CN102884680A - 高隔离度、多端口天线阵列手持移动通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在天线之间具有高隔离度的多输入多输出天线装置。该天线装置包括基板，所述基板的表面上具有接地层。两个天线彼此相对布置在基板上。在接地平面上在第一和第二天线之间插入曲折缝隙。第一信号端口用于施加第一信号以激励第一天线，第二信号端口用于施加第二信号以激励第二天线。曲折缝隙提供抑制第一天线和第二天线之间电磁传播的隔离。第三信号端口用于施加第三信号以激励曲折缝隙担当用于多输入多输出操作的另一天线。

Description

高隔离度、多端口天线阵列手持移动通信设备

相关申请的交叉引用

本申请要求在2010年5月10日提交的、标题为“HIGH ISOLATIONMULTIPLE PORT ANTENNA ARRAY HANDHELD MOBILECOMMUNICATION DEVICES”的美国专利申请No.12/776,678的权益和优先权。

在此通过参考来明确地将上述专利申请的内容并入本文的详细描述。

技术领域

本发明广泛涉及用于手持无线通信设备的天线，更具体地，涉及多输入多输出天线。

背景技术

有不同类型的无线移动通信设备可用，例如个人数字助理、蜂窝电话以及无线双向电子邮件通信设备。这些设备中的有许多要便于使用者随身携带，通常要足够紧凑以适合放进衬衫或者外套口袋里。

随着无线通信设备的使用显著地持续增长，需要增加系统容量。一种提高容量的技术是使用多输出多输入(MIMO)系统提供不相关的传播路径。MIMO例如通过多个发射和接收天线使用许多各自独立的信号路径。

在发射机和接收机处都使用多天线的MIMO系统使通信系统容量增大并且性能提高，而不需要增大传输功率或带宽。然而当设计这样的天线时，移动通信设备机壳的有限的空间带来了若干挑战。天线应该紧凑以占用最小的空间，并且天线的位置对于最小化由电磁干扰引起的性能退化是关键的。在多天线系统中，带宽是天线设计者需要考虑的另一因素。

此外，由于多个天线被相互靠近地放置，因此在这些天线的元件之间存在强大的互耦，这些互耦使天线的方向图失真并降低了系统性能，通常导致天线单元辐射出不期望的信号。因此，优选地在MIMO天线阵列中的天线之间的最小耦合将提高系统效率、延长电池寿命以及提高接收信号质量。

因此，希望开发一种MIMO天线装置，所述MIMO天线装置尺寸紧凑以适于装入足够小以至于能吸引顾客的设备外壳，并且所述MIMO天线装置具有改进性能。

附图说明

图1是包括MIMO天线装置的移动无线通信设备的结构示意图；

图2是印刷电路板的平面图，在所述印刷电路板上形成了一种形式的双端口天线装置，所述天线是缝隙天线；

图3是图2所示的印刷电路板的一部分的放大图；

图4是印刷电路板的平面图，在所述印刷电路板上形成第二种形式的两端口天线装置；

图5是印刷电路板的平面图，在所述印刷电路板上形成第三种形式的两端口天线装置；

图6是印刷电路板的透视图，其中天线单元从该视角投影在正交平面上；

图7是印刷电路板的透视图，在所述印刷电路板上形成多天线设备的第五实施例；

图8是图7所示印刷电路板的一部分的放大图；

图9是第五多天线设备的变型，其具有将天线调整到不同工作频率的单元；

图10是形成的第六种形式的多天线装置的平面图；以及

图11是印刷电路板的平面图，在所述印刷电路板上形成第七种形式的多天线装置。

具体实施方式

本发明的用于在诸如MIMO通信设备之类的多天线系统中使用的多端口天线装置在例如覆盖2.25-2.8GHz并且支持多通信标准的宽带宽内提供两个端口之间的隔离。该示例性天线装置具有辐射单元对，在图示的实施例中，所述辐射单元包括缝隙天线、倒F型天线以及片状天线。然而，应该理解的是，可以使用备选的辐射单元，例如片状、平面倒F(PIFA)、单极和其他天线类型。图示的缝隙天线是通过以下方式形成的：在印刷电路板(PCB)一侧蚀刻的导电层的两个相对的侧边处生成两个直的、开路的缝隙，从而形成四分之一波长的缝隙天线对。缝隙沿着PCB的一个边缘彼此相对，且关于PCB的中心线对称。PCB的另一侧可以用于安装通信设备的其他部件。该配置中每个缝隙天线担当四分之一波长谐振结构，具有相对宽的带宽。然而，应理解，也可以使用备选的方向、尺寸以及形状。可调整缝隙的尺寸、缝隙的形状及缝隙相对于PCB任何一个边缘的位置，以使谐振频率、带宽、阻抗匹配、方向性、以及其他天线性能参数最优化。还应理解，除了导电层以外，缝隙还可以穿透电路板的基板。另外，也可以使用有载缝隙(loaded slot)，在所述有载缝隙的末端或者在所述有载缝隙内具有电阻性材料。此外，可以将缝隙设计为工作频率由控制单元动态控制的可重新配置的天线单元。可以使用具有开关的控制单元以有效地改变缝隙的电长度，并且因此改变感兴趣的不同频带的工作频率。在一个实现中，使用可控开关，例如微机电系统(MEMS)，其使得能够通过将跨过缝隙的导电桥打开或闭合来获得不同的工作频率。其他类型的开关，诸如PIN二极管开关、EFT、NEMS、变容二极管，可以用于此目的。

每个缝隙具有端口，在所述端口上施加信号以激励缝隙，使得相应的缝隙担当天线的辐射单元。

在PCB的导电层上，在缝隙天线对之间形成图样化的缝隙以提供辐射器之间的隔离，从而最小化从一个天线单元到另一个天线单元的电磁传播。具体通过隔离在接地平面上感应的来自天线的电流来实现这一操作。隔离单元图样可以关于两个天线单元之间的中心线对称，也可以不对称。优选实施例的隔离缝隙具有曲折图样。在一些实施例中，曲折图样是交替地朝向和远离每个天线而蜿蜒前进的蛇形缝隙。在一些实施例中，隔离单元缝隙的电长度大约是工作频率的四分之一波长。

横跨在隔离缝隙上提供第三端口，使得该隔离缝隙可被激励并且担当又一辐射单元。

首先参照附图1，移动无线通信设备20(例如蜂窝电话)说明性地包含外壳21，该外壳21可以例如是静态外壳，例如与在许多蜂窝电话中使用的翻盖或滑盖外壳不同。然而，也可以使用那些以及其他外壳构形。在外壳21内装有电池23，用于向内部部件供电。

外壳21包含主印刷电路板(PCB)22，通信设备20的主电路24安装在主印刷电路板(PCB)22上。主电路24典型地包括微处理器、一个或多个存储装置、以及用以提供用户界面以控制通信设备的显示器和键盘。

音频输入装置(例如麦克风25)以及音频输出装置(例如扬声器26)用作与用户的音频接口，并且连接到主电路24。

通过射频电路28来实现通信功能，射频电路28包括无线信号接收机和无线信号发射机，无线信号接收机和无线信号发射机连接到多天线装置30。天线装置30可以被装在外壳21的较低部分中，在下文中将更详细描述该天线装置30。

如本领域技术人员所熟知的，移动无线通信设备20还可以包括一个或者多个辅助输入/输出装置27，例如，WLAN(如，蓝牙，IEEE.802.11)天线和具有WLAN通信功能的电路，和/或用于提供定位功能的卫星定位系统(例如，GPS、Galileo等)接收机和天线。辅助I/O装置27的其他示例包括：第二音频输出换能器(例如，用于扬声器电话操作的扬声器)，以及提供数字摄像机功能的摄像机镜头，电子设备连接器(如，USB，双耳式耳机，安全数字(SD)或者存储卡等)。

参照图2和图3，第一天线装置90可以用作移动无线通信设备20中的多天线装置30。第一天线装置90形成于印刷电路板92之上，该印刷电路板92具有非导电的电介质基板91(诸如通常用于印刷电路板的电介质材料)，在非导电的电介质基板91的主表面93上附着导电层(诸如铜)以形成接地平面95。该导电层可以覆盖整个主表面93(如图2-7所示)，或者其可以仅覆盖基板的主表面的一部分。接地平面95具有第一边缘96和垂直于第一边缘的第二和第三边缘97和98。通过制造开路的第一缝隙101来形成第一缝隙天线100，所述开路的缝隙101完全贯穿导电层94的厚度，从第二边缘97向内延伸，平行于第一边缘96并且与第一边缘96隔开一定距离。第一缝隙天线101终止于末端104。类似地，第二缝隙天线106由第二缝隙107形成，所述第二缝隙107从第三边缘98向内延伸，平行于第一边缘96并与第一边缘96隔开，并且终止于内部末端109。在本实施例中，两个天线100和106的缝隙从接地平面的相对边缘向内延伸并且纵向地平行于接地平面的共同边缘96，从而彼此平行地对齐。这两个缝隙101和107分别形成第一和第二缝隙天线100和106的第一和第二辐射单元。第一和第二缝隙天线100和106在接地平面95的宽度方向上彼此相对，并且可以具有基本同样的形状。

分别形成第一和第二缝隙天线100和106的缝隙101和107中的每个缝隙的长度均接近于工作频率的四分之一波长。然而，应该理解，在一些实施例中，各个天线可以具有互不相同的尺寸。两个导电带102和108的宽度影响到阻抗带宽以及天线的谐振频率。可以选择那些宽度，使得在第一和第二缝隙天线100和106中的每一个上激励四分之一波长谐振模式。在一些实施例中，第一和第二天线缝隙101和107位于同一直线上。第一和第二缝隙101和107的两个内部末端104和109至少相互隔开第一和第二辐射单元的谐振频率的最小波长的十分之一，并且分别从接地平面95的第二和第三边缘97和98向内。

接地平面95沿着第一和第二缝隙101和107的三个侧边延伸。第一导电带102和第二导电带108分别形成在第一边缘96与开路的缝隙101和107之间。可以调整导电带102和108的宽度以最优化天线谐振频率和带宽。

在接地平面95上，由在第一缝隙天线100靠近内部末端104的相对侧上的触点来提供第一信号端口118。在接地平面95上，由在第二缝隙天线107靠近其内部末端109的相对侧上的其他触点来提供第二信号端口119。第一和第二信号端口118和119连接到射频电路28，射频电路28使用第一和第二辐射单元来发射和接收信号。此操作可以有不同的模式，在这些模式中两个辐射单元(即，缝隙101和107)中只有一个被用来发送或接收信号。备选地，可以同时施加两个单独的激励信号，一个信号对应缝隙天线100和106中的一个。在其他时候，缝隙天线100或106中的每一个可以同时接收不同的信号。

第一和第二天线100和106通过在导电层94中切割的、位于由缝隙101和107形成的辐射单元之间的图样化缝隙而彼此隔离。具体地，隔离单元110在第一和第二缝隙天线100和106之间穿过接地平面95，并具体地与天线的两个内部末端104及109等距。隔离单元110采取蛇形图样的隔离缝隙形式，随着隔离缝隙从第一边缘96向内前进，该隔离缝隙在两个缝隙天线100及106之间以蛇形方式来回地蜿蜒前进。具体地，隔离单元的缝隙110具有从第一边缘96向内垂直延伸的第一段111，并且隔离缝隙110具有内部末端，第二段112从该内部末端开始平行于第一边缘并朝向第一缝隙天线100延伸。第二段112在与第一缝隙天线100相距特定距离处终止，第三段113从第二段112的末端开始与第二段112成直角远离第一边缘96。第三段113终止于一点，第四段114从该点开始平行于第一边缘96并朝向第二缝隙天线106延伸，且终止于远端。第五段115从第四段114的远端开始垂直远离第一边缘96与第四段114成直角延伸。第五段115终止于一点，第六段116从该点开始与第一边缘96平行并朝向接地平面95的第二边缘97延伸。隔离单元110的六个段111至116提供了在两个缝隙天线101和107之间来回地蜿蜒的曲折缝隙。隔离缝隙110的电长度可以是接近工作频率下的四分之一波长。

隔离缝隙110提供了在两个缝隙天线100和106之间的电分离。可以改变蛇形隔离缝隙110的每一段的宽度和长度以及段数，以最优化第一天线装置90的两个辐射单元间之间的隔离(例如，使互耦最小化)以及工作带宽。天线缝隙101和107以及隔离缝隙110完全穿过导电层的厚度而延伸，使印刷电路板基板的第一主表面93的一部分外露。另外，曲折隔离缝隙使得每个辐射单元的带宽增大至少三倍。通过调整分段111-116的长度，可以改变带宽和谐振频率。更具体地，可以通过改变第六段116的长度改变带宽。

图4示出了提供隔离的不同的缝隙图样。第三天线装置60也具有印刷电路板62，在印刷电路板62的主表面上布置了导电材料形成的层64，以形成接地平面65。第二天线装置60具有开路的缝隙对66和68，该开路的缝隙对66和68平行于接地平面的第一边缘69从接地平面的相对侧边向内延伸。第一和第二缝隙66和68中每一个缝隙在三侧都有接地平面65的一部分。该天线装置具有第一和第二信号端口84和86，第一和第二信号端口84和86具有分别用于向第一和第二天线缝隙66和68施加第一和第二信号的激励触点。

隔离缝隙图样73包括第一和第二L形隔离缝隙74和76，每个隔离缝隙74和76形成曲折图样。第一隔离缝隙74具有第一段78，该第一段78从接地平面65的第一边缘69向内延伸。第一段78向内延伸超过第一缝隙66，终止于一末端，第二段79从该末端朝向第一缝隙伸出并平行于第一缝隙。第二隔离缝隙76具有类似的穿过导电层从第一边缘69向内延伸的第一段80。第一段80延伸超过第二缝隙68并终止于一末端，第四段从该末端朝向第二缝隙68伸出并平行于第二缝隙68。

图5描述了形成于印刷电路板122上的第三天线装置120，在印刷电路板122的主表面上涂覆诸如铜之类的导电材料层124以形成接地平面125。接地平面具有第一边缘126以及垂直于第一边缘的第二和第三边缘127及128。第一天线134具有由L形的开路的第一缝隙130限定的辐射单元，其中第一缝隙130具有短的第一段131，该短的第一端131从第二边缘127开始垂直于第二边缘127向内延伸，终止于内部末端。较长的第二缝隙段132从该内部末端开始，朝向第一边缘126延伸，平行于第二边缘127并且与第二边缘127隔开。第一缝隙130与第一边缘126隔开，从而限定辐射单元。第二天线140具有由L形的第二缝隙136限定的辐射单元，其中第二缝隙136具有短的第一段137，该短的第一段137从第三边缘128开始，垂直于第三边缘128向内延伸。较长的第二缝隙段138从第一段137的内部末端朝向第一边缘126延伸，与第三边缘128隔开并且平行于第三边缘128。第二缝隙136与第一边缘126隔开，并提供第二辐射单元。

接地平面125在第一和第二缝隙130和136的每一个周围延伸。在与接地平面的第一边缘96隔开的末端附近，第一信号端口142在第一缝隙130的两侧具有触点。类似地，第二信号端口144相对于第二缝隙136来定位。

第一和第二天线134和140通过T形隔离缝隙145而彼此隔离，T形隔离缝隙145具有第一段146，所述第一段146穿过接地平面125向内延伸，垂直于第一边缘126并且终止于内部末端。第二段148垂直于第一段146延伸并以第一段146的远端为中心。因此，T形隔离缝隙145的顶部与第一边缘126在内部隔开。在最小化从一个辐射单元到另一辐射单元的电磁传播方面，隔离缝隙145起到与先前隔离缝隙相同的作用。

所有先前所描述的缝隙天线都与印刷电路板上的接地平面共面并且由穿过接地平面的缝隙来形成，例如通过传统的光刻工艺或者通过机械加工而形成。图6示出了根据本发明构思的第四天线装置的备选实施例。第四天线装置150形成于具有基板154的印刷电路板152上，基板154具有主表面。向电介质基板的主表面涂覆导电材料层156以形成接地平面159，接地平面159具有第一边缘158和与第一边缘邻接的第二和第三边缘155和157。

第四天线装置150包括在接地平面的第一边缘158处隔开的第一和第二倒F型天线(IFA)160及164。短导电第一支撑161在接地平面的第一边缘158处机械连接和电连接至第一导电层156并从基板伸出，并形成第一倒F型天线160的接地管脚。直的第一臂162从第一支撑161的上面部分开始延伸，平行于第一边缘158并与第一边缘158隔开。第一信号管脚163与接地的第一支撑161隔开，在一末端连接至第一臂162，并在另一末端具有信号触点。接地的第一支撑161、第一信号管脚163以及第一臂162形成第一倒F型天线160。

短导电第二支撑165在接地平面的第一边缘158机械连接和电连接至导电层156并从基板伸出，并形成第二倒F型天线164的接地管脚。直的第二臂166从第二支撑165的上面部分开始延伸，平行于第一边缘158并与第一边缘158隔开，终止于与接地平面的第三边缘157相邻处。第二信号管脚167与接地管脚165隔开，在一末端连接到臂166，并在另一端具有信号触点。第二接地管脚支撑165、第二信号管脚167以及第二臂166形成第二倒F型天线164。第一和第二倒F型天线160和164在接地平面159的宽度上彼此相对。

应当理解的是，同一印刷电路板上的两个天线不需要是相同的类型。例如，一个天线可以是缝隙型，而另一个天线可以是倒F型天线。

第四天线装置150包括L型隔离缝隙对168和169，该L型隔离缝隙对168和168在形成接地平面的导电层156中，并且与附图4所示第三实施例中描述的隔离缝隙74及76相类似。具体参照图6，每个隔离缝隙168和169都具有从第一边缘158向内延伸的长段，并具有分别从第一段的内部末端向最靠近的侧边155或157伸出的第二短段。

参照图7和图8，第五天线装置200与第一天线装置90相似，区别仅在于曲折缝隙202具有第三信号端口，这使得该端口能够被激励并且担当具有特定谐振频率的辐射单元，同时担当天线210与216之间的隔离单元以降低两个天线之间的耦合。第五天线装置200形成在印刷电路板204上，印刷电路板204具有电介质基板205，在电介质基板205的主表面206上涂覆导电层207以形成接地平面208。该接地平面具有第一边缘211和垂直于第一边缘的两个侧边212和213。通过制造开路的第一缝隙209来形成第一缝隙天线210，所述开路的第一缝隙209完全穿过导电层207的厚度，从第二边缘212向内延伸，平行于第一边缘211并且与第一边缘211隔开一定距离。第一缝隙天线210终止于封闭的内部末端214。类似地，第二缝隙天线216由第二缝隙217形成，所述第二缝隙217从第三边缘213向内延伸，平行于第一边缘211并与第一边缘211隔开，并且终止于内部末端218。第一和第二缝隙209和217从接地平面208的相对边缘212和231向内延伸，并且在纵向平行于接地平面的公共边缘211，因此相互平行对齐。两个缝隙209和217的各自的内部末端214和218至少相互隔开辐射单元的谐振频率的最小波长的十分之一。第一和第二缝隙天线210和216横跨接地平面208的宽度彼此相对，并且可以具有基本相同的形状。

接地平面208沿着第一和第二缝隙天线210和216的三个侧延伸。第一导电带220和第二导电带222在第一边缘211与天线210和216的开路的缝隙之间分别形成。可以调整导电带220和222的宽度以最优化天线谐振频率和带宽。

在接地平面208上，由在第一缝隙天线210靠近内部末端214的相对侧上的触点来提供第一信号端口224。在接地平面208上，由在第二缝隙天线217靠近内部末端218的相对侧上的另一对触点来提供第二信号端口226。

备选地，图7和图8的第一和第二缝隙天线可以具有与图4、5和6中的辐射单元相同的构造。在备选配置中，第一和第二缝隙天线可以用图6中示出的倒F型天线、片状天线、平面倒F型天线、或者其他类型的辐射单元替代。

曲折缝隙202位于第一和第二缝隙天线210和216之间穿过接地平面208，并且优选地与天线的内部末端214与218等距离。曲折缝隙202是具有蛇形图样的隔离缝隙的形式，当曲折缝隙从第一边缘211向内前进时，其像蛇一样在两个缝隙天线210和216之间来回蜿蜒前进。曲折缝隙由一系列的连续的段231-238形成。具体地，曲折缝隙202具有第一段231，其从基板的第一边缘211垂直地向内延伸并且具有内部末端，第二段232从该内部末端开始平行于第一边缘并朝向第一缝隙天线210延伸。第二段232在远离第二缝隙天线216且与第一缝隙天线210相距特定距离的第一远端终止，以及第三段233从第一远端开始远离第一边缘211，成直角伸出。第三段233终止于第二远端，第四段234从该第二远端开始平行于第一边缘211并朝向第二缝隙天线216延伸，且终止于第三远端。第五段235从第四段234的第三远端开始成直角延伸，并垂直于地远离第一边缘211。第五段235终止于第四远端，第六段236从该第四远端开始与第四段234平行地延伸第四段234的整个长度。第六段236具有靠近第一缝隙天线210的内部末端214的第五远端。第七段237从第六段236的第五远端开始、垂直于第一边缘向内伸出更远，并且终止于第六远端。第八段238从第六远端开始，平行于第一边缘211，且向着第二缝隙天线216延伸。曲折缝隙202的八个段231-238提供了在两个天线缝隙209和217之间如蛇般来回地蜿蜒的缝隙图样。

在接地平面208上，由在曲折缝隙202的第8段238的相对侧上的两个触点来提供第三信号端口230。施加在第三信号端口230上的信号与施加在第一和第二信号端口224和226上的信号可以来自不同的频带。备选地，施加在第三信号端口230上的信号可以与施加在第一和第二信号端口224和226中的任一信号端口上的信号处于相同频带。当曲折缝隙202担当辐射单元时，曲折缝隙202的电长度近似等于施加的信号频率的四分之一波长。曲折缝隙202可以用作独立天线。在另一应用中，可以由射频电路28打开或关闭向第一和第二缝隙天线210和216馈送的信号，使得那些天线中的任意天线可以与曲折缝隙202一起工作为两单元MIMO天线系统。

可以通过改变曲折缝隙202的有效电长度来动态调谐第五天线装置200的谐振频率。这可以如图9中所示通过将跨过缝隙的一个或多个导电桥240打开或闭合来实现。每个桥240在被固态开关激活时，提供跨过曲折缝隙202的导电通路，由此缩短缝隙的有效电长度和该缝隙形成的辐射单元的谐振频率。在一个实现中，多个(至少三个)触点242、244和246位于第五天线装置200上，并且通过选择性地开关馈送给那些触点的信号，获得不同的工作频率。曲折缝隙202的工作频率还可被调谐到与线形的第一和第二缝隙天线210和216的谐振频率相同。

使用曲折缝隙辐射器具有占用印刷电路板204空间较少的好处，并且还提高了MIMO系统的带宽。

当没被激励时，该曲折缝隙202提供两个缝隙天线210和216之间的电隔离。蛇形曲折缝隙202的每段的宽度和长度以及段的数目可以变化，以优化第一和第二缝隙天线210和216之间的隔离(即，最小化互耦合)，以及工作带宽。例如，在图10示出的实施例中，可以省略第七和第八段237和238，将第六段236的长度缩短到近似等于第二段232的长度。在该配置中，如果端口230被激励，则在缝隙天线210和216之间的信号耦合比曲折缝隙202没被激励时提高至少3dB。第一和第二缝隙天线210和216和曲折缝隙202完全穿过导电层的厚度而延伸，使印刷电路板基板的第一主表面206的一部分外露。

参照图10，第六天线装置300与图7和图8中的第五天线装置200相似，区别在于曲折缝隙302的配置。因此，已经向与前述天线的单元相似的单元分配相同的参考标号。具体地，印刷电路板204的结构相同，具有电介质基板205，在电介质基板205的主表面上的导电层207形成接地平面208。在接地平面的相对侧上形成两个缝隙天线210和216。

与第六天线装置300有关的主要差别在于：曲折缝隙302是关于与接地平面208的第一边缘211垂直的线对称的。具体地，曲折缝隙302具有第一段304，其从第一边缘211垂直地向内延伸并且具有内部末端，第二段305从该内部末端开始平行于第一边缘并朝向第一缝隙天线210延伸。第二段305在远离第二缝隙天线216且与第一缝隙天线210相距特定距离的第一远端终止，以及第三段306从第一远端开始远离第一边缘211，成直角伸出。第三段306终止于第二远端，第四段307从该第二远端开始平行于第一边缘211并朝向第二缝隙天线216延伸，且终止于第三远端。第五段308从第四段307的第三远端开始成直角延伸，并垂直地远离第一边缘211。第五段308终止于第四远端，第六段309从该第四远端开始与第四段307平行地延伸。第六段309的长度等于第二段305的长度，因此第六段平行于第四段307延伸第四段307的一半长度。因此，曲折缝隙302关于第一段304的纵向中心线对称。

在接地平面208上，由在曲折缝隙302的第六段309的相对侧上的两个触点来提供第三信号端口310。施加在第三信号端口310上的信号与施加在第一和第二信号端口224和226上的信号可以来自不同的频带。备选地，施加在第三信号端口310上的信号可以与施加在第一和第二信号端口224和226中的任一信号端口上的信号处于相同频带。当曲折缝隙302担当辐射单元时，曲折缝隙302的电长度近似等于施加的信号频率的四分之一波长。曲折缝隙302可以用作独立天线。还可以横跨缝隙302布置图9中的形式的一个或多个导电桥240，以选择性地改变有效电长度以及该缝隙的谐振频率。在另一应用中，向第一和第二缝隙天线210和216馈送的信号可以由射频电路28打开或关闭，使得那些天线中的任意天线可以与曲折缝隙302一起工作为两单元MIMO天线系统。

在图11中，根据本发明的第七天线装置400具有印刷电路板402，印刷电路板402具有电介质基板404，在电介质基板404上涂覆导电图样406以形成接地平面408。接地平面具有第一边缘410，沿着第一边缘410放置第一和第二倒F型天线412和414。在配置上，倒F型天线412和414与图6示出的两个倒F型天线160和164相似。具体地，每个天线412和414具有平行于印刷电路板402的第一边缘410延伸的长臂，并且具有机械地且电气地连接到接地平面408的导电支撑。尽管在图中看不到，但是第一和第二倒F型天线412和414中的每一个都具有施加相应的电信号以激励天线信号的管脚。

第一曲折缝隙416具有与图10中描述的曲折缝隙302相同的对称配置，该第一曲折缝隙416位于第一和第二倒F型天线412和414之间，从第一边缘410开始向内延伸进接地平面408。在接地平面上，由在靠近第一曲折缝隙416的内部末端处的相对侧上的两个触点来提供第一信号端口408。

类似的第二曲折缝隙420位于接地平面408中在第二天线414与边缘422之间，其中边缘422与第一边缘410相邻并且在第一边缘410的横向。第二曲折缝隙420从第一边缘410开始向内延伸，并且关于垂直于第一边缘410的线对称，且平行于第二边缘422。在接地平面408上，由在靠近第二曲折缝隙420的最内末端处的相对侧上的两个触点来提供第二信号端口424。

尽管将第一和第二天线412和414描述为倒F型天线，但是它们可以包括在便携式通信设备中普遍使用的任意其他类型的天线，诸如片状天线、平面倒F型天线、或者单极天线。

四个辐射单元412、414、416和420中的每一个可以同时使用，或者可以通过控制单元操作的开关独立地禁用施加给它们的信号。施加给这些辐射单元的信号的控制和开关可以基于通信系统的需要来执行，由此使得该系统是可重新配置的。例如，四个辐射单元412、414、416和420中的任意两个可以一起使用，作为两单元MIO天线系统。备选地，第一和第二天线412和414可被同时激励，或者两个曲折缝隙416和420可被一起激励。同样，第一天线412和第一曲折缝隙416可以被一起激励，或者第二天线414和第二曲折缝隙420可被一起使用。作为又一个变型，可以通过在不同位置横跨缝隙连接的导电桥或开关改变曲折缝隙的有效长度，以改变它们的工作频率。

作为又一备选设计，还可以通过提供在靠近缝隙的内部末端的相对侧上的触点对来激励图4的实施例中的L形曲折缝隙74和76。例如，第一曲折缝隙74具有类似定位的第一信号端口40。在又一变型中，还可以通过由T形曲折缝隙的一个封闭末端的相对侧上的两个触点形成的信号端口450来激励图5中的T形曲折缝隙145。

在前的描述主要针对所述天线的特定实施例上。虽然已经关注到了一些不同的备选方案，但可预期的是本领域技术人员很可能实现目前根据这些实施例的公开显而易见的其它备选方案。因此，本申请所覆盖的范围应当由以下的权利要求来确定，而不限于以上公开。

Claims (24)

1.一种用于无线通信设备的天线装置，包括：

印刷电路板，具有电介质基板和接地平面；

第一辐射单元，位于所述印刷电路板上；

耦合到所述第一辐射单元的第一端口，用于施加激励所述第一辐射单元的第一信号，

第二辐射单元，位于所述印刷电路板上，并与所述第一辐射单元隔开；

耦合到所述第二辐射单元的第二端口，用于施加激励所述第二辐射单元的第二信号，

第一曲折缝隙，在所述接地平面上介于所述第一辐射单元与所述第二辐射单元之间；以及

耦合到所述第一曲折缝隙的第三端口，用于施加激励所述第一曲折缝隙担当第三辐射单元的第三信号。

2.如权利要求1所述的天线装置，其中，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元具有基本相同的形状且在接地平面上彼此相对。

3.如权利要求1所述的天线装置，其中，所述第一曲折缝隙位于距所述第一辐射单元和所述第二辐射单元相等的距离处。

4.如权利要求1所述的天线装置，其中，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元是从下述天线之一中选择的：缝隙天线、倒F型天线、平面倒F型天线、片状天线、以及单极天线。

5.如权利要求1所述的天线装置，其中，所述接地平面包括位于所述基板的表面上的导电材料层。

6.如权利要求5所述的天线装置，其中，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元各自包括所述导电材料层中的拉长开口形式的缝隙，每个缝隙从所述接地平面的不同相对边缘向内延伸，并纵向平行于所述接地平面的公共边缘。

7.如权利要求5所述的天线装置，其中，所述第一曲折缝隙包括在所述导电材料层内的缝隙，所述缝隙具有在所述导电材料层的边缘处开始的曲折图样。

8.如权利要求5所述的天线装置，其中，所述第一曲折缝隙延伸穿过所述导电材料层的厚度，并且包括：第一段，从所述导电材料层的边缘向内垂直延伸，并具有内部末端；第二段，从所述内部末端开始，平行于所述边缘并朝向所述第一辐射单元延伸，终止于第一远端；第三段，从所述第一远端伸出，并远离所述边缘直到在第二远端处终止；以及第四段，从所述第二远端开始，平行于所述边缘并朝向所述第二辐射单元延伸，直到在第三远端处终止。

9.如权利要求8所述的天线装置，其中，所述第一曲折缝隙还包括：第五段，从所述第三远端开始伸出，并远离所述边缘直到在第四远端处终止；以及第六段，从所述第四远端开始，平行于所述边缘并朝向所述第一辐射单元延伸，直到在第五远端处终止。

10.如权利要求9所述的天线装置，其中，所述第一曲折缝隙还包括：第七段，从所述第五远端伸出，并远离所述边缘直到在第六远端处终止；以及第八段，从所述第六远端开始，平行于所述边缘并朝向所述第二辐射单元延伸。

11.如权利要求9所述的天线装置，其中，所述第一曲折缝隙的第六段的长度与所述第一曲折缝隙的第二段的长度相等。

12.如权利要求7所述的天线装置，其中，所述第一曲折缝隙关于与所述导电材料层的所述边缘垂直的线对称。

13.如权利要求1所述的天线装置，还包括：

第二曲折缝隙，位于所述接地平面上；以及

耦合到所述第二曲折缝隙的第四端口，用于施加激励所述第四曲折缝隙担当第四辐射单元的第四信号。

14.如权利要求13所述的天线装置，其中，所述第二曲折缝隙延伸穿过所述接地平面的厚度，并且包括：第一段，从所述接地平面的边缘向内垂直延伸，并具有内部末端；第二段，从所述内部末端开始，平行于所述边缘延伸，并终止于第一远端；第三段，从所述第一远端伸出，并远离所述边缘直到在第二远端处终止；第四段，从所述第二远端开始，平行于所述边缘延伸，直到在第三远端处终止；第五段，从所述第三远端开始伸出，并远离所述边缘直到在第四远端处终止；以及第六段，从所述第四远端开始，平行于所述边缘延伸，直到在第五远端处终止。

15.如权利要求14所述的天线装置，其中，所述第二曲折缝隙的第六段的长度与所述第二曲折缝隙的第二段的长度相等。

16.如权利要求1所述的天线装置，还包括：桥，所述桥能够被选择性地激活以提供跨过所述第一曲折缝隙的导电通路。

17.如权利要求1所述的天线装置，其中，所述第三端口包括至少三个触点，以及将所述第三信号施加到所述触点中的不同触点使得所述第一曲折缝隙工作在不同频率。

18.一种用于无线通信设备的天线装置，包括：

印刷电路板，具有非导电材料的基板和接地平面，所述接地平面由位于所述基板上的导电材料层形成，其中，所述导电材料层具有一厚度；

第一缝隙天线，由延伸穿过所述导电材料层的厚度的第一辐射缝隙形成；

第二缝隙天线，由延伸穿过所述导电材料层的厚度的第二辐射缝隙形成，并且与所述第一缝隙天线隔开；

第一曲折缝隙，延伸穿过所述导电材料层的厚度，并且位于所述第一缝隙天线和所述第二缝隙天线之间，其中，所述第一曲折缝隙开始于所述导电材料层的边缘，并且以曲折图样向内延续；

耦合到所述第一缝隙天线的第一信号端口；

耦合到所述第二缝隙天线的第二信号端口；以及

耦合到所述第一曲折缝隙的第三信号端口。

19.如权利要求18所述的天线装置，其中，所述第一辐射缝隙是线形的；以及所述第二辐射缝隙是线形的，并且与所述第一辐射缝隙平行对齐。

20.如权利要求18所述的天线装置，其中，所述第一辐射缝隙和所述第二辐射缝隙具有基本相同的形状，并且横跨所述接地平面彼此相对。

21.如权利要求18所述的天线装置，其中，所述第一曲折缝隙位于距所述第一辐射缝隙和所述第二辐射缝隙相等的距离处。

22.如权利要求18所述的天线装置，其中，所述第一曲折缝隙包括以蛇形图样布置的多个连续段。

23.如权利要求18所述的天线装置，其中，所述第一曲折缝隙关于与所述导电材料层的所述边缘垂直的线对称。

24.如权利要求18所述的天线装置，还包括：

第二曲折缝隙，位于所述接地平面上；以及

耦合到所述第二曲折缝隙的第四端口，用于施加激励所述第二曲折缝隙担当第四辐射单元的第四信号。

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