线图。
图6是示出引用自(referenced from)图1中的天线系统的测试端口的所测量的辐射效率的曲线图。
图7示出根据一个或多个进一步的实施例的示例性天线系统。
图8示出根据一个或多个实施例的图7的示例性天线系统在笔记本电脑中的集成。
图9是示出在图7中的天线系统的测试端口处测量的VSWR的曲线图。
图10是示出在图7中的天线系统的测试端口之间测量的耦合的曲线图。
图11是示出引用自图7中的天线系统的测试端口的测量的辐射效率的曲线图。
附图中相同的附图标记通常代表相同部分。
具体实施方式
各个实施例针对通信装置中的天线系统,其为两个或更多个无线电装置提供隔离天线连接,所述无线电装置独立且同时地在相同频带或相邻频带内操作。
图1示出根据一个或多个实施例的示例性天线系统或组件100。在这个例子中,天线系统100包括平面结构。特别地,其包括形成在结构支撑介电层102上的柔性印刷电路。天线系统100包括谐振天线部104,衡网106及两个天线端口108、110。谐振天线部104,衡网106和端口108、110被配置成使得在给定的操作频带内的应用于一个端口的信号与另一个端口相隔离。
谐振天线部104包括两个间隔开的杆112、114以及其间的分布网络116。分布网络116包括连接元件,其提高了两个天线端口108、110之间的隔离。
谐振天线部104的杆112、114中的每个包括连接到分布网络116的近端118和相对的远端120。优选地,杆112、114的远端120彼此分离的距离为天线的给定操作频率处的电波长的1/3到2/3。天线系统100的操作频率基本上由两个天线杆112、114的电长度来确定,在本例中每个天线杆的电长度近似为操作波长的1/4。可以通过使得杆112、114在电学上更短或更长来分别提高或降低频率响应。
这两个天线端口108、110的每一个由一对馈电端子定义。其中一个馈电端子位于衡网106上而另一个馈电端子位于谐振天线部104的其中一个杆112、114上。
天线系统100也可以包括两个电感短路部122、124,每一个将衡网106连接到谐振天线部104的不同的一个杆112、114上。在一个或多个实施例中,电感短路部122、124用于在希望的操作频率处将天线输入阻抗匹配到50欧姆。
在依赖于两个天线杆112、114的平均电长度的谐振频率处获得馈电点之间的高度隔离。馈电点的阻抗匹配频率依赖于天线杆112、114的相对长度。图1中所示的示例性天线系统100被设计为位于不对称位置(例如,笔记本电脑的显示面板的角落)中,使得来自两个馈电点的自然频率响应是不同的。相应地,天线杆112、114的相对长度是不同的,以在相同频率处获得阻抗匹配,同时天线杆112、114的平均长度被设置成在相同频率处获得高度隔离。
衡网106提供馈电点的共有或接地侧连接。在一个示例性应用中,衡网106通过直接连接或通过电容耦合被连接到较大的导体对象,例如笔记本电脑中的LCD显示屏或箔屏蔽件。作为示例,图2示出通过将天线系统100放置在笔记本电脑的LCD面板150后面而将天线系统100集成在该电脑中。在典型的笔记本产品中,笔记本制造商将铝箔片154结合到电脑显示部的后壳152,其可以用作EMI屏蔽件。可以使用粘合剂将天线组件100附接到箔屏蔽件154,使得衡网部分106直接覆盖箔屏蔽件154,而谐振天线部104延伸超过箔屏蔽件154(以及LCD面板150)。使用粘合剂将该天线组件100结合到箔屏蔽件154和后壳152提供了在天线衡网106和箔屏蔽件154之间的足够电容耦合,使得不需要直接电连接。
图3示出天线系统100关于笔记本电脑的LCD面板150、箔屏蔽件154和后壳152的示例性布置。为了实现通常最佳的隔离和带宽性能,天线杆部分112的端部被放置在后壳组件152的外角。通过在156处将屏蔽件焊接到衡网部分106且在158处将中心导体焊接到天线部分,同轴电缆154、155被附接到天线馈电件。该电缆在箔屏蔽件154或LCD面板150的区域内以示出的方式布线以保持高度隔离。
已经发现天线系统100在天线端口之间提供高度隔离。特别地,发现在天线杆分离大约0.5波长时,隔离超过30dB。
天线系统100可以在操作于各个频带的装置中提供高度隔离。例如,操作频带可以是2.4到2.5GHz。作为另一个例子,操作频带可以落入2.3到2.7GHz内。
与这些端口关联的无线电设备可以操作在不同的频带。例如,一个无线电设备的操作频带是2.4到2.5GHz,以及另一个无线电设备的操作频带在2.3到2.7GHz内。在一个例子中,这些无线电设备中的一个是蓝牙无线电设备,而另一个无线电设备是802.11无线电设备。替换地,这些无线电设备中的一个可以是WiMAX(全球微波互联接入)无线电设备或LTE(长期演进)无线电设备,而另一个无线电设备是802.11无线电设备。在又一个例子中,这些无线电设备中的一个可以是WiMAX无线电设备,而另一个无线电设备可以是LTE无线电设备。
图4示出了在图1的天线系统100的测试端口处测量的VSWR。图5示出了在测试端口之间测量的耦合(S21或S12)。在这个例子中,VSWR和耦合有利地在2.4到2.5GHz的频率上是低的。图6示出了引用自该测试端口的测量的辐射效率。
在图1的例子中,天线系统100包括平面结构,其包括柔性印刷电路。应该理解的是,根据本发明的实施例,各种其他结构也是可能的。例如,图7示出了根据一个或多个进一步的实施例的包括三维结构的示例性天线系统400。天线系统400可以包括冲压(stamped)金属天线。它包括谐振天线部402、衡网404及两个天线端口406、408。谐振天线部402包括两个间隔开的杆410、412以及其间的分布网络416。
谐振天线部402的杆410、412的每个包括连接到分布网络416的近端和相对的远端。优选地,杆410、412的远端彼此分离的距离为天线的给定操作频率处的电波长的1/3到2/3。天线系统400的操作频率基本上由这两个天线杆410、412的电长度来确定,每个天线杆的电长度近似为操作波长的1/4。可以通过使得杆410、412在电学上更短或更长来分别提高或降低频率响应。
天线系统400也可以包括两个电感短路部418、420,每一个将衡网404连接到谐振天线部402的不同的一个杆410、412。
示例性天线系统400可以被安装在LCD面板组件上,如图8的例子中所示。通过将屏蔽件焊接到衡网部分404且将中心导体焊接到谐振天线部402的杆410、412,同轴电缆450、452被附接到天线馈电件。
图9示出了在图7中的天线系统400的测试端口处测量的VSWR。图10示出了在测试端口之间测量的耦合(S21或S12)。在这个例子中,VSWR和耦合在2.4到2.5GHz的频率上有利地是低的。图11示出了引用自测试端口的测量的辐射效率。
应理解,尽管已经在上面关于特定实施例描述了本发明,但是之前的实施例只是作为说明而被提供,并且不是限制或定义本发明的范围。
包括但不限于以下的各种其他实施例也落入权利要求的范围内。例如,本文描述的各种天线系统的元件或部件可以进一步地分为附加部件或接合在一起以形成更少的部件来执行相同的功能。
已经描述了本发明的优选实施例,应该显而易见的是,可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出修改。
Claims (23)
1.一种支持共有谐振模式和差分谐振模式的天线系统,所述共有谐振模式和差分谐振模式的每个在给定的操作频带具有近似相等的辐射电阻和带宽,该天线系统包括:
谐振天线部,其包括两个间隔开的杆以及其间的分布网络,每个所述杆具有连接到该分布网络的近端和相对的远端,所述杆的远端彼此分离的距离为该给定操作频率处的电波长的1/3到2/3;
衡网;以及
两个天线端口,每一个由一对馈电端子定义,其中一个馈电端子位于该衡网上而另一个馈电端子位于该谐振天线部的不同的一个杆上;
该谐振天线部、衡网和端口被配置成使得在该给定的操作频带内的应用于一个端口的信号与另一个端口相隔离。
2.如权利要求1所述的天线系统,其中,该两个天线端口之间的隔离至少为30dB。
3.如权利要求1所述的天线系统,其中,所述杆的远端彼此分离的距离为该给定操作频率处的电波长的大约1/2。
4.如权利要求1所述的天线系统,其中,该天线部是平面的。
5.如权利要求1所述的天线系统,其中,该天线系统包括柔性印刷电路。
6.如权利要求1所述的天线系统,其中,该天线系统包括冲压金属部分。
7.如权利要求1所述的天线系统,其中,该给定的操作频带是2.4到2.5GHz。
8.如权利要求1所述的天线系统,其中,第一无线电设备与所述端口中的一个相关联,以及第二无线电设备与另一个端口相关联,并且其中,该第一无线电设备操作在2.4到2.5GHz,而该第二无线电设备操作在2.3到2.7GHz。
9.如权利要求1所述的天线系统,其中,该给定的操作频带落入2.3到2.7GHz内。
10.如权利要求1所述的天线系统,其中,蓝牙无线电设备与所述端口中的一个相关联,而802.11无线电设备与另一个端口相关联。
11.如权利要求1所述的天线系统,其中,WiMAX或LTE无线电设备与所述端口中的一个相关联,而802.11无线电设备与另一个端口相关联。
12.如权利要求1所述的天线系统,其中,WiMAX无线电设备与所述端口中的一个相关联,而LTE无线电设备与另一个端口相关联。
13.如权利要求1所述的天线系统,还包括两个电感短路部,每一个将该衡网连接到该谐振天线部的不同的一个杆。
14.如权利要求1所述的天线系统,其中,该谐振天线部从该衡网延伸的距离不超过该操作频率处的电波长的1/8。
15.一种天线系统,其为两个无线电通信装置提供隔离天线连接,该两个无线电通信装置独立且同时地在相同频带或相邻频带内操作,该天线系统包括:
谐振天线部,其包括两个间隔开的杆以及其间的分布网络,每个所述杆具有连接到该分布网络的近端和相对的远端,所述杆的远端彼此分离的距离为在给定操作频率处的电波长的1/3到2/3;
衡网;以及
两个天线端口,每一个与该无线电通信装置中的一个相关联,每一个端口由一对馈电端子定义,其中一个馈电端子位于该衡网上而另一个馈电端子位于该谐振天线部的不同的一个杆上;
该谐振天线部、衡网和端口被配置成使得在该给定的操作频带内的应用于一个端口的信号与另一个端口相隔离。
16.如权利要求15所述的天线系统,其中,该无线电通信装置包括蓝牙无线电设备和802.11无线电设备。
17.如权利要求15所述的天线系统,其中,该无线电通信装置包括802.11无线电设备和WiMAX或LTE无线电设备。
18.如权利要求15所述的天线系统,其中,该无线电通信装置包括WiMAX无线电设备和LTE无线电设备。
19.如权利要求15所述的天线系统,其中,该给定的操作频带是2.4到2.5GHz。
20.如权利要求15所述的天线系统,其中,该无线电通信装置中的一个的给定操作频带是2.4到2.5GHz,而另一个无线电通信装置的给定操作频带在2.3到2.7GHz内。
21.如权利要求15所述的天线系统,其中,该给定的操作频带落入2.3到2.7GHz内。
22.如权利要求15所述的天线系统,其中,该天线系统包括柔性印刷电路。
23.如权利要求15所述的天线系统,其中,该天线系统包括冲压金属部分。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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Application publication date: 20121003 |