CN106030904A - 多频带隔离器组装件 - Google Patents

Abstract

一种隔离器组装件，被配置成在多个不重叠频带中的每个频带中提供隔离并包括选择网络以选择所述多个不重叠频带中的一个频带进行隔离操作。在该隔离操作期间，该隔离器组装件阻止位于该隔离器组装件的相对侧上的天线间的信号耦合。

Description

多频带隔离器组装件

背景

用于计算设备的天线提出了与在一个或多个选择频率处接收和传送无线电波的挑战。这些挑战被在单一计算设备中包括在各个频率操作的若干不同天线的当前趋势放大。如果不被适当地彼此间隔开，则天线信号可能耦合在一起并且降低系统性能。小型计算机电子设备提供了更少的天线间隔可能，从而限制了设计选项。

概述

本文描述并且要求保护的实现可通过提供一种隔离器组装件(isolatorassembly)解决上述问题，该隔离器组装件包括共振以在多个不重叠频带中提供隔离的一个或多个寄生结构。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

此处还描述和列举了其他实现。

附图简述

图1示出了位于电子设备的表面上的示例隔离器组装件。

图2示出了位于电子设备的表面上的两个天线之间的示例隔离器组装件。

图3示出了位于电子设备的表面上的两个天线之间的示例隔离器组装件。

图4示出了示例隔离器组装件所实现的隔离的标绘，该示例隔离器组装件包括在两个不同不重叠频带中共振的隔离器元件。

图5示出了示例隔离器组装件所实现的隔离的另一标绘，该示例隔离器组装件包括在两个不同不重叠频带中共振的隔离器元件。

图6示出了位于电子设备的表面上的两个或更多个天线之间的示例隔离器组装件。

图7示出了位于电子设备的表面上的两个或更多个天线之间的另一示例隔离器组装件。

图8示出了在电子设备的表面上的另一示例隔离器组装件。

图9示出了在电子设备的表面上的又一示例隔离器组装件。

图10示出了在电子设备的表面上的另一示例隔离器组装件。

图11示出了用于使用隔离器组装件来隔离天线的示例操作。

详细描述

图1示出了位于电子设备100的表面112上的示例隔离器组装件102。电子设备100可以是但不限于，平板计算机、膝上型计算机、移动电话、个人数字助理、蜂窝电话、智能电话、蓝光播放器、游戏系统、可穿戴计算机或包括用于RF载波的传输的无线通信电路的任何其它设备。

电子设备100包括位于隔离器组装件102的两侧上的多个天线(例如，RF天线)。特别而言，隔离器组装件102位于第一外部天线104和第二外部天线106之间并且还在第一内部天线108和第二内部天线110之间。在所示天线中，至少一个天线工作在与其它天线不同的频率。例如，第一内部天线108可工作在与第二内部天线110、第一外部天线104和第二外部天线106不同的频带中。替换地，电子设备100可包括两个或更多个等同天线“对”，其中隔离器组装件102被置于每对天线的两个天线之间。这种配置例如可在MIMO电信系统中使用。其它实现在本文公开或以其它方式被构想。

在一个实现中，第一内部天线108和外部天线110基本等同并工作在第一频带中，而第一外部天线104和第二外部天线106基本等同并工作在第二频带中。例如，第一内部天线108和第二内部天线110可在约2400到5800MHz的频带中通过无线局域网(例如“WiFi”)接收和发送无线电信号。在相同或另一实现中，第一外部天线104和第二外部天线106在为蜂窝传输分配的频带(或即约0.7到2.7GHz)中接收和发送无线电信号。

隔离器组装件102被示出为沿表面112的边缘区域放置，该表面112可以是电子设备100的内部表面或外部表面。表面112可以是电子设备100的正面、背面或侧面的一部分。在一些实现中，隔离器组装件102被定位在与表面112的边缘区域不同的区域中。

当天线在表面112上被使用并且正活跃地接收或传送信号时，表面电流可在表面112上形成。在没有有效隔离的情况下，表面电流可引起在从工作在同一或重叠频带中的两个或更多个天线发射或由所述天线接收的信号之间的“耦合”发生。例如，第一内部天线108的传出的传输所生成的表面电流可“耦合到”第二内部天线110并从而干扰其功能。作为此耦合的结果，一个或多个链路的速度可能被降低或系统性能可能被以其它方式妨碍。

通过将工作在重叠频率范围中的天线彼此有效地隔离来阻止或减少天线耦合。隔离可经由天线沿表面112的策略性放置或通过使用隔离器(诸如隔离器组装件102)来实现。为了通过策略性放置来隔离，在一个实现中，工作在重叠频带中的两个天线被彼此分开达对应于该重叠频带的波长的约1/4。然而，1/4波长距离并非总是可行的，特别是在具有有限表面积的更小的电子设备中。放置挑战对于工作在具有更长波长的更低频率中的天线而言更为突出。

隔离器组装件102提供隔离，所述隔离允许工作在第一频带中的两个天线在表面112上彼此物理间隔开达不到与第一频带相对应的波长的1/4。此外，隔离器组装件102在不与第一频带重叠的第二频带中提供隔离。

选择网络116通过选择用于隔离操作的一个或多个隔离频带或解除对所述隔离频带的选择来执行选择操作。在图1的情况下，选择网络116在第一频带和第二频带之间进行选择。因此，在所选频带中振荡的表面电流被隔离器组装件102阻挡并且被阻止实质上在第一内部天线108和第二内部天线110之间耦合。

选择网络116包括电路系统，该电路系统基于电流频率选择性地允许或禁止电流穿过。选择网络的一个示例是扼流元件(choke element)，该扼流元件在第一频率呈现开路而在第二频率呈现短路。选择网络116的另一示例是在特定频率下呈现高阻抗的电路，从而有效地禁止在这些频率处的电流穿过。还构想了其他实现。

在一些实现中，隔离器组装件102包括多个隔离器元件，每个隔离器元件可在一不同的、不重叠的频带内工作。一个或多个选择网络基于所接收的表面电流的频率在这多个隔离器元件之间进行选择。隔离器组装件中的个体隔离器元件可各自在两个不重叠频带中提供隔离。

尽管图1示出了在两个不重叠频带中进行隔离的隔离器组装件102，然而其它实现可提供在三个或更多个频带中的隔离。

图2示出了位于电子设备200的表面212上的两个天线204和206之间的示例隔离器组装件202。尽管未示出，但表面212可包括位于隔离器组装件202的一侧或两侧上的附加天线元件。表面212上的至少一个天线在第一频带F1中发射无线电信号，而表面212上的至少一个天线在第二频带F2中发射无线电信号，第二频带不与第一频带重叠。例如，天线204和206可工作在WiFi频带中，而被置于隔离器组装件的相对侧的另一天线对(未示出)工作在蜂窝频带中。还构想了其他实现。

隔离器组装件202包括由绝缘(例如介电)材料214围绕的隔离元件222。隔离元件222是AC接地的、导电的寄生元件，该元件被在频带F1或F2中任一者中振荡的表面电流激励到共振状态中。隔离元件222被示出为L形；然而其它形状也被构想。在一个实现中，隔离元件222是在介电介质上打印并焊接到表面212的组件。

隔离元件222的端到端长度L1与具有频率F1的波的波长相关联。在一个实现中，隔离元件222具有基本等于距离c/F1的1/4的端到端距离L1，其中c是光速。在图2中，电感器218被包括在隔离元件222的第一端上以增加隔离元件222的共振频率F1和F2。这允许更紧致的天线布置。从而，隔离元件222的端到端长度L1小于c/F1的1/4。

测量隔离元件222的第一端和扼流元件216(即，示例选择网络)之间的距离L2。距离L2与具有频率F2的波的波长相关联。在不包括电感器218的实现中，距离L2基本等于c/F2的1/4。在图3中，距离L2小于c/F2的1/4。还构想了其他实现。

扼流元件216包括针对第一频带F1中的表面电流呈现开路并针对第二频带F2中的表面电流呈现短路的电路系统。以此方式，隔离元件222的有效长度取决于辐射频率在F1还是F2处而不同。

在操作中，隔离器组装件202通过在这些频率共振来阻止具有在F1或F2的范围中的振荡频率的表面电流的穿过。当表面212上的一个或多个天线正在频带F1或F2中发射无线电信号时，在天线204和206之间行进的表面电流在隔离元件202上被有效地终止。在一个示例实现中，F1是用于蜂窝传输的频率而F2是在WiFi频谱中的频率。

图3示出了位于电子设备300的表面312上的两个天线304和306之间的示例隔离器组装件302。尽管未示出，但表面312可包括位于隔离器组装件302的一侧或两侧上的附加天线元件。表面312上的至少一个天线在第一频带F1中发射无线电信号，而表面312上的至少一个天线在不同于第一频带F1的第二频带F2中发射无线电信号。

隔离器组装件302包括由绝缘材料314围绕的隔离元件322。隔离元件322是AC接地的、导电的寄生元件，其在第一端包括扼流元件316和电感器318。隔离元件322用于防止在F1或F2内的频率处振荡的表面电流在天线304和天线306之间沿表面312穿过。扼流元件316包括针对第一频带F1中的表面电流呈现开路并针对第二频带F2中的表面电流呈现短路的电路系统。用于扼流元件316的示例电路系统在剖视图320中示出。特别而言，示出了两个不同的示例电路324和326。也构想了各种其它实现。

图4示出了经由将示例隔离器组装件插入在表面上的两个天线之间来实现的隔离改进的标绘400。此隔离器组装件包括隔离器元件，该隔离器元件在两个不同的不重叠的频带中共振(例如，如图2和3中所示)。该隔离器元件是具有与约1900MHz的第一共振频带相关联的端到端长度L1的AC接地的导电的寄生元件。隔离器元件还包括扼流元件，该扼流元件从L1中划出第二长度L2，其中L2与2450MHz(在标绘中未示出)的第二共振频带相关联。扼流元件对在第二频带内的频率处振荡的电流呈现短路。

第一标绘线402示出了不在这两个天线之间使用隔离器组装件的情况下实现的隔离。第二标绘线404示出了使用该隔离器组装件的情况下这两个天线之间实现的隔离。每个标绘线上的点F1和F1’指示这两个天线之一的传输带宽的下限和上限。在隔离器组装件就位的情况下，观察到隔离改善，其中在感兴趣的频带的较低端观察到约10dB的最大改善。

图5示出了示例隔离器组装件所实现的隔离的标绘500，该示例隔离器组装件包括在两个不同不重叠频带中共振的隔离器元件(例如，如图2和3中所示)。该隔离器元件是具有与1900MHz的第一共振频带相关联的端到端长度L1的AC接地的导电的寄生元件。隔离器元件还包括扼流元件，该扼流元件从L1中划出第二长度L2，其中L2与约2450MHz的第二共振频带相关联。扼流元件对在第二频带内的频率处振荡的电流呈现短路。

第一标绘线502示出了不在这两个天线之间使用隔离器组装件的情况下实现的隔离。第二标绘线504示出了使用该隔离器组装件的情况下这两个天线之间实现的隔离。每个标绘线上的点F2和F2’指示这两个天线之一的传输带宽的下限和上限。在隔离器组装件就位的情况下，观察到隔离改善，其中在2420MHz和2460MHz之间观察到约20dB的最大改善。

图6示出了位于电子设备600的表面612上的两个或更多个天线(未示出)之间的另一示例隔离器组装件620。表面612上的至少一个天线在第一频带F1中发射无线电信号，而表面612上的至少一个天线在第二频带F2中发射无线电信号，第二频带F2不与第一频带F1重叠。

隔离器组装件602包括由绝缘材料614围绕的隔离元件622。隔离元件622是在两个不重叠的频带F1和F2中共振的AC接地的导电的寄生元件。隔离元件622进一步包括扼流元件616，该扼流元件包括针对第一频带F1中振荡的表面电流呈现开路并针对在第二频带F2中振荡的表面电流呈现短路的电路系统。用于扼流元件616的示例电路系统在剖视图620中示出。特别而言，示出了两个不同的示例电路624和626。使得扼流元件616的电容器(例如电容器628)可调谐，以便天线间的隔离可适配(adapable)。隔离器组装件602还包括选择电路618，该选择电路可担当在F1和F2之外的频率处的高阻抗网络。选择电路618包括电感器631，该电感器允许隔离元件622具有比在不带电感器的实现中更短的端到端长度。此外，选择电路618包括可调谐电容器629，该电容器允许对频率F1和F2(隔离在所述频率处发生)的动态更改。

图7示出了位于电子设备700的表面712上的两个天线704和706之间的另一示例隔离器组装件702。其它天线(未示出)也可被包括在表面712上。表面712上的至少一个天线在第一频带F1中发射无线电信号，而表面712上的至少一个天线在第二频带F2中发射无线电信号，第二频带F2不与第一频带F1重叠。

隔离器组装件702包括第一隔离元件722和第二隔离元件732。第一隔离元件722和第二隔离元件732各自是具有与一共振模式相关联的长度的AC接地的导电元件。在图7中，第一隔离元件722和第二隔离元件732被示出为L形的；然而，也构想了其它形状。第一隔离元件722在第一频带F1的频率处共振。第一隔离元件722的端到端长度L1从而与距离c/F1相关联，其中c是光速。在一个实现中，距离L1基本等于c/F1的1/4。在其它实现中，通过在选择电路716中使用电感器来缩短此距离。第二隔离元件732在第二频带F2的频率处共振。第二隔离元件732的端到端长度L2与距离c/F2相关联，其中c是光速。在一个实现中，距离L2基本等于c/F2的1/4。在其它实现中，通过在选择电路718中使用电感器来缩短此距离。还构想了其它实现。

选择网络716和选择网络718的一个目的是帮助阻止第一隔离元件722和第二隔离元件732之间的干扰(例如耦合)。在图7中，第二选择网络718是在第一频率F1处具有最大阻抗的并联电路(如剖视图730中所示)。第一选择网络716可类似地包括在大约第二频率F2处具有最大阻抗的并联电路。还构想了其他设计。

当电子设备700的天线在第一频带F1中发射无线电信号时，在第一频带F1内振荡的电流沿表面712形成。第二隔离元件732(其在频带F2中共振)被选择电路718实际上解除选择。表面电路在第一隔离元件722处终止，而不是在第二隔离元件732处终止。

当电子设备700的天线在第二频带F2中发射无线电信号时，在第二频带F2内振荡的电流沿表面712形成。第一隔离元件732(其在频带F1中共振)被选择电路716实际上解除选择。表面电路在第二隔离元件732处终止，而不是在第一隔离元件722处终止。

图8示出了在电子设备800的表面812上的另一示例隔离器组装件802。电子设备800包括位于隔离器组装件802的相对侧上的天线804和806。尽管未示出，但表面812可包括位于隔离器组装件802的一侧或两侧上的附加天线元件。在表面812上的所有天线中，至少一个天线工作在第一频带F1中，至少一个天线工作在第二频带F2中，至少一个天线工作在第三频带F3中，且至少一个天线工作在第四频带F4中，其中F1、F2、F3和F4中的每一个均是不重叠的频带。

隔离器组装件802包括第一隔离元件822和第二隔离元件832。第一隔离元件822和第二隔离元件832是各自在两个不同的不重叠频带处共振的AC接地的导电寄生元件。第一隔离元件822在频带F1和F2中共振，而第二隔离元件832在频带F3和F4中共振。第一隔离元件822和第二隔离元件832被示出为L形；然而，也构想了其它形状。

第一隔离元件822的端到端长度L1与距离c/F1相关联，其中c是光速。第一隔离元件822还包括扼流元件830，该扼流元件从端到端长度L1中分出另一长度L2，其中L2与距离c/F2相关联。类似地，第二隔离元件832的端到端长度L3与距离c/F3相关联。第二隔离元件832还包括扼流元件820，该扼流元件从端到端长度L3中分出另一长度L4，其中L4与距离c/F4相关联。

第一选择网络816被包括在第一隔离元件822中，而第二选择网络818被包括在第二隔离元件832中。第一选择网络816和第二选择网络818的一个目的是帮助阻止第一隔离元件822和第二隔离元件832之间的干扰(例如耦合)。在一个实现中，第二选择网络818是在第一隔离元件822的两个共振频带F1和F2中均呈现高阻抗的并联电路。作为结果，当在频率F1或F2处振荡的电流在表面812上流动时，第二隔离元件832从隔离操作中被“解除选择”。在这种情况下，第一隔离元件822执行隔离操作。

在同一或另一实现中，第一选择网络816是在第二隔离元件832的两个共振频带F3和F4中均呈现高阻抗的并联电路。作为结果，当在频率F3或F4处振荡的电流在表面812上流动时，第一隔离元件822从隔离操作中被“解除选择”。在这种情况下，第二隔离元件832执行隔离操作。

实际上，隔离器组装件802为四个不重叠频带提供了隔离。

图9示出了在电子设备900的表面912上的又一示例隔离器组装件902。电子设备900包括位于隔离器组装件902的相对侧上的两个天线904和906。尽管未示出，但表面912可包括位于隔离器组装件902的一侧或两侧上的附加天线元件。在表面912上的所有天线中，至少一个天线工作在三个不重叠的频带F1、F2和F3中的每一者内。

隔离器组装件902包括三个隔离元件，包括第一隔离元件922、第二隔离元件932、以及第三隔离元件942。这些隔离元件中的每个隔离元件是在与其长度相关联的频率处共振的L形导电AC接地的寄生元件。除了“L形”之外的形状也被构想。

第一隔离元件922的端到端长度与距离c/F1相关联，其中c是光速；第二隔离元件932的端到端长度与距离c/F2相关联；而第三隔离元件942的端到端长度与距离c/F3相关联。结果是，第一隔离元件922在第一频带F1中共振，第二隔离元件932在第二频带F2中共振，而第三隔离元件在第三频带F3中共振。

第一选择网络916被包括在第一隔离元件922中；第二选择网络918被包括在第二隔离元件932中；而第三选择网络920被包括在第三隔离元件942中。第一选择网络916、第二选择网络918和第三选择网络920的一个目的是帮助阻止第一隔离元件922、第二隔离元件932和第三隔离元件942之间的干扰(例如耦合)。

在图9中，第一选择网络916是对于在频带F2或F3中振荡的电流呈现高阻抗的并联电路。作为结果，当在频率F2或F3处振荡的电流在表面912上流动时，第一隔离元件932实际上从隔离操作中被“解除选择”。用于第一选择网络916的示例电路系统在剖视图930中示出。还构想了其他实现。

第二选择网络918是对于在频带F1和F3中振荡的电流呈现高阻抗的并联电路。作为结果，当在频带F1或F3处振荡的电流在表面912上流动时，第二隔离元件932实际上从隔离操作中被解除选择。

第三选择网络920是对于共振频带F1和F2呈现高阻抗的并联电路。作为结果，当在频带F1或F2处振荡的电流在表面912上流动时，第三隔离元件942实际上从隔离操作中被解除选择。实际上，隔离器组装件902提供在三个不同的不重叠频带中工作的天线之间的隔离。

在另一实现中，隔离器元件中的一个或多个被修改以在两个不同频带中共振(例如，诸如通过纳入扼流元件，如在图2、3、6和8中所示)。以此方式，隔离器组装件902可提供在多达六个不同的不重叠频带中工作的天线之间的隔离。在又一些其它实现中，附加隔离器元件被添加到该隔离器组装件以提供在附加不重叠频率处的隔离。

图10示出了在电子设备1000的表面1012上的另一示例隔离器组装件1002。电子设备1000包括位于隔离器组装件1002的相对侧上的两个天线1004和1006。尽管未示出，但表面1012可包括位于隔离器组装件1002的一侧或两侧上的附加天线元件。隔离器组装件1002包括具有与三个L形互连分支中的每个分支相关联的一不同共振频带的多分支隔离元件1022。第一分支1024在第一频带中共振；第二分支1026在第二频带中共振；而第三分支1028在第三频带中共振。在其它实现中，隔离元件1002可具有比三个互连分支更少或更多的互连分支。互连分支可以是或可以不是L形的。一些实现可包括多个多分支隔离元件。

图11示出了用于使用隔离器组装件的示例操作1100。形成操作1102在两个或更多个天线之间在电子设备上形成隔离器组装件。该隔离器组装件被配置成在第一频带和第二频带中共振且包括至少一个隔离器元件，该隔离器元件是导电寄生共振元件。在一个实现中，隔离器组装件包括在两个或更多个不重叠的频带中共振的单一隔离器元件。在另一实现中，隔离器组装件包括多个隔离器元件且每个元件在不与其它隔离器元件的共振频带重叠的单一频带中共振。在又一些其它实现中，隔离器组装件包括多个隔离器元件且这些隔离器元件中的一个或多个在两个不重叠的频带中共振。

接收操作1104在一个或多个天线处接收在第一频带中振荡的载波。响应于接收操作1104，具有在第一频带中的振荡频率的表面电流在该电子设备上形成。

如果该隔离器组装件包括两个或更多个分离的隔离器元件，则解除选择操作1106解除对所述隔离器元件中不被配置成在第一频带中共振的一个或多个隔离器元件的选择。解除选择操作1106例如可由对于在第一频带中的振荡的电流呈现高阻抗的电路系统执行。

隔离操作1108隔离从位于隔离器组装件的相对侧上的天线接收载波的天线。特别而言，隔离操作1108由在第一频带中共振的隔离器元件执行。还构想了其他实现。

在此所述的本发明的各实现方式可以被实现为一个或多个计算机系统中的逻辑步骤。本发明的逻辑操作可被实现为：(1)在一个或多个计算机系统中执行的处理器实现的步骤的序列；以及(2)一个或多个计算机系统内的互连机器或电路模块。该实现是取决于实现本发明的计算机系统的性能要求的选择问题。因此，构成此处所描述的本发明的实施例的逻辑操作被不同地称为操作、步骤、对象或模块。此外，应该理解，逻辑操作可以以任何顺序执行、按需添加或忽略，除非明确地声明，或者按由权利要求语言固有地要求特定的顺序。

以上说明、示例和数据提供了对示例性实现的结构和使用的全面描述。因为可以在不背离所要求保护的发明的精神和范围的情况下做出许多实现，后面所附的权利要求书定义本发明。此外，在又一实现中不同示例的结构特征可以相组合而不背离所记载的权利要求书。

Claims (10)

1.一种装置，包括：

隔离器组装件，所述隔离器组装件在多个不重叠频带中在两个天线之间提供隔离，所述隔离器组装件包括选择网络，所述选择网络被配置成选择所述多个不重叠频带中的一个频带进行隔离操作。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔离器组装件是被配置成在两个不同频带中提供隔离的导电元件。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述选择网络是扼流元件，所述扼流元件对于第一频带呈现短路而对于第二频带呈现开路。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔离器组装件包括彼此分开的多个隔离器元件，每个隔离器元件被配置成在一不同的不重叠频带中进行隔离。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述多个隔离器元件中的至少一个隔离器元件在两个不重叠频带中提供隔离。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述选择网络是基于接收到的表面电流的频率将所述多个隔离器元件中的至少一个隔离器元件解除选择的电路。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述选择网络阻止所述隔离器组装件的分开的隔离元件之间的耦合。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：

第一隔离器元件，所述第一隔离器元件在第一频带中提供隔离，所述第一隔离器元件与第二隔离器元件分开，所述第二隔离器元件在第二频带中提供隔离，所述选择网络被配置成响应于接收到在所述第一频带中振荡的表面电流而解除对所述第二隔离器元件的选择。

9.一种方法，包括：

在一频带中选择性地使一隔离器组装件共振，所述隔离器组装件包括选择网络，所述选择网络被配置成从多个不重叠频带中选择所述频带。

10.一种装置，包括：

隔离器组装件，所述隔离器组装件在多个不重叠频带中在两个天线之间提供隔离，所述隔离器组装件包括多个互连的导电分支，这些互连的分支中的每个分支具有与所述多个不重叠频带中的一个频带相关联的长度。