CN104756314A - 可重构天线 - Google Patents

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Abstract

本发明属于可重构天线。天线包括安装在支撑衬底上的不平衡天线和平衡天线，其中，平衡天线和不平衡天线均位于衬底的同一端。天线可以被配置为在便携式设备中使用的底盘天线或者被配置为用于多输入多输出(MIMO)应用。

Description

可重构天线
技术领域
本发明涉及一种可重构天线。特别地，但不排他地，本发明涉及一种可重构的多输入多输出(MlMO)天线，其在便携式电子设备如移动电话、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)或无线电中使用。
背景技术
利用多个天线同时作为发射器和接收器的多输入多输出(MIMO)无线系统已经吸引了越来越多的关注，这是由于其在充满多路径的环境下提高能力的潜力。这样的系统可以用于通过使用多路径传播而无需额外的频谱要求来使增强的通信性能(亦即提高的信号质量和可靠性)成为可能。这已经成为实现关于2G和3G通信标准的高数据率通信的公知的和经常使用的解决方案。对于室内无线应用如路由器设备，外部偶极子和单极子天线被广泛应用。在这种情况下，高增益、全向的偶极子阵列和直排天线是最受欢迎的。然而，在市场上极少有具有MIMO能力的便携式设备。这个的主要原因是，当使几种辐射体在便携设备中聚集时，天线的小分配空间限制了在每个辐射体之间提供适当的绝缘的能力。
申请人已经在WO2012/072969中描述了第一个可重构MIMO天线。在所描述的实施例中，天线包括位于印刷电路板(PCB)的第一端的平衡天线(balanced antenna)和位于PCB的相对的第二端的二端口底盘天线(chassis-antenna)。然而，在某些应用中，这种配置可能不理想甚至不实用，这是因为它需要两个单独的区域，在这两个单独的区域中来安置每个天线。然而，如上所述，选择这个间距以在每个天线结构之间提供适当的绝缘。
因此，本发明的一个目的是要提供有助于解决上述问题的可重构天线。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种可重构天线，包括：安装在支撑衬底上的不平衡天线和平衡天线；其中，平衡天线和不平衡天线都位于衬底的同一端。
因此本发明的实施例提供了一种可重构天线，其位于支撑衬底(如PCB)的一端，并且因此很容易地集成到小型便携式设备(如传统的移动电话)中。例如当与在WO2012/072969中的可重构MIMO天线相比较时，天线本身可以有小的、低的外形，并且可以相对便宜地来制造。天线也可以提供良好的性能(亦即高效率和增益)、降低的特定吸收率(SAR)、广泛的频率覆盖范围以及每个辐射体之间的高绝缘。
平衡天线和/或不平衡天线可以是非谐振的。例如，不平衡天线可以包括非谐振元件，其针对由衬底形成或在衬底上形成的接地平面而被馈电。与此形成对照，平衡天线可以针对其自身而被馈电。
天线可以进一步包括一个或多个匹配电路，其被布置为将平衡天线和/或不平衡天线调整到期望的工作频率。例如，天线可以被配置为覆盖以下中的一个或多个：DVB-H、GSM710、GSM850、GSM900、GSM1800、PCS1900、GPS1575、UMTS2100、WiFi、蓝牙、LTE、LTA以及4G频带。
在某些实施例中，不平衡天线(如非谐振元件)可以邻近于平衡天线的至少一部分、至少部分地被平衡天线的至少一部分包围、位于平衡天线的至少一部分的覆盖区内或与平衡天线的至少一部分横向对准。
平衡天线和不平衡天线可以配备基本上位于中心的馈线。这有利于确保天线具有高性能。
支撑衬底可以由印刷电路板(PCB)构成。
不平衡天线可以包括蚀刻到衬底上的至少一部分。可替代地，不平衡天线可以包括在附接到衬底的单独结构上设置的至少一部分。
不平衡天线的形状和结构没有特别的限制，并且可为特定的应用和/或所期望的性能标准而设计。类似地，平衡天线的形状和结构没有特别的限制，可为特定的应用和/或所期望的性能标准而设计。
在一个实施例中，不平衡天线可以是矩形的。在另一实施例中，不平衡天线可以是支架形状的，例如具有基本上平行于衬底的第一元件和基本上垂直于衬底的第二元件。
在一个实施例中，平衡天线可以包括两个面向内的L形臂。在其它实施例中，平衡天线可以是支架形状的(如每个臂具有至少一个垂直元件)或者由印刷偶极子构成。
平衡天线可以位于衬底之上或者衬底的周围(亦即衬底的外部)。在某些实施例中，衬底可以大体上是矩形的，但具有位于平衡天线下方的开口。
平衡天线和不平衡天线可以设置在衬底的相对表面上(尽管仍在其同一端)。在某些实施例中，平衡天线和不平衡天线可以仅以衬底的厚度横向分离。
衬底可以具有印刷在其第一表面上的接地平面。不平衡天线也可以设置在第一表面上，并且可以通过间隙与接地平面分隔开。
可以为平衡天线和不平衡天线中的每个提供多个匹配电路。不同的操作模式可以通过选择用于平衡天线和/或不平衡天线的不同匹配电路而可用。
可以提供开关以选择用于特定操作模式(亦即一个或多个特定的频带)所期望的匹配电路。
每个匹配电路可以包括至少一个可变电容器以基于特定频率范围调整相关的平衡天线或不平衡天线的频率。可变电容器可以由带开关的多个固定电容器、变容管(varactor)或MEM电容器构成。
与不平衡天线相关的匹配电路可以耦合到第一信号端口，而与平衡天线相关的匹配电路可以耦合到第二信号端口。
每个信号端口和/或匹配电路可以与不同的极化相关。例如，在期望的工作频率上，每个端口/匹配电路之间可以设置90度的相位差。
天线可以进一步包括控制系统，其连接到每个端口，并且包括用于选择期望的操作模式的控制装置。
衬底可以是任何合适的尺寸，并且在一个实施例中，可以具有约116×40平方毫米的表面积，以便它可以很容易地容纳在一个传统的移动设备中。将理解的是，衬底的厚度不受限制，但将通常是几毫米(如1毫米、1.5毫米、2毫米或2.5毫米)厚。
本发明的可重构天线可以被配置为在便携式设备中使用的底盘天线。天线可以被配置用于多输入多输出(MIMO)应用。
附图说明
现在将参照附图对本发明的某些实施例进行描述，在附图中：
图1A示出了根据本发明的第一实施例的安装在PCB上的天线的顶部透视图；
图1B示出了在图1A中所示的天线和PCB的底部透视图；
图1C示出了在图1A中所示的天线和PCB的放大的端部透视图；
图2示出了与图1A至图1C的天线相关的电路的框图；
图3示出了图示用于图2的天线中的非谐振元件的匹配电路布置的电路图；
图4示出了图示用于图2的天线中的平衡天线的匹配电路布置的电路图；
图5示出了图1A至图4的天线在模式1(亦即当选择匹配电路和并且可变电容器变化时)操作时的回波损耗与频率的曲线图；
图6示出了图1A至图4的天线在模式2(亦即当选择匹配电路和时)操作时的回波损耗与频率的曲线图；
图7示出了图1A至图4的天线在模式3(亦即当选择匹配电路和时)操作时的回波损耗与频率的曲线图；
图8示出了包括支架形状的非谐振元件和“半支架”形状的平衡天线的本发明的第二实施例的放大的底面透视图；
图9示出了包括比在图1B中所示的非谐振元件更窄的非谐振元件的本发明的第三实施例的放大的底面透视图；
图10示出了包括印刷偶极子平衡天线的本发明的第四实施例的放大的顶部透视图；
图11示出了包括L形的印刷偶极子平衡天线的本发明的第五实施例的放大的顶部透视图；
图12示出了包括设置在PCB外部周围的平衡天线的本发明的第六实施例的放大的顶部透视图；
图13A示出了根据本发明的第七实施例的天线的顶部透视图，该第七实施例包括在图11中所示的平衡天线和在图9中所示的非谐振元件；
图13B示出了在图13A中所示的天线的底面透视图；
图13C示出了在图13A中所示的天线的放大的端部底面透视图；
图14示出了当每个端口连接到非优化的匹配电路并且端口之间的绝缘不佳时，图1A至图2的天线的回波损耗与频率的曲线图；
图15A示出了当端口1按照在图14中所图示的操作时的辐射模式；
图15B示出了当端口2按照在图14中所图示的操作时的辐射模式；
图16示出了当每个端口连接到优化的匹配电路并且端口之间的绝缘良好时，图1A至图2的天线的回波损耗与频率的曲线图；
图17A示出了当端口1按照在图16中所图示的操作时的辐射模式；
图17B示出了当端口2按照在图16中所图示的操作时的辐射模式；
图18A示出了根据本发明的又一实施例的天线的顶部透视图，该天线类似于图1A中所示的，但其中，平衡天线连接到浮动接地平面；
图18B示出了在图18A中的天线的后视图；
图19A示出了根据本发明的又一实施例的天线的顶部透视图，该天线类似于图13A至图13C中所示的，但其中，平衡天线的对称臂中的一个构成了用于另一对称臂的浮动接地平面；
图19B示出了在图19A中的天线的后视图；以及
图20示出了用于图19A和图19B的天线的匹配电路布置。
具体实施方式
参考图1A、图1B和图1C，示出了根据本发明的第一实施例的安装在PCB 12上的天线10。天线10包括：平衡天线14，其安装在PCB 12的第一表面16上；以及不平衡天线，其采用非谐振元件18的形式安装在PCB 12的相对的第二表面20上。平衡天线14和非谐振元件18均位于PCB 12的相同端22。
平衡天线14包括两个面向内的平面上的L形臂24，其安装在PCB12之上并且平行于PCB 12的平面。如在图1C中所最佳图示的，每个臂24以其外缘安装在直角支撑部26上，直角支撑部26从PCB 12的长的边缘延伸，经过PCB 12的端22并且朝向端22的中心。换言之，平衡天线14悬挂在PCB 12的端22周围的U形开口的上方。值得注意的是，支撑部26和臂24不在端22的中心接触，而是限定了在它们之间的间隙28。两个馈线30(其从第一表面16延伸)设置为向着平衡天线14的中心，其每一个在间隙28的每一侧，分别供给每个臂24。
非谐振元件18由蚀刻在PCB 12的端22上的矩形金属构成，矩形金属被平衡天线14包围。然而，如在图1B中所示，非谐振元件18停止在U形开口的短端，并且在非谐振元件18和构成接地平面34的第二表面20的其余部分之间设置有间隙32。尽管未示出，非谐振元件18设置中心馈线。
图2示出了与天线10相关的电路的框图。因此，可以看出，非谐振元件18通过端口1经由匹配电路40供给，而平衡天线14通过端口2经由匹配电路42供给。如以下将解释的，外部匹配电路40、42被要求实现宽的工作频率范围。
图3示出了图示用于非谐振元件18的匹配电路40的电路图。在这个实施例中，匹配电路40包括符号为和的三种替代的匹配电路，可以单独对其选择以提供三种不同的操作模式(分别为模式1、模式2和模式3)。因此，每个匹配电路和可以通过开关经由(未示出的)控制系统来进行选择，以使得端口1经由所期望的匹配电路连接到非谐振元件18，以提供期望的操作模式。在所示的实施例中，匹配电路被选，并且非谐振元件18被配置为在模式1下操作。
匹配电路包括第一电感器其并联连接到可变电容器然后，可变电容器连接到第二电感器匹配电路包括第一电感器其并联连接到第一电容器第一电容器并联连接到第二电感器并且第一电容器串联连接到第二电容器然后第二电容器并联连接到第三电感器匹配电路包括：第一电容器其并联连接到第一电感器然后第一电感器并联连接到第二电容器
图4示出了图示用于平衡天线14的匹配电路布置42的电路图。在这个实施例中，匹配电路42包括符号为和的三种替代的匹配电路，可以对其单独进行选择以提供三种不同的操作模式(分别为模式1、模式2和模式3)。因此，每个匹配电路和可以通过开关经由(未示出的)控制系统来进行选择，以使得端口2经由期望的匹配电路连接到平衡天线14，以提供所期望的操作模式。在所示的实施例中，匹配电路被选，并且平衡天线14被配置为在模式1下操作。
匹配电路包括分流器其将来自端口2的信号分割为第一分支和第二分支。第一分支包括第一电容器其并联连接到第一电感器并且第一电容器串联连接到第二(可变)电容器和第二电感器第二分支包括第三电感器其并联连接到第四电感器并且第三电感器串联连接到第三(可变)电容器和第五电感器
匹配电路包括分流器其将来自端口2的信号分割为第一分支和第二分支。第一分支包括第一电容器其并联连接到第二电容器并且第一电容器串联连接到第三电容器第二分支包括第一电感器其并联连接到第四电容器并且第一电感器串联连接到第五电容器
匹配电路包括分流器其将来自端口2的信号分割为第一分支和第二分支。第一分支包括第一串联电感器。第二分支包括第一电容器其并联连接到第二电感器并且第一电容器串联连接到第三电感器
概括地说，在匹配电路中有一个可变电容器，而在匹配电路中有两个可变电容器。这些可变电容器可以包括几个带开关的固定电容器、变容管(varactor)、MEM电容器等等。
图3和图4的匹配电路被设计为覆盖三个LTE频带(亦即698MHz至960MHz、1710MHz至2170MHz以及2300MHz至2690MHz)以及其它公共需求的频率范围。更具体地，在模式1(亦即选择匹配电路和)下运行时，端口1和端口2可以覆盖从698MHz至960MHz以及GSM710、GSM850和GSM900的LTE低频带。当在模式2(亦即选择匹配电路和)下运行时，端口1和端口2可以覆盖从1710MHz至2170MHz以及UMTS2100的LTE中频带。当在模式3(亦即选择匹配电路和)下运行时，端口1可以覆盖2300MHz至2690MHz、WiFi和蓝牙的LTE高频带，而端口2可以覆盖2500MHz至2690MHz的LTE高频带的大部分。将理解的是，可以通过包含额外的匹配电路来覆盖其它频带，其中通过开关来选择额外的匹配电路以提供进一步的操作模式。
图5示出了在模式1(亦即当选择匹配电路和并且可变电容变化时)下操作时，图1A至图4的天线的回波损耗与频率的曲线图。因此，通过改变电容值，可以调整端口1和端口2的谐振频率以覆盖约698MHz至960MHz之间的频带，其中在操作频带上有至少37dB的绝缘。
图6示出了图1A至图4的天线在模式2(亦即当选择匹配电路和时)下操作时的回波损耗与频率的曲线图。因此，可以覆盖约1710MHz至2170MHz之间的频率，其中在操作频带上有至少20dB的绝缘。
图7示出了图1A至图4的天线在模式3(亦即当选择匹配电路和时)下操作时的回波损耗与频率的曲线图。因此，可以覆盖约2300MHz至2690MHz之间的频率，其中在操作频带上有至少20dB的绝缘。
应注意的是，没有用于模式2和3的调谐电路，因此不需要使用可变电容器，这是因为具有固定部件的匹配电路可以覆盖期望的频带。
图8示出了根据本发明的第二实施例的天线50的放大的底面透视图。除了平衡天线54和非谐振元件52的结构略有不同以外，天线50基本上类似于图1A至图1C中所示的。更具体地，非谐振元件52是支架形状的，并且包括细长的垂直端部56，其沿着构成平面非谐振元件18的一部分的端22安装。此外，平衡天线54是“半支架”形状的，其中，用于L形臂24的支撑件58仅沿着PCB 12的长边缘设置，而没有向内朝向端22的中心延伸。
图9示出了根据本发明的第三实施例的天线60的放大的底面透视图。除了非谐振元件62大约是非谐振元件18的一半宽度以外，天线60基本上类似于图1A至图1C中所示的。因此，与在平衡天线14下方的U形开口的端部相比，间隙32更靠近端22。
图10示出了根据本发明的第四实施例的天线70的放大的顶部透视图。天线70基本上类似于图1A至图1C中所示的，除了以下以外：平衡天线72由印刷偶极子构成，印刷偶极子具有大体上中心的T形开口74和小的矩形开口76，其中T形开口74将偶极子的各个臂75分离，矩形开口76在每个臂24的末端、毗邻PCB 12的长边缘。在PCB 12中也没有开口。将注意的是，平衡天线72和PCB 12之间的距离将直接影响天线70的效率。因此，在PCB 12上方的适当距离处通过(未示出的)RohacellTM泡沫等等来支撑平衡天线72。
图11示出了根据本发明的第五实施例的天线80的放大的顶部透视图。天线80基本上类似于图1A至图1C中所示的，除了以下以外：平衡天线82由L形的印刷偶极子构成，以使得臂24不再安装在支撑部26上，而是通过(未示出的)泡沫支撑件等等安装在PCB 12的上方。
图12示出了根据本发明的第六实施例的天线90的放大的顶部透视图。天线90基本上类似于图1A至图1C中所示的，除了以下以外：平衡天线92设置在PCB 12的外侧的周围，并且在PCB 12中没有设置开口。按照图10和图11，平衡天线92通过(未示出的)泡沫支撑件等等安装到PCB 12。
图13A、图13B和图13C示出了根据本发明的第七实施例的天线100。天线100包括图11的平衡天线82和图9的非谐振元件62。在这个实施例中，平衡天线82与非谐振元件62之间的距离仅仅是PCB 12的厚度(亦即不设置额外支撑件)。
图14示出了当每个端口(端口1和端口2)分别连接到非优化的匹配电路40、42，并且端口之间的绝缘不佳(对于每个端口，在约732MHz的工作频率上约1dB)时，图1A至图2的天线的回波损耗与频率的曲线图。申请人已经确定的是，在这种情况下的不佳绝缘可以用与信号极化相关来作解释。图15A和图15B分别显示当按照在图14中所图示的操作时端口1和端口2的辐射模式。尽管每个端口的指向性略有不同，但是在每种情况下的极化是在同一平面(如所图示的ZX平面)上，并且可以认为，这导致了在图14中所示的绝缘不佳。
图16示出了当每个端口(端口1和端口2)分别连接到优化的匹配电路40、42，并且端口之间的绝缘良好(对于每个端口，在约732MHz的工作频率上超过40dB)时，图1A至图2的天线的回波损耗与频率的曲线图。图16中的高度绝缘可以用分别在图17A、图17B所示的用于两个端口的辐射模式来作解释。更具体地，图17A示出了端口1的极化是在ZX平面上和端口2的极化是在ZY平面上。因此，如图16中所示的，极化有大约90度的相位差，其导致了每个端口被高度绝缘。
因此申请人已经确定的是，端口之间的高度绝缘可以通过在工作频率上引入一个相对于来自每个端口的信号的极化的(如90度的)相位差来实现。他们也认为，与极化状态相比，匹配电路本身的性质和所使用的部件数量在绝缘方面远远不重要。作为以下事实的结果，高性能也是可能的：平衡天线与不平衡天线均位于PCB板的同一端，其中，不平衡天线位于平衡天线之下或者在平衡天线中间，两个天线的馈线布置在每个天线的中间，并且每个天线连接到各自的匹配电路。
图18A和图18B示出了根据本发明的又一实施例的天线110，该天线110类似于图1A中所示的，但其中，平衡天线14连接到浮动接地平面112。浮动接地平面112由位于PCB 12的第一表面16上的矩形金属片构成，矩形金属片通常在馈线30的下面的中央。尽管未示出，被配置为激励平衡天线14的对称臂24的匹配电路位于浮动接地平面112上。如图1B所示的，采用非谐振元件18形式的不平衡天线安装在PCB 12的相对第二表面20上。非谐振元件18连接到PCB 12上的匹配电路。如前面所解释的，用于平衡天线和不平衡天线的端口之间的高度绝缘是通过优化每个天线的匹配电路以提供在极化方向的90度的差别来实现的。天线110的电路设计和结果如在图2至图7中所示。
图19A和图19B示出了根据本发明又一实施例的天线120，该天线120类似于图13A至图13C中所示的，但其中，平衡天线82的对称臂122中的一个构成了用于另一对称臂122的浮动接地平面。尽管未示出，被配置为激励平衡天线82的匹配电路位于构成浮动接地平面的对称臂122上。关于图19B，非辐射元件62连接到PCB 12的接地平面34上的匹配电路。
图20示出了用于图19A和19B的天线120的匹配电路布置。因此，对称臂122中的一个和非谐振元件62经由单独的匹配电路124连接到单独的端口(端口1、端口2)。每个匹配电路124包括可变电容器C1和两个固定电感器L1和L2。计算在匹配电路124中的每个内的部件的值来优化天线120的回波损耗性能。当天线82和天线62均在同一垂直位置处(亦即在同一横向轴上)被馈入时实现在这种情况下的高度绝缘。
根据以上，本发明的实施例提供了一种可重构天线，其能够覆盖多个蜂窝服务如DVB-H、GSM710、GSM850、GSM900、GSM1800、PCS1900、GPS1575、UMTS2100、WiFi、蓝牙、LTE、LTA和4G频带。天线也适用于可能要求多分辨率频谱感知功能的认知无线电系统。因此，所提出的天线是用于要求多服务访问的便携式设备的最佳候选，并且特别适合于涉及小终端如智能手机、笔记本电脑和PDA的应用。
本领域的技术人员将认识到，可以不背离本发明的范围对上述实施例进行各种修改。特别地，关于一个实施例所描述的特征也可以结合到其它实施例中。

Claims (20)

1.一种可重构天线，包括：
平衡天线和不平衡天线，其安装在支撑衬底上，所述衬底可选地由印刷电路板构成；
其中，所述平衡天线和所述不平衡天线两者位于所述衬底的同一端。
2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述平衡天线和/或所述不平衡天线是非谐振的，并且可选地，其中，所述不平衡天线包括非谐振元件，其针对由所述衬底形成或在所述衬底上形成的接地平面而被馈电，而所述平衡天线针对其自身被馈电。
3.根据前述权利要求中任一项所述的天线，进一步包括：一个或多个匹配电路，其被布置为将所述平衡天线和/或所述不平衡天线调整到期望的操作频率，所述天线可选地被配置为覆盖以下中的一个或多个：DVB-H、GSM710、GSM850、GSM900、GSM1800、PCS1900、GPS1575、UMTS2100、Wi-Fi、蓝牙、LTE、LTA以及4G频带。
4.根据权利要求3所述的天线，其中，通过选择用于所述平衡天线和/或所述不平衡天线的不同匹配电路，不同的操作模式是可用的，可选地，提供开关以选择用于特定操作模式的期望的匹配电路。
5.根据权利要求3或4所述的天线，其中，每个匹配电路包括至少一个可变电容器以在特定频率范围之上调整相关的平衡天线或不平衡天线的频率，所述可变电容器可选地由具有开关的多个固定电容器、变容管或MEM电容器构成。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的天线，其中，与所述不平衡天线相关的一个或多个匹配电路耦合到第一信号端口，并且与所述平衡天线相关的一个或多个匹配电路耦合到第二信号端口，并且可选地，每个信号端口和/或每个匹配电路与不同的极化相关。
7.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述不平衡天线邻近于所述平衡天线的至少一部分、至少部分地被所述平衡天线的至少一部分包围、位于所述平衡天线的至少一部分的覆盖区内或与所述平衡天线的至少一部分横向对准。
8.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述平衡天线和所述不平衡天线设置有基本上位于中心的馈线。
9.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述不平衡天线包括蚀刻到所述衬底上的至少一部分和/或在附接到所述衬底的单独结构上设置的至少一部分。
10.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述不平衡天线是支架形状的，其具有基本上平行于所述衬底的第一元件和基本上垂直于所述衬底的第二元件。
11.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述平衡天线包括两个面向内的L形臂。
12.根据权利要求11所述的天线，其中，所述平衡天线是支架形状的，其中每个臂具有至少一个垂直元件。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的天线，其中，所述平衡天线由印刷偶极子构成。
14.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述衬底基本上是矩形的，但具有位于所述平衡天线下方的开口。
15.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述平衡天线和所述不平衡天线设置在所述衬底的相对表面上。
16.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述衬底具有印刷在所述衬底的第一表面上的接地平面，并且可选地所述不平衡天线也设置在所述第一表面上，并且通过间隙与所述接地平面分隔开。
17.根据权利要求28所述的天线，其中，以期望的操作频率在每个端口或匹配电路之间设置90度的相位差，所述天线可选地进一步包括控制系统，其连接到每个端口，并且包括用于选择期望的操作模式的控制装置。
18.根据前述权利要求中任一项所述的天线，被配置为在便携式设备中使用的底盘天线或者被配置用于多输入多输出(MIMO)应用。
19.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的天线的便携式电子设备。
20.一种参考附图、基本上如以上所描述的天线。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6313105B2 (ja) * 2014-04-18 2018-04-18 株式会社ブリヂストン 金属線材伸線加工用ダイスおよびその製造方法
GB2529885B (en) * 2014-09-05 2017-10-04 Smart Antenna Tech Ltd Multiple antenna system arranged in the periphery of a device casing
GB2529886A (en) * 2014-09-05 2016-03-09 Smart Antenna Technologies Ltd Reconfigurable multi-band antenna with four to ten ports
GB2532315B (en) * 2014-09-05 2019-04-17 Smart Antenna Tech Limited Compact antenna array configured for signal isolation between the antenna element ports
GB2529884B (en) 2014-09-05 2017-09-13 Smart Antenna Tech Ltd Reconfigurable multi-band antenna with independent control
GB2533358B (en) * 2014-12-17 2018-09-05 Smart Antenna Tech Limited Device with a chassis antenna and a symmetrically-fed loop antenna arrangement
GB201505910D0 (en) * 2015-04-07 2015-05-20 Smart Antenna Technologies Ltd Reconfigurable 4-port multi-band multi-function antenna with a grounded dipole antenna component
KR102621757B1 (ko) 2016-09-07 2024-01-08 삼성전자주식회사 무선 통신을 위한 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1207004A (zh) * 1997-05-09 1999-02-03 摩托罗拉公司 具有差分驱动多样化天线结构和驱动方法的无线电话
US20070024513A1 (en) * 2004-07-29 2007-02-01 Motohiko Sako Composite antenna device
CN101080850A (zh) * 2005-02-01 2007-11-28 安蒂诺瓦有限公司 平衡－不平衡天线
US20100220022A1 (en) * 2009-01-15 2010-09-02 Broadcom Corporation Multiple antenna high isolation apparatus and application thereof
WO2011124636A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 Pirelli Tyre S.P.A. A tyre sensor device
WO2012072969A1 (en) * 2010-11-29 2012-06-07 The University Of Birmingham Balanced antenna system

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5300936A (en) * 1992-09-30 1994-04-05 Loral Aerospace Corp. Multiple band antenna
GB9813130D0 (en) 1998-06-17 1998-08-19 Harada Ind Europ Limited Antenna assembly
US6329954B1 (en) 2000-04-14 2001-12-11 Receptec L.L.C. Dual-antenna system for single-frequency band
SE0004724D0 (sv) * 2000-07-10 2000-12-20 Allgon Ab Antenna device
CN1307743C (zh) 2001-02-26 2007-03-28 日本安特尼株式会社 多频率天线
JP2003309411A (ja) 2002-04-17 2003-10-31 Alps Electric Co Ltd 複合アンテナ
SE525659C2 (sv) * 2003-07-11 2005-03-29 Amc Centurion Ab Antenna device and portable radio communication device comprising such antenna device
DE20314442U1 (de) 2003-09-18 2003-11-20 Wilhelm Sihn Jr Gmbh & Co Kg Antennenanordnung für ein Kraftfahrzeug
US7239281B2 (en) 2005-04-06 2007-07-03 Yeoujyi Electronics Co., Ltd. Fin-shaped antenna apparatus for vehicle radio application
US7408511B2 (en) 2006-01-31 2008-08-05 Accton Technology Corporation MIMO antenna configuration
KR101119228B1 (ko) * 2006-04-27 2012-03-21 레이스팬 코포레이션 메타물질 구조에 기반한 안테나, 장치 및 시스템
US7492318B2 (en) 2007-02-15 2009-02-17 Laird Technologies, Inc. Mobile wideband antennas
JP2008219661A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Toshiba Corp アンテナ装置
JP5206672B2 (ja) 2007-04-10 2013-06-12 日本電気株式会社 マルチビームアンテナ
US8866691B2 (en) * 2007-04-20 2014-10-21 Skycross, Inc. Multimode antenna structure
DE102008043632A1 (de) 2008-11-11 2010-05-12 Robert Bosch Gmbh Antenneneinrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Antenneneinrichtung
KR101066407B1 (ko) 2009-03-19 2011-09-23 주식회사 에이스테크놀로지 차량용 안테나
KR20100115171A (ko) 2009-04-17 2010-10-27 현대자동차주식회사 차량용 통합 안테나 및 그 제작방법
EP2348576A1 (de) 2010-01-15 2011-07-27 Delphi Technologies, Inc. Antennenmodul
KR101192298B1 (ko) 2011-01-25 2012-10-17 인팩일렉스 주식회사 샤크핀 통합형 안테나
EP2495807B1 (en) 2011-03-03 2016-09-14 Nxp B.V. Multiband antenna
EP2495809B1 (en) 2011-03-03 2017-06-07 Nxp B.V. Multiband antenna
GB2507788A (en) 2012-11-09 2014-05-14 Univ Birmingham Vehicle roof mounted reconfigurable MIMO antenna

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1207004A (zh) * 1997-05-09 1999-02-03 摩托罗拉公司 具有差分驱动多样化天线结构和驱动方法的无线电话
US20070024513A1 (en) * 2004-07-29 2007-02-01 Motohiko Sako Composite antenna device
CN101080850A (zh) * 2005-02-01 2007-11-28 安蒂诺瓦有限公司 平衡－不平衡天线
US20100220022A1 (en) * 2009-01-15 2010-09-02 Broadcom Corporation Multiple antenna high isolation apparatus and application thereof
WO2011124636A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 Pirelli Tyre S.P.A. A tyre sensor device
WO2012072969A1 (en) * 2010-11-29 2012-06-07 The University Of Birmingham Balanced antenna system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015532031A (ja) 2015-11-05
US10211539B2 (en) 2019-02-19
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CN104756314B (zh) 2017-10-13
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EP2880710A1 (en) 2015-06-10
GB201213558D0 (en) 2012-09-12
WO2014020302A1 (en) 2014-02-06

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