CN103140984A - 用于移动设备的多频带天线 - Google Patents

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CN103140984A CN2011800468980A CN201180046898A CN103140984A CN 103140984 A CN103140984 A CN 103140984A CN 2011800468980 A CN2011800468980 A CN 2011800468980A CN 201180046898 A CN201180046898 A CN 201180046898A CN 103140984 A CN103140984 A CN 103140984A
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Abstract

本发明公开了用于移动设备的多频带天线。该移动设备包括配置成与基站通信的多频带天线。该多频带天线包括接地平面（102）、接地平面扩展（106）以及多个天线臂（114、116、118）。该接地平面、接地平面扩展、以及多个天线臂被配置成在多个频带中传达信号，其中该接地平面和接地平面扩展具有与这多个频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度。该移动设备进一步包括调制器和解调器，其被配置成调制信号以用于传输以及解调从基站接收到的信号；以及控制器，其被配置成控制使用该多频带天线和调制解调器进行的信号通信。

Description

用于移动设备的多频带天线
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年9月29日提交且转让给本申请受让人的带有序列号61/387,954的美国临时申请“Multi-band Antenna for Pet and Person TrackingDevice（用于宠物和人跟踪设备的多频带天线）”的权益。前述美国申请的全部内容由此通过援引纳入于此。
领域
本公开涉及无线通信领域。更具体地，本公开涉及用于移动设备的多频带天线。
背景
各种类型的移动设备已被用于人们之间的通信或者用于位置监视应用。例如，常规的蜂窝电话可用于语音和数据通信。常规的全球定位系统（GPS）手表可用于在山里进行导航。在此类常规设备中，天线被嵌入在蜂窝电话或GPS手表的外壳内，并且天线的接地平面与该设备的印刷电路板的接地平面通常是共享的。此类常规设备的一个缺点是由于设备外壳内包封的印刷电路板的较小尺寸而造成天线的信号质量受限。常规设备的另一个缺点是天线的信号质量可能受印刷电路板的电气特性的不利影响，因为天线与印刷电路板上的其他组件共享电气接地。
因此，需要能解决常规移动设备的以上问题的用于移动设备的多频带天线。
概述
本公开涉及用于移动设备的多频带天线。在一个实施例中，该多频带天线包括接地平面、接地平面扩展以及多个天线臂。该接地平面、接地平面扩展、以及多个天线臂被配置成在多个频带中传达信号，其中该接地平面和接地平面扩展具有与这多个频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度。在一种实现中，该接地平面、接地平面扩展、以及多个天线臂是通过在塑料或橡胶载体中的至少一者上涂敷导电墨水来制作的。在替换性实现中，该接地平面、接地平面扩展、以及多个天线臂是用热熔至塑料载体或模塑注入到橡胶载体中的金属冲压件来制作的。
在一种办法中，该接地平面位于第一外壳中；该接地平面扩展和这多个天线臂位于第二外壳中。第二外壳被配置成在该多频带天线与用户之间创建分隔。该多频带天线的第一外壳包括印刷电路板，并且该多频带天线的接地平面被用作该印刷电路板的附加屏蔽。在替换性实施例中，该印刷电路板的接地平面被用作该多频带天线的接地平面的一部分。在一些实现中，该接地平面和接地平面扩展直接连接。在一些其他实现中，该接地平面和接地平面扩展通过一个或更多个可控连接器彼此耦合，其中该一个或更多个可控连接器被配置成将该接地平面扩展与该接地平面连接或断开。
在一些实现中，该接地平面、接地平面扩展以及多个天线臂被蚀刻在柔性材料上。随后，该柔性材料的包括该接地平面的第一部分被放入第一外壳中，该柔性材料的包括该接地平面扩展的第二部分以及该柔性材料的包括该多个天线臂的第三部分被模塑到第二外壳的热塑性弹性体中。该柔性材料包括：聚酰亚胺薄膜，其具有在1MHz上大约为3.6的介电常数、以及在1MHz上大约为0.02的损耗因数；以及热塑性弹性体材料，其具有在1MHz上在2.0到3.5的范围中的介电常数以及在0.005到0.019的范围中的损耗因数。
这多个天线臂包括：第一天线臂，配置成在第一频带中传达信号；第二天线臂，配置成在第二频带中传达信号；以及第三天线臂，配置成在第三频带中传达信号。第一频带包括蜂窝以及工业、科学和医疗（ISM）频带，并且第一天线臂具有与蜂窝和ISM频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度。第二频带包括GPS频带，并且第二天线臂具有与GPS频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度。第三频带包括个人通信服务（PCS）频带，并且第三天线臂具有与PCS频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度。
在另一个实施例中，一种移动设备包括配置成与基站通信的多频带天线，其中该多频带天线包括接地平面、接地平面扩展以及多个天线臂。该接地平面、接地平面扩展、以及多个天线臂被配置成在多个频带中传达信号，其中该接地平面和接地平面扩展具有与这多个频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度。该移动设备进一步包括调制解调器（调制器和解调器），其被配置成调制信号以用于传输以及解调从基站接收到的信号；以及控制器，其被配置成控制使用该多频带天线和调制解调器进行的信号通信。在一种示例性实现中，该接地平面位于第一外壳中，该接地平面扩展位于第二外壳中，以及该多个天线臂位于第三外壳中。
该移动设备的第一外壳包括印刷电路板，并且该多频带天线的接地平面被用作该印刷电路板的附加屏蔽。在替换性实施例中，该印刷电路板的接地平面被用作该多频带天线的接地平面的一部分。该移动设备的第二外壳和第三外壳被配置成在该多频带天线与用户之间创建分隔。在一些实现中，该接地平面和接地平面扩展直接连接。在一些其他实现中，该接地平面和接地平面扩展通过一个或更多个可控连接器彼此耦合，其中该一个或更多个可控连接器被配置成将该接地平面扩展与该接地平面连接或断开。
在一些实现中，该接地平面、接地平面扩展以及多个天线臂被蚀刻在柔性材料上。随后，该柔性材料的包括该接地平面的第一部分被放入第一外壳中，该柔性材料的包括该接地平面扩展的第二部分被模塑到第二外壳的热塑性弹性体中，以及该柔性材料的包括该多个天线臂的第三部分被模塑到第三外壳的热塑性弹性体中。该柔性材料包括聚酰亚胺薄膜，其具有在1MHz上大约为3.6的介电常数、以及在1MHz上大约为0.02的损耗因数。橡胶材料具有在1MHz上在2.0到3.5的范围中的介电常数以及在0.005到0.019的范围中的损耗因数。橡胶材料包括，但不限于，santoprene、聚丙烯、和聚苯乙烯。这一个或更多个天线臂包括：第一天线臂，配置成在第一频带中传达信号；以及第二天线臂，配置成在第二频带中传达信号。该移动设备可佩戴在以下至少一者上：衣领、手腕、脚踝、以及腰带，并且其可被用于监视医院中的患者的位置、公园中的小孩的位置、学校中的小孩的位置、或宠物的位置。
在又一个实施例中，描述了一种用于创建多频带天线的方法。该方法提供接地平面、接地平面扩展以及多个天线臂。该接地平面可位于第一外壳中，该接地平面扩展和该多个天线臂可位于第二外壳中。该方法形成第二外壳以在该多频带天线与用户之间创建分隔。
该方法将该多频带天线的接地平面用作第一外壳中的印刷电路板的附加屏蔽。替换地，该方法将印刷电路板的接地平面用作该多频带天线的接地平面。在一些实现中，该方法将该接地平面和接地平面扩展直接连接。在一些其他实现中，该方法使用一个或更多个可控连接器来耦合该接地平面和接地平面扩展，其中该一个或更多个可控连接器被配置成将该接地平面扩展与该接地平面连接或断开。
该方法在柔性材料上蚀刻该接地平面、接地平面扩展以及多个天线臂。随后，该方法将该柔性材料的包括该接地平面的第一部分放入第一外壳中，将该柔性材料的包括该接地平面扩展的第二部分以及该柔性材料的包括该多个天线臂的第三部分模塑到第二外壳的热塑性弹性体中。
该方法将第一天线臂调谐成在第一频带中传达信号，将第二天线臂调谐成在第二频带中传达信号；以及将第三天线臂调谐成在第三频带中传达信号。
附图简述
在结合以下附图阅读了本公开的实施例的详细描述之后，本公开的上述特征和优点及其附加特征及优点将能够被更清楚地理解。
图1a-1b解说了根据本公开某些方面的多频带天线。
图1c-1d解说了根据本公开某些方面的另一多频带天线。
图1e解说了根据本公开某些方面的图1c的多频带天线的维度。
图2a解说了根据本公开某些方面的多频带天线的外壳设计。
图2b解说了根据本公开某些方面的多频带天线的另一外壳设计。
图3解说了根据本公开某些方面的具有多频带天线的移动设备的框图。
图4解说了根据本公开某些方面的回波损耗数据相对于频率的图示。
图5a解说了根据本公开某些方面的图1c的多频带天线在蜂窝和ISM频带中的天线效率。
图5b解说了根据本公开某些方面的图1c的多频带天线在GPS频带中的天线效率。
图5c解说了根据本公开某些方面的图1c的多频带天线在PCS频带中的天线效率。
贯穿各附图使用相似的标号。
实施例描述
公开了用于移动设备的多频带天线的实施例。给出以下描述是为了使本领域任何技术人员均能制作并使用本公开。对特定实施例和应用的描述仅是作为示例来提供的。对本文中所描述的示例的各种修改和组合对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中定义的普适原理可被应用于其他示例和应用而不会脱离本公开的精神和范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中描述和示出的示例，而是应被授予与本文中公开的原理和特征一致的最广义的范围。
图1a-1b解说了根据本公开某些方面的多频带天线。在图1a中所示的示例中，多频带天线100包括第一部分102、第二部分106和第三部分110，其中每一部分可分别位于外壳中（如由虚矩形线示出的），诸如104、108和112。第一部分102可实现该多频带天线100的接地平面，而第二部分106可实现多频带天线100的扩展接地平面。
该多频带天线进一步包括一个或更多个连接器120（示为灰色条带），其可选择性地开启或关闭，由此允许调整该多频带天线100的第一部分102中的接地平面与第二部分106中的接地平面扩展之间的连通性。在该办法中，接地平面和扩展接地平面可被选择性地连接和调整以增大接地平面的尺寸，这与单独使用第一部分102中的接地平面相比进而实现了多频带天线100的更高辐射性能。该一个或更多个可控连接器120可实现在印刷电路板（PCB，也称为印刷连线板即PWB）上或柔性印刷电路板上的控制器中。例如，该一个或更多个可控连接器120可用晶体管来实现，晶体管可被控制成导通或断开。在另一种办法中，该一个或更多个可控连接器120可用射频（RF）开关或电磁开关来实现，由此控制该多频带天线100的第一部分102中的接地平面与第二部分106中的接地平面扩展之间的连通性。
在一种办法中，位于外壳104内的PCB的接地平面可被用作该多频带天线100的第一部分102的接地平面。其耦合至该PCB上的控制器的RF电路并由该RF电路控制。在第二种办法中，多频带天线100的第一部分102可使用附加铜片来实现，该铜片（例如，经由弹簧针，未示出）耦合至位于外壳104内的PCB的接地平面。在第二种办法中，形成了较大的组合接地平面，并且由于PCB的特性造成的影响可减小。该较大的组合接地平面耦合至该PCB上的控制器的RF电路并由该RF电路控制。因此，该办法实现了对天线的信号质量的更好控制。在这种情形中，第一部分102的接地平面可被用作该PCB的电子组件的附加屏蔽。外壳104还包括扩展连接器119，用于将外壳112中的并行天线臂连接至外壳104中的印刷电路板上的RF电路。在替换实施例中，其他类型的连接器，包括但不限于弹簧针、天线夹和弹簧夹，可被用于将并行天线臂连接至印刷电路板上的RF电路。
第三部分110包括三个并行天线臂114、116和118。在一种示例性实现中，天线臂114可调谐成在蜂窝频带（824-894MHz）和ISM频带（902-928MHz）中发射或接收信号；天线臂116可调谐成在GPS频带（1565-1585MHz）中发射或接收信号；以及天线臂118可调谐成在PCS频带（1850-1990MHz）中发射或接收信号。在替换实施例中，代替图1a中所示的三个并行天线臂，可实现一个或更多个天线臂。这三个天线臂114、116和118、接地平面102、以及接地平面扩展106被配置成通过将电流从接地平面102和接地平面扩展106传递至这三个并行天线臂114、116和118以生成电磁波形式的信号来在蜂窝、ISM、GPS和PCS频带中传达信号。
根据本公开的实施例，天线臂114可被调谐成与蜂窝和ISM频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度，天线臂116可被调谐成与GPS频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度，以及天线臂118可被调谐成与PCS频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度。另外，接地平面102和接地平面扩展106可被调谐成具有与这些天线臂所支持的多个频带中的频率（诸如蜂窝和ISM频带中的频率）的大约四分之一波长成比例的长度。在一些办法中，大约四分之一波长可能落在该多频带天线的设计者指定的四分之一波长的某个范围内（诸如在±5%、10%、20%等内）。
参照图1b，其示出了图1a的多频带天线的实现（未按比例绘制）。在该实现中，多频带天线100可用导电材料122（诸如铜）来制造以实现该多频带天线100的第一部分102中的接地平面、第二部分106中的扩展接地平面、以及第三部分110中的三个并行天线臂114、116和118。本领域技术人员将理解，可使用其他导电材料（包括但不限于金）来代替铜。另外，多频带天线100可制造在柔性材料124上并且被模塑注入到特定形式和形状的外壳中，其中这些外壳可由橡胶类材料制成。
在一种实现中，
Figure BDA00002979501400071
包铜层叠复合材料（也称为层压柔性板）可被用作柔性材料124。在该示例中，包铜层叠复合材料可用一侧具有铜箔的DuPontTM 
Figure BDA00002979501400073
聚酰亚胺薄膜制成，该铜箔用丙烯酸酯胶粘剂粘合至该聚酰亚胺薄膜。具体地，可使用LF9120R 
Figure BDA00002979501400074
包铜层叠复合材料，其具有大约4毫英寸（1毫英寸=0.001英寸）的厚度、在1MHz上大约为3.6的介电常数、以及在1MHz上大约为0.02的损耗因数。在图1b中所示的示例中，接地平面、接地平面扩展、以及该一个或更多个天线臂可被蚀刻在单片层压柔性板上。随后该层压柔性板可被模塑到热塑性弹性体中。在另一种办法中，接地平面、接地平面扩展、以及该一个或更多个天线臂中的每一者可被蚀刻在分开的各片层压柔性板上，并且每片层压柔性板可被放入不同的外壳中。例如，包含接地平面扩展的层压柔性板可被放入一个外壳中，而包含一个或更多个天线臂的层压柔性板可被放入另一个外壳中。在又一种办法中，接地平面、接地平面扩展、以及该一个或更多个天线臂中的每一者可被蚀刻在分开的各片层压柔性板上，并且随后包含接地平面的层压柔性板可被放入第一外壳中，而包含接地平面扩展的层压柔性板以及包含一个或更多个天线臂的层压柔性板可被放入第二外壳中。
图1c-1d解说了根据本公开某些方面的另一多频带天线。图1c中所示的多频带天线130类似于图1a中所示的多频带天线100，不同之处在于第一部分102和第二部分106可直接连接以使得这两部分之间可能不存在可控连接器。在该实现中，接地平面和扩展接地平面可直接连接以增大接地平面的尺寸，这与单独使用第一部分102中的接地平面相比进而实现了多频带天线130的更高辐射性能。类似地，图1d示出了图1c的多频带天线130的实现（未按比例绘制）。图1e解说了根据本公开某些方面的图1c的多频带天线的维度。注意，图1e的单位量度是毫米（mm），并且该图是未按比例绘制的。如图1e中所示，第一天线臂132大致具有第一U形，其第一段大约为24.58mm的长度和1.98mm的宽度，其第二段大约为17.98mm的长度和2.22mm的宽度，以及其第三段大约为18.69mm的长度和1.98mm的宽度。第二天线臂134大致具有第二U形，其第一段大约为18.19mm的长度和1.20mm的宽度，其第二段大约为12.36mm的长度和1.61mm的宽度，以及其第三段大约为10.72mm的长度和1.20mm的宽度。第三天线臂136大致具有矩形形状，其大约为12.30mm的长度和6.39mm的宽度。这多个天线臂具有大致为矩形形状的基座138，其大约为8.98mm的长度和7.73mm的宽度。
在另一种实现中，该多频带天线可使用导电墨水制成。该方法是例如根据图1a、图1c和图1e中所示的多频带天线设计的图案和维度将导电墨水喷射在塑料或橡胶载体上。在该方法中，不使用铜或柔性材料，并且该导电墨水形成多频带天线的接地平面、接地平面扩展、并行天线臂、以及其他部件。
在又一种实现中，该多频带天线可使用热熔至塑料载体的金属冲压件制成。金属冲压件用于在金属板上根据图1a、图1c和图1e中所示的多频带天线设计的图案和维度来制作多频带天线。该金属板可以是例如铜或其他具有良好电导率的材料。在制成金属板式多频带天线之后，其可通过热熔被附连至塑料。若外壳不是塑料而是橡胶，则金属板式多频带天线可按照与上述包铜层叠柔性材料相同的方式被模塑注入到橡胶中。
图2a解说了根据本公开某些方面的多频带天线的外壳设计。如图2a中所示，多频带天线200可位于两个分开的外壳即202和204中。在该示例中，接地平面位于外壳202中，扩展接地平面和天线臂位于外壳204中。热塑性弹性体材料可用于该多频带天线的外壳204。根据本公开的某些方面，热塑性弹性体材料的介电常数可在2.0–3.5的范围中；并且热塑性弹性体材料的损耗因数可在0.005-0.019的范围中。其他材料可用于外壳204，包括但不限于，santoprene（山都平）101-80（也称为热塑性硫化胶）、聚丙烯、聚苯乙烯。使扩展接地平面和天线臂位于多频带天线200的侧翼中是有益的，从而在外壳202外部扩展该天线的尺寸。以此方式，该设计使多频带天线200的刚性结构的尺寸减小为中间部分（202），并且仍提供了相对较大尺寸的多频带天线以达成该天线的较高辐射性能。
图2b解说了根据本公开某些方面的多频带天线的另一外壳设计。如图2b中所示，多频带天线210可位于三个分开的外壳即212、214和216中。在该示例中，接地平面位于外壳212中，扩展接地平面位于外壳214中，以及天线臂位于外壳216中。另外，本公开的多频带天线可具有曲形翼，以使得能在该多频带天线与宠物或人体表面之间创建标示为距离d的分隔。根据一些方面，该分隔距离可在1到15毫米（mm）的范围中。在多频带天线与宠物或人体表面之间具有分隔是有益的。通过创建该分隔距离，由于宠物或人体的导电性造成的信号损耗可减小，这关联于图5a-5c来进一步讨论。
根据本公开的各方面，用于移动设备的多频带天线可佩戴在宠物项圈上并由此用于跟踪宠物的位置。在其他实施例中，用于移动设备的多频带天线可佩戴在人身上，包括但不限于衣领、手腕、脚踝、或腰带上。例如，该移动设备可由游乐园中的小孩佩戴，从而可监视小孩的位置。对于另一示例，该移动设备可由医院中的患者佩戴，从而可监视患者的位置。
注意，图1b、图1d、图2a、图2b及其相应描述提供了：用于提供位于第一外壳中的接地平面的装置，用于提供位于第二外壳中的接地平面扩展的装置，以及用于提供位于第三外壳中的多个天线臂的装置。图1e、图4、图5a-5c及其相应描述提供了：用于将第一天线臂调谐成在第一频带中传达信号的装置，用于将第二天线臂调谐成在第二频带中传达信号的装置，以及用于将第三天线臂调谐成在第三频带中传达信号的装置。
图3解说了根据本公开某些方面的具有多频带天线的移动设备的框图。在移动设备300处，多频带天线302从基站接收已调制信号并将接收到的信号提供给调制解调器304的解调器（DEMOD）部分。解调器处理（例如，调理和数字化）接收到的信号并获得输入采样。解调器还对输入采样执行正交频分复用（OFDM）解调并提供所有副载波的频域收到码元。RX（接收）数据处理器306处理（例如，码元解映射、解交织、和解码）频域收到码元并将经解码数据提供给移动设备300的控制器/处理器308。
控制器/处理器308随后生成用于多频带天线移动设备300的各种类型的信令。TX（发射）数据处理器310生成信令码元、数据码元、和导频码元，它们可由调制解调器304的调制器（MOD）处理并经由多频带天线302传送给基站。另外，控制器/处理器308指导多频带天线移动设备300处的各种处理单元的操作。存储器312存储多频带天线移动设备300的程序代码和数据。
图4解说了根据本公开某些方面的回波损耗数据相对于频率的图示。在该示例中，多频带天线的接地平面、接地平面扩展、以及一个或更多个天线臂被调整成使该多频带天线将操作的每个期望频率范围中的回波损耗数据最小化。多频带天线辐射元件包括并联的多个铜迹线，使得该天线针对多个频带进行操作，因为每个铜迹线可通过调整该迹线的长度和其他维度而被调谐成用于特定频带。一般而言，较长的铜迹线对应于较低的工作频率。然而，当多个铜迹线彼此紧邻地定位时，不同的铜迹线之间可能存在耦合效应。为了设计具有多个天线臂的天线，可调整每个铜迹线之间的分隔（间隙）、每个铜迹线的长度、以及每个铜迹线的宽度以达成期望结果。注意，该分隔会影响天线的电容，而长度和宽度会影响天线的电感。当迹线之间的距离较小时，这些迹线之间的电容就较高。当迹线的长度较长或迹线的宽度较大时，该迹线的电感就较高。为了设计多频带天线，可调整铜迹线之间的分隔、每个铜迹线的长度和宽度以达成期望的天线性能。
如图4中所示，回波损耗数据在记号1和3之间低于-6dB，其涵盖了蜂窝小区和ISM频带的频率范围；回波损耗数据在记号4处低于-6dB，这是GPS频带的工作频率；回波损耗数据在记号5和6之间约为-9dB，其涵盖了PCS频带的频率范围。
图5a解说了根据本公开某些方面的图1c的多频带天线在蜂窝和ISM频带中的天线效率。如图5a中所示，纵轴表示以dB测量的多频带天线的天线效率，以及横轴表示以MHz计的多频带天线的发射频率。上面一条线表示多频带天线在自由空间中的效率，而下面一条线表示跟随于模拟宠物或人头（也称为虚构头部）的多频带天线的效率。在该示例中，多频带天线在自由空间中的效率可优于-2.5dB；而跟随于模拟宠物或人头的多频带天线的效率可约为-10dB。
图5b解说了根据本公开某些方面的图1c的多频带天线在GPS频带中的天线效率。类似于图5a，纵轴表示以dB测量的多频带天线的天线效率，以及横轴表示以MHz计的多频带天线的发射频率。上面一条线表示多频带天线在自由空间中的效率，而下面一条线表示跟随于模拟宠物或人头的多频带天线的效率。在该示例中，多频带天线在自由空间中的效率可优于-1.5dB；而跟随于模拟宠物或人头的多频带天线的效率可几乎在-7dB到-7.5dB之间。
图5c解说了根据本公开某些方面的图1c的多频带天线在PCS频带中的天线效率。类似于图5a，纵轴表示以dB测量的多频带天线的天线效率，以及横轴表示以MHz计的多频带天线的发射频率。上面一条线指示多频带天线在自由空间中的效率，而下面一条线指示跟随于模拟宠物或人头的多频带天线的效率。在该示例中，多频带天线在自由空间中的效率可优于-1.5dB；而跟随于模拟宠物或人头的多频带天线的效率可约为-8dB。
本文中所描述的方法体系取决于应用可藉由各种手段来实现。例如，这些方法体系可以在硬件、固件、软件、或其组合中实现。对于硬件实现，处理单元可以在一个或多个专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、数字信号处理器件（DSPD）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子器件、设计成执行本文所描述功能的其他电子单元、或其组合内实现。在本文中，术语“控制逻辑”涵盖由软件、硬件、固件、或组合实现的逻辑。
对于固件和/或软件实现，这些方法体系可以用执行本文中所描述功能的模块（例如，规程、函数等等）来实现。有形地包含指令的任何机器可读介质可用于实现本文中所描述的方法体系。例如，软件代码可被存储在存储器中并由处理单元来执行。存储器可被实现在处理单元内，或处理单元之外。如本文所使用的，术语“存储器”是指任何类型的长期、短期、易失性、非易失性、或其他存储设备，并且不被限定于任何特定类型的存储器或存储器数目、或记忆存储于其上的介质的类型。
如果在固件和/或软件中实现，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上。示例包括用数据结构编码的计算机可读介质和用计算机程序编码的计算机可读介质。计算机可读介质可采取制品的形式。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或可被用来存储指令或数据结构形式的合需程序代码且可被计算机访问的任何其他介质；如本文所用的盘（disk）和碟（disc）包括压缩碟（CD）、激光碟、光碟、数字通用碟（DVD）、软盘和蓝光碟，其中盘（disk）常常磁学地再现数据而碟（disc）用激光光学地再现数据。以上组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
除了存储在计算机可读介质上，指令和/或数据还可作为包括在通信装置中的传输介质上的信号来提供。例如，通信装置可包括具有指示指令和数据的信号的收发机。指令和数据被配置成致使一个或更多个处理器实现权利要求中概括的功能。即，通信装置包括具有指示用以执行所公开功能的信息的信号的传输介质。在第一时间，通信装置中所包括的传输介质可包括用以执行所公开功能的信息的第一部分，而在第二时间，通信装置中所包括的传输介质可包括用以执行所公开功能的信息的第二部分。
本公开可结合诸如无线广域网（WWAN）、无线局域网（WLAN）、无线个域网（WPAN）等各种无线通信网络来实现。术语“网络”和“系统”常被可互换地使用。术语“位置”和“定位”常被可互换地使用。WWAN可以是码分多址（CDMA）网络、时分多址（TDMA）网络、频分多址（FDMA）网络、正交频分多址（OFDMA）网络、单载波频分多址（SC-FDMA）网络、长期演进（LTE）网络、WiMAX（IEEE802.16）网络等等。CDMA网络可实现诸如cdma2000、宽带CDMA（W-CDMA）等一种或多种无线电接入技术（RAT）。Cdma2000包括IS-95、IS-2000和IS-856标准。TDMA网络可实现全球移动通信系统（GSM）、数字高级移动电话系统（D-AMPS）、或其它某种RAT。GSM和W-CDMA在来自名为“第三代伙伴项目”（3GPP）的联盟的文献中描述。Cdma2000在来自名为“第三代伙伴项目2”（3GPP2）的联盟的文献中描述。3GPP和3GPP2文献是公众可获取的。WLAN可以是IEEE802.11x网络，并且WPAN可以是蓝牙网络、IEEE802.15x、或其他某种类型的网络。这些技术也可结合WWAN、WLAN和/或WPAN的任何组合来实现。
移动站指诸如蜂窝或其他无线通信设备、个人通信系统（PCS）设备、个人导航设备（PND）、个人信息管理器（PIM）、个人数字助理（PDA）、膝上型设备或能够接收无线通信和/或导航信号的其他合适的移动设备之类的设备。术语“移动站”还旨在包括诸如藉由短程无线、红外、有线连接、或其他连接与个人导航设备（PND）通信的设备——不管卫星信号接收、辅助数据接收、和/或位置相关处理是发生在该设备处还是在PND处。而且，“移动站”旨在包括能够诸如经由因特网、Wi-Fi、或其他网络与服务器通信的所有设备，包括无线通信设备、计算机、膝上型计算机等，而不管卫星信号接收、辅助数据接收、和/或位置相关处理是发生在该设备处、服务器处、还是与网络相关联的另一个设备处。以上的任何可操作的组合也被认为是“移动站”。
关于某物是“最优化”、“必需”的指定或其他指定并不指示当前公开仅适用于被最优化的系统、或者其中存在“必需”要素（或由于其他指定的其他限制）的系统。这些指定仅指代特定描述的实现。当然，许多实现都是可能的。这些技术可与除本文所讨论之外的其他协议——包括开发中或有待开发的协议——联用。
本公开的某些方面已公开了用于跟踪设备的多频带天线。具有跟踪设备或不具有跟踪设备的天线可附连至对象或经由中间物附连至对象，例如人或宠物。中间物的示例有宠物项圈或腕带。多频带天线可以是三频带或更多频带的天线。该频带可在数个不同频率上操作，例如包括蜂窝频带（824-894MHz）、GPS频带（1565-1585MHz）、PCS频带（1850-1990MHz）、或ISM频带（902-928MHz）。频带的频率也可取决于技术而变化。跟踪设备可以是LDC、GPS、或InGeo。天线可由具有嵌入式柔性版电路的santoprene外壳。其他材料可包括，但不限于，热塑性弹性体、聚酰亚胺薄膜、或铜箔。在一个示例中，天线设计是柔性类型的天线，其中天线图案被蚀刻在层压柔性版上，该层压柔性版可被模塑注入到热塑性弹性体中。
相关领域的技术人员将认识到，可使用所公开的实施例的许多可能的修改和组合，而同时仍然采用相同的基本机制和方法体系。为解释目的，以上描述是参照特定实施例来撰写的。然而，以上的解说性讨论并非旨在穷举或将本发明限于所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变型都是可能的。这些实施例被选择和描述以解释本公开及其实际应用的原理，并且使本领域技术人员能够连同各种适于所构想的特定用途的修改一起最好地利用本公开和各种实施例。

Claims (41)

1.一种多频带天线，包括：
接地平面；
接地平面扩展；以及
多个天线臂，其中所述接地平面、所述接地平面扩展、以及所述多个天线臂被配置成在多个频带中传达信号，并且其中所述接地平面和所述接地平面扩展具有与所述多个频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度。
2.如权利要求1所述的多频带天线，其特征在于，
所述接地平面和所述接地平面扩展直接连接。
3.如权利要求1所述的多频带天线，其特征在于，
所述接地平面和所述接地平面扩展通过一个或更多个可控连接器彼此耦合，其中所述一个或更多个可控连接器被配置成将所述接地平面扩展与所述接地平面连接或断开。
4.如权利要求1所述的多频带天线，其特征在于，所述多个天线臂包括：
第一天线臂，配置成在第一频带中传达信号；
第二天线臂，配置成在第二频带中传达信号；以及
第三天线臂，配置成在第三频带中传达信号。
5.如权利要求4所述的多频带天线，其特征在于，
所述第一频带包括蜂窝和ISM频带，并且所述第一天线臂具有与所述蜂窝和ISM频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度；
所述第二频带包括GPS频带，并且所述第二天线臂具有与所述GPS频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度；以及
所述第三频带包括PCS频带，并且所述第三天线臂具有与所述PCS频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度。
6.如权利要求4所述的多频带天线，其特征在于，
所述第一天线臂大致具有第一U形，其第一段大约为24.58mm的长度和1.98mm的宽度，其第二段大约为17.98mm的长度和2.22mm的宽度，以及其第三段大约为18.69mm的长度和1.98mm的宽度；
所述第二天线臂大致具有第二U形，其第一段大约为18.19mm的长度和1.20mm的宽度，其第二段大约为12.36mm的长度和1.61mm的宽度，以及其第三段大约为10.72mm的长度和1.20mm的宽度；
所述第三天线臂大致具有矩形形状，其大约为12.30mm的长度和6.39mm的宽度；以及
其中所述多个天线臂具有大致为矩形形状的基座，其大约为8.98mm的长度和7.73mm的宽度。
7.如权利要求1所述的多频带天线，其特征在于，
其中所述接地平面、所述接地平面扩展、以及所述多个天线臂是通过在塑料或橡胶载体中的至少一者上涂敷导电墨水来制作的。
8.如权利要求1所述的多频带天线，其特征在于，
其中所述接地平面、所述接地平面扩展、以及所述多个天线臂是用热熔至塑料载体或模塑注入到橡胶载体中的金属冲压件来制作的。
9.如权利要求1所述的多频带天线，其特征在于，
所述接地平面位于第一外壳中；所述接地平面扩展和所述多个天线臂位于第二外壳中。
10.如权利要求9所述的多频带天线，其特征在于，
所述第一外壳包括印刷电路板，并且所述多频带天线的所述接地平面被用作所述印刷电路板的附加屏蔽。
11.如权利要求9所述的多频带天线，其特征在于，
所述第一外壳包括印刷电路板，其中所述印刷电路板的接地平面被用作所述多频带天线的所述接地平面的一部分。
12.如权利要求9所述的多频带天线，其特征在于，所述第二外壳被配置成在所述多频带天线与用户之间创建分隔。
13.如权利要求9所述的多频带天线，其特征在于，
所述接地平面、所述接地平面扩展以及所述多个天线臂被蚀刻在柔性材料上；其中所述柔性材料的包括所述接地平面的第一部分被放入所述第一外壳中；所述柔性材料的包括所述接地平面扩展的第二部分以及所述柔性材料的包括所述多个天线臂的第三部分被模塑到所述第二外壳的热塑性弹性体中。
14.如权利要求1所述的多频带天线，其特征在于，
所述接地平面位于第一外壳中，所述接地平面扩展位于第二外壳中，以及所述多个天线臂位于第三外壳中。
15.如权利要求14所述的多频带天线，其特征在于，所述第二外壳和第三外壳被配置成在所述多频带天线与用户之间创建分隔。
16.如权利要求14所述的多频带天线，其特征在于，
所述接地平面、所述接地平面扩展以及所述多个天线臂被蚀刻在柔性材料上；其中所述柔性材料的包括所述接地平面的第一部分被放入所述第一外壳中，所述柔性材料的包括所述接地平面扩展的第二部分被模塑到所述第二外壳的热塑性弹性体中，以及所述柔性材料的包括所述多个天线臂的第三部分被模塑到所述第三外壳的热塑性弹性体中。
17.一种移动设备，包括：
多频带天线，其被配置成在多个频带中传达信号，其中所述多频带天线包括接地平面、接地平面扩展、以及多个天线臂，并且其中所述接地平面和所述接地平面扩展具有与所述多个频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度；
调制解调器（调制器和解调器），其被配置成调制信号以用于传输以及解调从基站接收到的信号；以及
控制器，其被配置成控制使用所述多频带天线和所述调制解调器进行的信号通信。
18.如权利要求17所述的移动设备，其特征在于，
所述接地平面和所述接地平面扩展直接连接。
19.如权利要求17所述的移动设备，其特征在于，
所述接地平面和所述接地平面扩展通过一个或更多个可控连接器彼此耦合，其中所述一个或更多个可控连接器被配置成将所述接地平面扩展与所述接地平面连接或断开。
20.如权利要求17所述的移动设备，其特征在于，所述多个天线臂包括：
第一天线臂，配置成在第一频带中传达信号；
第二天线臂，配置成在第二频带中传达信号；以及
第三天线臂，配置成在第三频带中传达信号。
21.如权利要求20所述的移动设备，其特征在于：
所述第一频带包括蜂窝和ISM频带，并且所述第一天线臂具有与所述蜂窝和ISM频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度；
所述第二频带包括GPS频带，并且所述第二天线臂具有与所述GPS频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度；以及
所述第三频带包括PCS频带，并且所述第三天线臂具有与所述PCS频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度。
22.如权利要求17所述的移动设备，其特征在于，
其中所述接地平面、所述接地平面扩展、以及所述多个天线臂是通过在塑料或橡胶载体中的至少一者上涂敷导电墨水来制作的。
23.如权利要求17所述的移动设备，其特征在于，
其中所述接地平面、所述接地平面扩展、以及所述多个天线臂是用热熔至塑料载体或模塑注入到橡胶载体中的金属冲压件来制作的。
24.如权利要求17所述的移动设备，其特征在于，
所述接地平面位于第一外壳中；所述接地平面扩展和所述多个天线臂位于第二外壳中。
25.如权利要求24所述的移动设备，其特征在于，
所述第一外壳包括印刷电路板，其中所述印刷电路板的接地平面被用作所述多频带天线的所述接地平面的一部分。
26.如权利要求24所述的移动设备，其特征在于，所述第二外壳被配置成在所述多频带天线与用户之间创建分隔。
27.如权利要求24所述的移动设备，其特征在于：
所述接地平面、所述接地平面扩展以及所述多个天线臂被蚀刻在柔性材料上；其中所述柔性材料的包括所述接地平面的第一部分被放入所述第一外壳中；所述柔性材料的包括所述接地平面扩展的第二部分以及所述柔性材料的包括所述多个天线臂的第三部分被模塑到所述第二外壳的热塑性弹性体中。
28.如权利要求17所述的移动设备，其特征在于，
所述移动设备佩戴在以下至少一者上：衣领、手腕、脚踝、以及腰带。
29.如权利要求17所述的移动设备，其特征在于，
所述移动设备被用于监视医院中的患者的位置、公园中的小孩的位置、学校中的小孩的位置、或宠物的位置。
30.一种用于创建多频带天线的方法，包括：
提供接地平面；
提供接地平面扩展；以及
提供多个天线臂，其中所述接地平面、所述接地平面扩展、以及所述多个天线臂被配置成在多个频带中传达信号，并且其中所述接地平面和所述接地平面扩展具有与所述多个频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述接地平面和所述接地平面扩展直接连接。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使用一个或更多个可控连接器来耦合所述接地平面和所述接地平面扩展，其中所述一个或更多个可控连接器被配置成将所述接地平面扩展与所述接地平面连接或断开。
33.如权利要求30所述的方法，其特征在于，提供所述多个天线臂包括：
将第一天线臂调谐成在第一频带中传达信号；
将第二天线臂调谐成在第二频带中传达信号；以及
将第三天线臂调谐成在第三频带中传达信号。
34.如权利要求30所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在塑料或橡胶载体中的至少一者上涂敷导电墨水以形成所述接地平面、所述接地平面扩展、以及所述多个天线臂。
35.如权利要求30所述的方法，其特征在于，进一步包括：
用热熔至塑料载体或模塑注入到橡胶载体中的金属冲压件来形成所述接地平面、所述接地平面扩展、以及所述多个天线臂。
36.如权利要求30所述的方法，其特征在于，
所述接地平面位于第一外壳中；所述接地平面扩展和所述多个天线臂位于第二外壳中。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述第一外壳中的印刷电路板的接地平面用作所述多频带天线的所述接地平面的一部分。
38.如权利要求36所述的方法，其特征在于，进一步包括：
形成所述第二外壳以在所述多频带天线与用户之间创建分隔。
39.如权利要求36所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在柔性材料上蚀刻所述接地平面、所述接地平面扩展以及所述多个天线臂；
将所述柔性材料的包括所述接地平面的第一部分放入所述第一外壳中；以及
将所述柔性材料的包括所述接地平面扩展的第二部分以及所述柔性材料的包括所述多个天线臂的第三部分模塑到所述第二外壳的热塑性弹性体中。
40.一种多频带天线，包括：
用于提供接地平面的装置；
用于提供接地平面扩展的装置；以及
用于提供多个天线臂的装置，其中所述接地平面、所述接地平面扩展、以及所述多个天线臂被配置成在多个频带中传达信号，并且其中所述接地平面和所述接地平面扩展具有与所述多个频带中的频率的大约四分之一波长成比例的长度。
41.如权利要求40所述的多频带天线，其特征在于，所述用于提供多个天线臂的装置包括：
用于将第一天线臂调谐成在第一频带中传达信号的装置；
用于将第二天线臂调谐成在第二频带中传达信号的装置；以及
用于将第三天线臂调谐成在第三频带中传达信号的装置。
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