CN102751563A - 用于无线设备的天线 - Google Patents

Abstract

一种天线，包括馈点和通过馈点被馈送的复合辐射元件，该复合辐射元件具有第一部分和第二部分，该复合辐射元件包括无线设备的预先存在的传导特征的至少一部分和专用辐射元件，复合辐射元件的第一部分形成将馈点连接到复合辐射元件的第二部分的射频接合部。

Description

用于无线设备的天线

技术领域

本发明总体上涉及天线，更具体地，涉及在无线设备中使用的天线。 

背景技术

以下美国专利文献被认为代表了现有技术： 

美国专利：5,048,118；以及 

美国专利申请：No.2011/0136447和No.2011/0241949。 

发明内容

本发明的目的是提供一种改进了的天线，该改进了的天线在包括传导特征的无线设备中是特别有用的。 

因此，根据本发明的优选实施方式，提供了包括馈点和通过馈点被馈送的复合辐射元件的天线，该复合辐射元件具有第一部分和第二部分，该复合辐射元件包括无线设备的预先存在的传导特征的至少一部分和专用辐射元件，复合辐射元件的第一部分形成将馈点连接到复合辐射元件的第二部分的射频接合部。 

根据本发明的优选实施方式，该第一部分包括专用辐射元件。 

优选地，该第二部分包括预先存在的传导特征的至少一部分。 

根据本发明的另一优选实施方式，该第一部分包括预先存在的传导特征的至少一部分和专用辐射元件的第一部段。 

优选地，该第二部分包括专用辐射元件的第二部段。 

根据本发明的另外的优选实施方式，预先存在的传导特征包括传导框并且无线设备包括移动电话。 

根据本发明的又一优选实施方式，预先存在的传导特征包括装饰金属环并且无线设备包括无线控制的电源插座。 

优选地，专用辐射元件以电流方式连接到预先存在的传导特征的至少一部分。 

附加地或替代性地，专用辐射元件以电容方式连接到预先存在的传导特征的至少一部分。 

优选地，专用辐射元件在单个位置处连接到预先存在的传导特征的至少一部分。 

替代性地，专用辐射元件在多个位置处连接到预先存在的传导特征的至少一部分。 

根据本发明的另一优选实施方式，专用辐射元件是单块元件，该单块元件包括：位于曲面内的第一L形部段；从第一部段垂直地延伸的第二部段；从第二部段垂直地延伸的第三部段，第三部段平行于第一部段；第四T形部段，第四T形部段从第三部段的居间点垂直地延伸并且拓宽成第五开槽部段，第五部段通过第六渐缩部段依循曲面的轮廓下降；以及从第六部段延伸的短的第七部段和长形第八部段，第七部段和第八部段相互平行并沿相反的方向延伸，第八部段包括垂直弯曲的端部节段。 

优选地，预先存在的特征的部分包括第九长形部段，第九长形部段终止在弯曲的端部节段处并具有沿朝向专用辐射元件的方向从第九长形部段延伸的第一隆起部和第二隆起部。 

附图说明

通过结合附图进行的以下详细描述将更充分地理解和认知本发明，其中： 

图1是根据本发明的优选实施方式构造和操作的天线的简化立体图； 

图2A和图2B分别是根据本发明的另一优选实施方式构造和操作的天线的简化俯视图和立体图； 

图3是根据本发明的又一优选实施方式构造和操作的天线的简化立体图；以及 

图4A和图4B分别是根据本发明的另外优选实施方式构造和操作的天线的简化俯视图和立体图。 

具体实施方式

现在参照图1，其中，图1是根据本发明的优选实施方式构造和操作的天线的简化立体图。如在图1中所见，提供了结合到无线设备中的天线100，其中该无线设备在此例如实施为移动电话102。然而，应当理解的是，天线100可以结合到使用天线、例如天线100以进行无线通信的任何设备中，所述设备包括膝上型计算机、个人数字助理或无线控制电源插座，如将在下文中所示例的。 

移动电话102优选地包括在此例如实施为金属框104的传导特征，在图1中示出了金属框104的一部分。应当理解的是，金属框104是移动电话102中预先存在的特征并且设置用于达到美观和/或结构上的目的。用作天线100的一部分不是设置金属框104的主要目的。因此，金属框104被称为移动电话102中的预先存在的传导特征。本发明的天线的优选实施方式的具体特征在于，尽管框104具有主要的其他功能，但框104的一部分可被加入用作天线100的一部分，如将在下文中所描述的。这与结合在包括预先存在的传导特征的无线设备中的常规天线形成对比，所述常规天线通常设计成能够包围这种预先存在的传导特征，以使天线性能的劣化最小化，而不是利用这种预先存在的传导特征作为天线的一部分。 

如在放大部分106处更清楚地看到的，天线100包括馈点108，该馈点108向复合辐射元件110馈送射频（RF）辐射。复合辐射元件110优选地包括移动电话102中的预先存在的传导特征的至少一部分和专用辐射元件112，在此以示例的方式，所述预先存在的传导特征的至少一部分包括框104的阴影部分114。应当理解的是，框104的该部分114在图1中被画上阴影仅仅是为了更好地将部分114与框104的相邻的部分进行区分。实际上，部分114通常优选地类似于框104的相邻的部分。两个切口116优选地分别位于部分114的任一端处并且优选地限定了部 分114的纵向界限。然而，应当理解的是，替代性地，可以省去切口116中的一个或全部两个，并且部分114以其他方式、例如以连接到印制电路板（PCB）的接地平面118的方式终止。 

应当理解的是，不同于框104，设置专用辐射元件112的主要目的是用作天线100的辐射部分。专用辐射元件112优选地构造成能够与移动电话102中的预先存在的传导特征、例如框104的部分114配合，使得能够形成具有所需的辐射特性的复合辐射元件。特别地，专用辐射元件112的电长度优选地被选择成使得包括专用辐射元件112和框104的部分114的复合辐射元件110的整个电长度可以由馈点108激发，从而能够在预定的频率下共振。 

本发明的优选实施方式的具体特征在于，复合辐射元件110的第一部分优选地形成了将馈点108连接到复合辐射元件110的第二部分的RF接合部（RF junction），此处，所述第一部分包括例如专用辐射元件112，所述第二部分包括例如框104的部分114。因此，专用辐射元件112优选地在天线100中具有双重功能，即凭借自身用作辐射元件以及作为空间分布式RF连接，该空间分布式RF连接优选地额外地能够将来自馈点108的RF信号传送至天线100中的预先存在的传导特征的至少一部分。因此，天线100通过加入部分114作为复合辐射元件的一部分而有利地利用了框104的部分114的存在。 

应当理解的是，相反地，天线100可以设计成使得部分114形成将专用辐射元件112连接到馈点108的RF接合部，由此，部分114执行双重功能，如将参照图3在下文中详细描述的。 

为了使专用辐射元件112与框104的部分114组合以作为复合辐射元件110进行工作，专用辐射元件112必须电连接到框104的部分114。该连接可以是电流方式的、电容方式的或二者的结合。此外，专用辐射元件112可以在单个位置处或多个位置处连接到框104的部分114。例如，在图1中示出的天线100的实施方式中，专用辐射元件112借助于斯普林特触头120而以电流方式连接到部分114，如在截面图A-A处所最清楚看到的。替代性地，专用辐射元件112和部分114之间的电流接触可以通过螺钉、接触夹、弹簧针（pogo pin）或任意其他可靠的电流连接装置来建立。专用辐射元件112优选地额外地在第二区域112处以电容方式连接到部分114，如在放大图部分106处更清楚地看到的。 

在天线100的操作中，RF辐射通过馈点108被传输至包括专用辐射元件112和框104的部分114的复合辐射元件110。由于在部分114的任一端部处存在有切口116，所以部分114形成了末端开放的辐射臂。然而，应当理解的是，替代性地，框104的部分114的一端或两端可以终止在PCB 118的接地区域处，由此部分114可以形成闭合回路。 

专用辐射元件112优选地是柔性印制电路（FPC）元件。替代性地，专用辐射元件112可以通过本领域中已知的任何适当的方式由任何其他适当的传导材料制成。 

根据本发明的优选实施方式，专用辐射元件112是包括位于曲面内的第一L形部段130的单块元件。第一L形部段130垂直地弯曲以形成第二部段132，第二部段132又垂直地弯曲以形成第三部段134，第三部段134平行于第一部段130延伸。第四T形部段136从第三部段134的居间点垂直地延伸。T形部段136拓宽形成了第五开槽部段138，第五部段138通过第六渐缩部段140依循曲面的轮廓下降。第六部段140分支成短的第七部段142和长形第八部段144，第七部段142和第八部段144相互平行并沿相反的方向延伸。第八部段144包括垂直弯曲的端部节段146。 

根据本发明的另外的优选实施方式，框104的部分114包括终止在弯曲的端部节段146处的第九长形部段148。第一隆起部150和第二隆起部152从第九长形部段148沿朝向专用辐射元件112的方向延伸。 

应当理解的是，以上描述的专用辐射元件112和框104的部分114的具体构型仅为示例性的，并且天线100可以实施为任何适当类型的单频带或多频带天线，包括隙缝天线、贴片天线或多分支天线。此外，可以通过一个馈点例如馈点108、或通过分布在天线100上的多个位置处的多个馈点对天线100进行馈送。 

另外应当理解的是，传导框104是移动电话102中天线100可适于加入的仅仅一种类型的预先存在的传导特征的示例。移动电话102中可以形成天线100的一部分的其他可能的预先存在的传导特征包括传导键盘和传导电池盖。 

现在参照图2A和图2B，图2A和图2B分别是根据本发明的另一优选实施方式构造和操作的天线的简化的俯视图和立体图。 

如在图2A和图2B中所见，提供了优选地结合到无线设备中的天线200，天线200在此例如实施为适用于无线控制的电源插座202。电源插座202优选地包括在此例如实施为三段式金属环204的预先存在的传导特征，该金属环204主要设置为用于装饰目的。天线200优选地通过连接到馈点208的线缆206而连接到无线电设备（未示出），馈点208优选地向复合辐射元件210传输RF辐射。 

复合辐射元件210优选地包括金属环204的至少一部分和专用辐射元件212，金属环204的所述至少一部分在此包括例如金属环204的第一节段214和第二节段216。然而，应当理解的是，根据天线200的设计要求，复合辐射元件210可以包括金属环204的更大数量的或更小数量的节段。 

本发明的优选实施方式的具体特征在于，复合辐射元件210的第一部分优选地形成将馈点208连接到复合辐射元件210的第二部分的RF接合部，此处，该第一部分包括例如专用辐射元件212，该第二部分例如包括金属环204的节段214和节段216。因此，专用辐射元件212优选地在天线200中具有双重功能，即凭借自身用作辐射元件以及作为空间分布式RF连接，该空间分布式RF连接优选地额外地能够将来自馈点208的RF信号传送至天线100中的预先存在的传导特征的至少一部分。因此，尽管金属环204主要用于装饰目的，但天线200通过加入金属环204的一部分作为复合辐射元件210的一部分而有利地利用了金属环204的存在。 

应当理解的是，相反地，天线200可以设计成使得金属环204的至少一部分形成将专用辐射元件212连接到馈点208的RF接合部，由此，金属环204的连接部执行了双重功能，如将参照图4A和图4B在下文中详细描述的。 

为了使专用辐射元件212与金属环204的节段214和节段216组合以形成复合辐射元件210，专用辐射元件212必须电连接到金属环204的节段214和节段216。该连接可以是电流方式的、电容方式的或二者的结合。此外，专用辐射元件212可以在单个位置处或多个位置处以电流方式和/或以电容方式连接到节段214和节段216中的每一个。例如，在图2中示出的天线200的实施方式中，专用辐射元件212借助于电流连接装置218而以电流方式连接到第一节段214。专用辐射元件212和 节段214之间的电流接触可以通过螺钉、接触夹、弹簧针或任何其他可靠的连接装置来建立。专用辐射元件212借助于电容连接装置220而以电容方式连接到第二节段216。 

在天线200的操作中，RF辐射通过馈点208被传输至复合辐射元件210，该复合辐射元件210包括专用辐射元件212和金属环204的节段214和节段216。由于在金属环204中存在切口222，所以节段214和节段216分别形成了末端开放的辐射臂。然而，应当理解的是，替代性地，节段214和节段216中的一个或两个可以终止在接地区域（未示出）处，由此，节段214和节段216中的一个或两个可以形成闭合回路。 

天线200的其他特征和优点大体上如以上参照天线100所描述的，这些特征和优点包括使专用辐射元件212的长度适于能够与金属环204的预先存在的节段214和节段216配合，以及除了单个馈点208之外有可能设置多个馈点。 

应当理解的是，电源插座204仅仅是可以结合有天线200的无线设备的一个示例，并且装饰金属环204仅仅是这种无线设备中的可以加入作为天线200的辐射部分的预先存在的传导特征的一个示例。本领域的普通技术人员可以想到的各种其他无线设备及其预先存在的传导特征也包括在本发明的范围内。 

现在参照图3，图3是根据本发明的又一优选实施方式构造和操作的天线的简化立体图。 

如在图3中所见，提供了优选地结合在无线设备中的天线300，该无线设备在此例如实施为移动电话302。移动电话302优选地包括在此例如实施为传导框304的预先存在的传导特征。如在放大部分306处更清楚地看到的，天线300优选地包括馈点308，馈点308优选地向复合辐射元件310传输RF辐射。 

复合辐射元件310优选地包括传导框304的至少一部分和专用辐射元件312，传导框304的所述至少一部分在此例如包括阴影部分314。应当理解的是，传导框304的该部分314在图3中被画上阴影仅仅为了更好地将部分314与框304的相邻的部分进行区分。实际上，部分314优选地大体上类似于框304的相邻的部分。 

两个切口316优选地分别位于部分314的任一端处并优选地限定部分314的纵向界限。然而，应当理解的是，替代性地，可以省去切口316中的一个或全部两个，并且部分314以其他方式、例如以连接到PCB接地平面318的方式终止。 

分别与图1的单块专用辐射元件112和图2的单块专用辐射元件212形成对比，专用辐射元件312优选地包括两个空间分布式部段320和部段322。本发明的优选实施方式的具体特征在于，复合辐射元件310的第一部分优选地形成将馈点308连接到复合辐射元件310的第二部分的RF接合部，此处，该第一部分包括例如专用辐射元件312的部段320和传导框304的部分314，该第二部分包括例如专用辐射元件312的部段322。 

因此，专用辐射元件312的部段320和传导框304的部分314每一个均在天线300中具有双重功能，即作为复合辐射元件310的辐射部分以及作为空间分布式RF连接，该空间分布式RF连接优选地额外地能够将来自馈点308的RF信号传送至专用辐射元件312的部段322。天线300由此通过加入框304的部分314作为天线复合辐射元件的一部分和RF接合部而有利地利用了框304的存在。 

应当理解的是，在这方面，天线300与天线100相反，在天线100中，专用辐射元件112形成将传导框104的部分114连接到馈点108的RF接合部。 

为了使专用辐射元件312与框304的部分314组合以形成复合辐射元件310，专用辐射元件312必须电连接到框304的部分314。该连接可以是电流方式的、电容方式的或二者的结合。此外，专用辐射元件312可以在单个位置处或多个位置处以电流方式和/或以电容方式连接到框304的部分314。例如，在图3中示出的天线300的实施方式中，专用辐射元件112借助于斯普林特触头324以电流方式连接到部分314，如在截面图A-A处所最清楚看到的。替代性地，专用辐射元件312和部分314之间的电流接触可以通过螺钉、接触夹、弹簧针或任何其他可靠的连接装置来建立。专用辐射元件312额外地在第二区域326和第三区域328处以电流方式连接到部分314，如在放大部分306处更清楚地看到的；并且在第四区域330处以电容方式连接到部分314，如在截面图B-B处更清楚地看到的。 

应当理解的是，除了以上描述的天线300中的专用辐射元件312和部分314与天线100中的专用辐射元件112和部分114之间的结构差异之外，天线300大体可以在每个相关方面都类似于天线100。 

现在参照图4A和图4B，图4A和图4B分别是根据本发明的另外的优选实施方式构造和操作的天线的简化的俯视图和立体图。 

如在图4A和图4B所见，提供了优选地结合到无线设备中的天线400，该无线设备在此例如实施为适于无线控制的电源插座402。电源插座402优选地包括在此例如实施为双段式金属环404的预先存在的传导特征，该金属环404主要用于装饰目的。天线400优选地通过连接到馈点408的线缆406而连接到无线电设备（未示出），该馈点408优选地向复合辐射元件410传输RF辐射。 

复合辐射元件410优选地包括金属环404的至少一部分和专用辐射元件412，金属环404的所述至少一部分在此例如包括金属环404的部分414。 

分别与图1的单块专用辐射元件112和图2的单块专用辐射元件212形成对比，专用辐射元件412优选地包括两个空间分布式部段416和部段418。本发明的优选实施方式的具体特征在于，复合辐射元件410的第一部分优选地形成将馈点408连接到复合辐射元件410的第二部分的RF接合部，此处，该第一部分包括例如专用辐射元件412的部段416和金属环404的部分414，该第二部分例如包括专用辐射元件412的部段418。因此，专用辐射元件412的部段416和金属环404的部分414每一个均在天线400中各具有双重功能，即作为复合辐射元件410的辐射部分以及作为空间分布式RF连接，该空间分布式RF连接优选地额外地能够将来自馈点408的RF信号传送至专用辐射元件412的部段418。因此，尽管金属环404主要用于装饰目的，但天线400通过加入金属环404的部分414作为复合辐射元件410的一部分而有利地利用了金属环404的存在。 

应当理解的是，在这方面，天线400与天线200相反，在天线200中，专用辐射元件212形成将金属环204的部段214和部段216连接到馈点208的RF接合部。 

为了使专用辐射元件412与金属环404的部分414组合以形成复合 辐射元件410，专用辐射元件412必须电连接到金属环404的部分414。该连接可以是电流方式的、电容方式的或二者的结合。此外，专用辐射元件412可以在单个位置处或多个位置处以电流方式和/或以电容方式连接到部分414。例如，在图4中示出的天线400的实施方式中，专用辐射元件412借助于第一电流连接装置420和第二电流连接装置422而以电流方式连接到部分414。专用辐射元件412和部分414之间的电流接触可以通过螺钉、接触夹、弹簧针或任何其他可靠的连接装置来建立。 

天线400的其他特征和优点大体上如以上参照天线200所描述的，这些特征和优点包括使专用辐射元件412的长度适于与金属环404的部分414配合，以及除了单个馈点408之外有可能设置多个馈点。 

应当理解的是，电源插座404仅仅是可以结合有天线400的无线设备的一个示例，并且装饰金属环404仅仅是这种无线设备中可以形成天线400的辐射部分的预先存在的传导特征的一个示例。本领域的普通技术人员可以想到的各种其他无线设备及其预先存在的传导特征也包括在本发明的范围内。 

本领域的普通技术人员应当理解的是，本发明不受在权利要求中特别要求保护的内容的限制。相反，本发明的范围包括如本领域的普通技术人员在参照附图阅读前面的说明时能够想到的并且不属于现有技术的上述特征的各种组合和子组合及其修改和变型。 

Claims (13)

1.一种天线，包括：

馈点；以及

复合辐射元件，所述复合辐射元件通过所述馈点被馈送并具有第一部分和第二部分，所述复合辐射元件包括无线设备的预先存在的传导特征的至少一部分和专用辐射元件，

所述复合辐射元件的所述第一部分形成将所述馈点连接到所述复合辐射元件的所述第二部分的射频接合部。

2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述第一部分包括所述专用辐射元件。

3.根据权利要求2所述的天线，其中，所述第二部分包括所述预先存在的传导特征的所述至少一部分。

4.根据权利要求1所述的天线，其中，所述第一部分包括所述专用辐射元件的第一部段和所述预先存在的传导特征的所述至少一部分。

5.根据权利要求4所述的天线，其中，所述第二部分包括所述专用辐射元件的第二部段。

6.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述预先存在的传导特征包括传导框，并且所述无线设备包括移动电话。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的天线，其中，所述预先存在的传导特征包括装饰金属环，并且所述无线设备包括无线控制的电源插座。

8.根据权利要求1所述的天线，其中，所述专用辐射元件以电流方式连接到所述预先存在的传导特征的所述至少一部分。

9.根据权利要求1或权利要求8所述的天线，其中，所述专用辐射元件通过电容方式连接到所述预先存在的传导特征的所述至少一部分。

10.根据权利要求9所述的天线，其中，所述专用辐射元件在单个位置处连接到所述预先存在的传导特征的所述至少一部分。

11.根据权利要求9所述的天线，其中，所述专用辐射元件在多个位置处连接到所述预先存在的传导特征的所述至少一部分。

12.根据权利要求1所述的天线，其中，所述专用辐射元件是单块元件，所述单块元件包括：

位于曲面内的第一L形部段；

从所述第一部段垂直地延伸的第二部段；

从所述第二部段垂直地延伸的第三部段，所述第三部段平行于所述第一部段；

第四T形部段，所述第四T形部段从所述第三部段的居间点垂直地延伸并且拓宽成第五开槽部段，所述第五部段通过第六渐缩部段依循所述曲面的轮廓下降；以及

从所述第六部段延伸的短的第七部段和长形第八部段，所述第七部段和所述第八部段相互平行并沿相反的方向延伸，所述第八部段包括垂直弯曲的端部节段。

13.根据权利要求12所述的天线，其中，所述预先存在的特征的所述部分包括第九长形部段，所述第九长形部段终止在所述弯曲的端部节段处并具有沿朝向所述专用辐射元件的方向从所述第九长形部段延伸的第一隆起部和第二隆起部。

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