CN107210517A - 用于无线电子装置的具有多个陷波器的双频带倒f型天线 - Google Patents

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Abstract

一种无线电子装置包括倒F型天线(IFA)，该IFA具有IFA激励部件、IFA馈线以及接地引脚。所述IFA激励部件被设置成在被经由IFA馈线接收到的信号激励时按照两个不同的谐振频率谐振。该无线电子装置包括高频带陷波器，该高频带陷波器具有基于IFA激励部件的第一谐振频率限定的长度。所述高频带陷波器经由接地引脚电耦接至IFA激励部件。接地贴片电耦接在高频带陷波器与接地面之间。该无线电子装置包括低频带陷波器，该低频带陷波器具有基于IFA激励部件的第二谐振频率限定的长度。所述低频带陷波器经由接地贴片电耦接至接地面。

Description

用于无线电子装置的具有多个陷波器的双频带倒F型天线
技术领域
本发明构思总体上涉及无线通信领域，并且更具体地，涉及用于无线通信装置的天线。
相关申请的交叉引用
本申请要求保护于2015年1月13日提交的美国专利申请No.14/595,267的优先权，其全部公开通过引用并入于此。
背景技术
诸如蜂窝电话和其它用户设备的无线通信装置可以包括可被用于与外部装置通信的天线。这些天线可以在通信装置附近产生不同类型的辐射图案。然而，一些天线设计可以助长不希望量的地电流和不规则的辐射图案。
发明内容
本发明构思的各种实施方式包括具有倒F型天线(IFA)的无线电子装置。该IFA可以包括IFA激励部件、IFA馈线以及接地引脚。所述IFA激励部件可以被设置成在被经由所述IFA馈线接收到的信号激励时，按第一谐振频率和不同于该第一谐振频率的第二谐振频率两者谐振。所述无线电子装置可以包括高频带陷波器，该高频带陷波器具有基于所述IFA激励部件的所述第一谐振频率限定的长度。所述高频带陷波器可以经由所述接地引脚电耦接至所述IFA激励部件。接地贴片可以电耦接在所述高频带陷波器与接地面之间。该无线电子装置可以包括低频带陷波器，该低频带陷波器具有基于所述IFA激励部件的第二谐振频率限定的长度，其中，所述低频带陷波器经由所述接地贴片电耦接至所述接地面。
根据各种实施方式，所述高频带陷波器的长度可以对应于所述IFA激励部件的所述第一谐振频率的大约0.5倍波长。所述低频带陷波器的长度可以对应于所述IFA激励部件的所述第二谐振频率的大约0.5倍波长。所述IFA馈线可以按所述IFA的所述第一谐振频率的大约0.25倍波长，位于所述高频带陷波器的中心附近。所述接地贴片可以在所述高频带陷波器的中心附近电连接至所述高频带陷波器。在各种实施方式中，所述IFA馈线在印刷电路板(PCB)层上的宽度可以基于所述PCB层的厚度来选择，使得所述IFA与所述IFA激励部件阻抗匹配。
在一些实施方式中，所述IFA可以被设置成感应所述高频带陷波器上的电流和/或所述低频带陷波器上的电流，使得所述无线电子装置的辐射图案形成偶极天线图案。所述接地贴片的长度可以处于0.1倍波长至0.2倍波长之间。所述接地贴片的长度可以处于所述第一谐振频率的0.1倍波长至0.2倍波长之间，或者所述第二谐振频率的0.1倍波长至0.2倍波长之间。所述接地贴片的长度可以确定所述高频带陷波器的带宽。所述接地引脚可以导电并且可以与所述IFA激励部件阻抗匹配。
在一些实施方式中，所述IFA馈线可以包括电连接至所述接地面的共面波导。所述共面波导包括导体轨迹、处于所述导体轨迹的第一侧上的第一返回轨迹以及处于所述导体轨迹的第二侧上的、与所述第一返回轨迹相对的第二返回轨迹。所述第一返回轨迹和所述第二返回轨迹可以与所述导体轨迹电隔离。
在一些实施方式中，所述IFA可以包括第一IFA。一个或更多个附加IFA，皆包括附加IFA馈线以及附加IFA激励部件，所述附加IFA激励部件被设置成在被经由所述附加IFA馈线接收到的信号激励时按所述第一谐振频率和所述第二谐振频率两者谐振。所述附加IFA皆可以包括附加接地引脚，经由所述附加接地引脚电耦接至所述附加IFA的附加高频带陷波器。经由所述附加接地贴片电耦接至所述接地面的附加低频带陷波器被包括在所述无线电子装置的每一个附加IFA中。所述第一IFA和所述一个或更多个附加IFA可以沿着所述无线电子装置的边缘延伸。
根据各种实施方式，所述高频带陷波器中的相邻高频带陷波器之间的间距可以处于所述第一谐振频率的0.25倍波长至0.5倍波长之间。所述低频带陷波器中的相邻低频带陷波器之间的间距可以处于所述第二谐振频率的0.25倍波长至0.5倍波长之间。
在各种实施方式中，所述一个或更多个附加IFA可以包括三个附加IFA。所述第一IFA和所述三个附加IFA可被设置成接收和/或发送多输入多输出(MIMO)通信。
在各种实施方式中，所述无线电子装置可以包括一个或更多个高频带IFA。所述高频带IFA中的每一个都可以包括高频带IFA馈线、被设置成在被经由所述高频带IFA馈线接收到的信号激励时按所述第一谐振频率或所述第二谐振频率谐振的高频带IFA激励部件、高频带接地引脚、高频带接地贴片以及专用高频带陷波器，该专用高频带陷波器经由所述高频带接地引脚电耦接至所述高频带IFA激励部件，并且经由所述高频带接地贴片电耦接至所述接地面。所述一个或更多个高频带IFA可以沿着所述无线电子装置的边缘延伸。所述第一IFA和所述附加IFA中的一个附加IFA可以沿着所述无线电子装置的边缘，与所述高频带IFA中的至少一个高频带IFA按交替图案定位。
本发明构思的各种实施方式包括具有多个双频带倒F型天线(IFA)的无线电子装置，每个双频带IFA都包括IFA馈线、IFA激励部件、接地引脚以及接地贴片。所述IFA激励部件可以被设置成在被经由所述IFA馈线接收到的信号激励时按第一谐振频率和第二谐振频率两者谐振。所述无线电子装置可以包括多个低频带陷波器，所述多个低频带陷波器皆经由相应的接地贴片电耦接至所述多个双频带IFA中的相应一个双频带IFA。所述无线电子装置可以包括多个低频带陷波器，所述多个低频带陷波器皆经由所述相应的接地贴片电耦接至所述多个双频带IFA中的相应一个双频带IFA。所述多个高频带陷波器中的一个的长度可以基于相应的IFA激励部件的所述第一谐振频率。所述多个低频带陷波器中的一个的长度可以基于相应的IFA激励部件的所述第二谐振频率。所述多个双频带IFA可以沿着所述无线电子装置的边缘延伸。
包括多个双频带IFA的所述无线电子装置还可以包括多个高频带IFA，每个高频带IFA都具有高频带IFA馈线、被设置成在被经由所述高频带IFA馈线接收到的信号激励时按所述第一谐振频率或所述第二谐振频率谐振的高频带IFA激励部件、高频带接地引脚、高频带接地贴片以及专用高频带陷波器。所述专用高频带陷波器可以经由所述高频带接地引脚电耦接至所述高频带IFA激励部件。所述专用高频带陷波器可以经由所述高频带接地贴片电耦接至所述接地面。所述一个或更多个高频带IFA可以沿着所述无线电子装置的边缘延伸。所述多个双频带IFA中的双频带IFA可以沿着所述无线电子装置的边缘，与所述多个高频带IFA中的高频带IFA按交替图案定位，使得给定的高频带IFA可以处于所述多个双频带IFA中的相邻的高频带IFA之间。
本发明构思的各种实施方式包括一种无线电子装置，该无线电子装置包括：接地面；从所述接地面的一端部起突出的接地贴片；高频带陷波器，该高频带陷波器从所述接地贴片的、远离所述接地面的端部起延伸，并且近似平行于所述接地面的所述端部延伸。低频带陷波器可以横跨所述接地贴片延伸并超出所述接地贴片，并且近似平行于所述接地面的所述端部延伸和近似平行于所述高频带陷波器延伸。接地引脚可以从所述高频带陷波器起延伸。所述无线电子装置可以包括IFA激励部件，该IFA激励部件从所述接地引脚的、远离所述高频带陷波器的一端部起延伸，并且近似平行于所述高频带陷波器延伸。所述无线电子装置可以包括IFA馈线，该IFA馈线从所述IFA激励部件起延伸至所述高频带陷波器。
本领域技术人员通过审查下列图和详细描述，将清楚根据本发明构思的实施方式的其它装置和/或操作。所有这种附加装置和/或操作都旨在被包括在该描述内、本发明构思的范围内，并且通过所附权利要求书来保护。而且，在此公开的所有实施方式都旨在可以分离地实现，或者按任何方式和/或组合来组合。
附图说明
图1例示了根据本发明构思的各种实施方式的无线电子装置的倒F型天线(IFA)。
图2例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图1的IFA的无线电子装置。
图3以图表例示了根据本发明构思的各种实施方式的图1和图2的天线的频率响应。
图4例示了根据本发明构思的各种实施方式的沿着图2的无线电子装置在15GHz激励下的表面波。
图5例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图1的倒F型天线的诸如智能电话的无线电子装置周围的辐射图案。
图6例示了根据本发明构思的各个实施方式的包括高频带陷波器和低频带陷波器的天线。
图7以图表例示了根据本发明构思的各种实施方式的图6的天线的频率响应。
图8例示了根据本发明构思的各种实施方式的沿着包括图6的天线的无线电子装置的15GHz激励下的辐射图案。
图9例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图6的天线的诸如智能电话的无线电子装置周围的15GHz激励下的辐射图案。
图10例示了根据本发明构思的各种实施方式的沿着图6的无线电子装置的30GHz激励下的表面波。
图11例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图6的天线的诸如智能电话的无线电子装置周围的30GHz激励下的辐射图案。
图12例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图6的天线的阵列的无线电子装置。
图13以图表例示了根据本发明构思的各种实施方式的图12的天线的频率响应。
图14A例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图12的天线阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的在各种相移下15GHz激励的辐射图案。
图14B例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图12的天线阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的在各种相移下15GHz激励的辐射图案。
图14C例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图12的天线阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的在各种相移下15GHz激励的辐射图案。
图15A例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图12的天线阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的在各种相移下30GHz激励的辐射图案。
图15B例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图12的天线阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的在各种相移下30GHz激励的辐射图案。
图15C例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图12的天线阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的在各种相移下30GHz激励的辐射图案。
图16例示了根据本发明构思的各个实施方式的包括用于30GHz的高频带陷波器的天线。
图17以图表例示了根据本发明构思的各种实施方式的图16的天线的频率响应。
图18例示了根据本发明构思的各种实施方式的沿着包括图16的天线的无线电子装置在30GHz激励下的辐射图案。
图19A例示了根据本发明构思的各种实施方式的具有附加高频带陷波器天线的混合双频带天线阵列。
图19B例示了根据本发明构思的各种实施方式的具有附加高频带陷波器天线的混合双频带天线阵列。
图20以图表例示了根据本发明构思的各种实施方式的图19A的天线的频率响应。
图21A例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图19A的天线阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的在各种相移下15GHz激励的辐射图案。
图21B例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图19A的天线阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的在各种相移下15GHz激励的辐射图案。
图21C例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图19A的天线阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的在各种相移下15GHz激励的辐射图案。
图22A例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图19A的天线阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的在各种相移下30GHz激励的辐射图案。
图22B例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图19A的天线阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的在各种相移下30GHz激励的辐射图案。
图22C例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括图19A的天线阵列的诸如智能电话的无线电子装置周围的在各种相移下30GHz激励的辐射图案。
图23例示了根据本发明构思的各个实施方式的包括高频带陷波器和低频带陷波器以及共面波导的天线。
图24例示了根据本发明构思的各个实施方式的包括高频带陷波器和低频带陷波器的天线。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明构思进行更全面描述，其中，示出了本发明构思的实施方式。然而，本申请不应被视为受限于在此阐述的这些实施方式。相反地，提供这些实施方式以使本公开透彻和完整，并且向本领域技术人员全面表达该实施方式的范围。贯穿全文，相同标号指相同部件。
在此使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而不是旨在对这些实施方式进行限制。如本文所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”以及“该/所述(the)”同样旨在包括多数形式，除非上下文另外进行了明确指示。还应明白，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(include)”和/或“包括(including)”当在此使用时，指定存在规定特征、步骤、操作、部件，以及/或组件，而非排除存在或增加一个或更多个其它特征、步骤、操作、部件、组件和/或其组合。
应当明白，当一部件被称为“联接至”、“连接至”或“响应于”另一部件时，其可以直接联接至、连接至或者响应于该另一部件，或者也可以存在插入部件。与此相反，当一部件被称为“直接联接至”、“直接连接至”或“直接响应于”另一部件时，不存在插入部件。如本文所用，术语“和/或”包括任何一个或更多个相关条目及其所有组合。
为容易描述，在此可以使用诸如“上面”、“下面”、“上部”、“下部”、“顶部”、“底部”等的空间上相对的术语，以描述如附图中所示一个部件或特征与另一部件或特征的关系。应当明白，空间上相对的术语除了附图中描绘的取向以外还可以涵盖该装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果这些图中的装置翻转，则被描述为处于其它部件或特征“下面”的部件将在该其它部件或特征“上面”取向。因此，术语“下方”可涵盖上方和下方两个取向。该装置可以以其它方式取向(旋转90度或按其它取向)，并且由此解释在此使用的空间上相对的描述符。为简短和/或清楚起见，公知功能或构造可能未详细描述。
应当明白，尽管术语“第一”、“第二”等在此可以被用于描述各个组件，但这些部件不应受限于这些术语。这些术语仅被用于区别一个部件与另一部件。由此，在不脱离本实施方式的教导的情况下，第一组件可以称作第二组件。
除非另外限定，在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有和这些实施方式所属于的技术领域的普通技术人员所共同理解的含义相同的含义。还应明白，诸如在公用词典中定义的那些术语的术语应当被解释为具有和它们在相关领域的背景下的含义一致的含义，而不应按理想化或过度形式化的意义来解释，除非在此明确地这样定义。
倒F型天线(IFA)通常被用于诸如移动终端的无线电子装置的微波天线设计中。IFA设计尺寸上紧凑并且易于制造，因为它们可以被实现为印刷电路板(PCB)上的边缘印刷特征。各种无线通信应用可以使用IFA的阵列。IFA设计的缺点可能在于，可能是单一谐振频率和该单一谐振频率周围较差的频率响应。这可以导致天线阵列部件之间的较高辐射耦合，并且可能导致不规则的辐射图案。天线阵列部件之间的较高耦合和不规则辐射图案可能不适于在10GHz至300GHz频率范围内使用的极高频(EHF)无线电天线应用，如毫米波天线阵列。这些毫米波频率可以被用于智能电话中的各种通信，诸如宽带互联网接入、Wi-Fi等。此外，阵列天线可以将辐射图案变窄成定向的波束，并且可能需要将装置指向基站。
通过添加与IFA的IFA激励部件阻抗匹配的高频带陷波器和/或低频带陷波器，可以改进倒F型天线设计。高频带陷波器和/或低频带陷波器可以改善所选择的高频带频率和/或低频带频率周围的频率响应。另外，高频带陷波器和/或低频带陷波器可以防止、停止和/或减少接地面中的地电流。由此，通过减少波瓣和畸变，将高频带陷波器和/或低频带陷波器添加到IFA来改善辐射图案。具有高频带陷波器和/或低频带陷波器的IFA可以表现出良好的偏振特性，其中，宽的辐射束与宽的扫描角度基本对称。
下面，参照图1，该图例示了无线电子装置110的倒F型天线(IFA)100。IFA 100包括IFA激励部件102、IFA馈线103、接地面104以及接地引脚101。IFA馈线103的端部可以包括测试点105。IFA馈线103可以是带状线。该带状线可以包括导电材料。在一些实施方式中，该带状线可以包括匹配网络，该匹配网络包括一个或更多个电感器、电容器和/或电阻器。在IFA馈线103处接收到的信号和/或在测试点105处注入的信号可以激励IFA激励部件102。
下面，参照图2，例示了包括天线100的无线电子装置110。倒F型天线100沿着该无线电子装置的边缘定位。下面，参照图3，以图表方式例示图1和图2的天线100的频率响应。在该非限制示例中，频率响应例示了大约15GHz的单一低频带谐振频率。该低频带谐振频率周围的带宽看起来较窄。换句话说，该低频带谐振频率周围的频率响应可以在该低频带谐振频率周围产生小的带宽响应。
下面，参照图4，例示了沿着无线电子装置100处于15GHz激励的表面波。示出了在无线电子装置110的大部分上扩展的不规则表面波。这些不规则表面波可以在低频带谐振频率处生成糟糕的频率响应。
下面，参照图5，例示了包括图1的倒F型天线的无线电子装置110周围的辐射图案。当天线100在15GHz被激励时，在无线电子装置110周围形成不规则辐射图案。无线电子装置110周围的辐射图案包括可能不适于该频率通信的不规则波瓣和畸变。
由图1的倒F型天线阵列形成的辐射图案在较低频率(举例来说，如850MHz至1900MHz的蜂窝频带)是可接受的。然而，具有许多不规则波瓣的畸变可能出现在电磁频谱的从10GHz到300GHz的毫米频带无线电频率处，如图5所示。
下面，参照图6，例示了根据本发明构思的各种实施方式的包括高频带陷波器605和/或低频带陷波器608的倒F型天线(IFA)600。该天线600可以是具有至少两个不同谐振频率的双频带天线。IFA激励部件602可以被经由IFA馈线603接收到的信号激励。IFA 600可以具有高频带谐振频率和/或低频带谐振频率。IFA馈线603可以在一端连接至测试点607。根据一些实施方式，测试点607和/或IFA馈线603可以电连接至高频带陷波器605。可以在测试点607处引入信号以激励IFA激励部件602。IFA馈线603可以耦接至用于发送和接收通信信号的收发器。IFA激励部件602可以通过接地引脚604电连接至高频带陷波器605。接地引脚604可以是导电的并且可以按照规定尺寸制作以阻抗匹配IFA激励部件。对于减少失配损耗以最小化信号的反射而言，阻抗匹配可能是期望的，从而减少天线600的辐射图案的畸变。接地引脚604可以通过路径联接部件、短线或者经由印刷电路板的不同层之间来具体实施。
还参照图6，在一些实施方式中，高频带陷波器605可以近似平行于IFA激励部件602。低频带陷波器608可以近似平行于IFA激励部件602。高频带陷波器605可以通过接地贴片(ground patch)606与接地面601电连接。术语“接地引脚”和“接地贴片”被用于使这些部件彼此区分。然而，在一些实施方式中，它们可以由相似的结构具体实施。低频带陷波器608可以通过接地贴片606与接地面601电连接。接地贴片606可以通过一路径联接部件、短线(stub)、经由印刷电路板的不同层之间来具体实施，或者具体实施为接地面601的隔离部分。高频带陷波器605的长度可以对应于IFA激励部件602的高频带谐振频率的大约0.5倍波长。低频带陷波器608的长度可以对应于IFA激励部件602的低频带谐振频率的大约0.5倍波长。IFA馈线603可以以IFA激励部件602的高频带谐振频率和/或低频带谐振频率的大约0.25倍波长位于高频带陷波器605的中心附近和/或低频带陷波器608的中心附近。换句话说，边缘安装的IFA可以构建在平衡的0.25倍波长高频带陷波器和/或平衡的0.25倍波长低频带陷波器上。接地贴片606的长度可以是IFA激励部件602的低频带谐振频率和/或高频带谐振频率的0.1倍至0.2倍波长。接地贴片606的长度可以决定高频带陷波器605和/或低频带陷波器608所支持的信号带宽。减小接地贴片606的长度可减小高频带陷波器605和/或低频带陷波器608所支持的信号带宽。在一些实施方式中，接地贴片606的宽度可以大于IFA馈线603的宽度。
高频带陷波器605和/或低频带陷波器608可以防止、停止和/或减少接地面601上的电流和/或电流环路。当受到IFA馈线603处的信号激励时，可以在高频带陷波器605上和/或低频带陷波器608上感应到电流，从而在高频带陷波器605上和/或低频带陷波器608上形成偶极模式。偶极模式可以是基于电流的闭合循环的磁偶极子。因此，包括高频带陷波器605和/或低频带波陷波器608的集总结构可以表现为偶极天线。更具体地，天线600可以被设置成感应高频带陷波器605上的和/或低频带陷波器608上的电流，使得该无线电子装置的辐射图案形成偶极天线图案。高频带陷波器605可以被设置成按第一谐振频率谐振，而IFA激励部件602可以被设置成按不同于第一谐振频率的第二谐振频率谐振。在一些实施方式中，低频带陷波器608可以被设置成按不同于第一和第二谐振频率的第三谐振频率谐振。与第一、第二，和/第三谐振频率相关的辐射图案的耦合可以导致偶极天线图案。
图6也可以被视为例示倒F型天线600，倒F型天线600包括：接地面601；从接地面601的一端起突出的接地贴片606；高频带陷波器605，其从接地贴片606的远离接地面601的一端部起延伸，并且近似平行于接地面601的所述端部延伸。低频带陷波器608可以横跨接地贴片606延伸并超出该接地贴片，并且近似平行于接地面601的所述端部延伸并且近似平行于高频带陷波器605延伸。接地引脚604从高频带陷波器605起延伸。天线600可以包括IFA激励部件602，该IFA激励部件602从接地引脚604的远离高频带陷波器605的端部起延伸，并且近似平行于高频带陷波器605延伸。天线600可以包括IFA馈线603，该IFA馈线603从IFA激励部件602起延伸至高频带陷波器605。
下面，参照图7，以图表方式例示了图6的天线的频率响应。在该非限制示例中，频率响应例示了大约15GHz的低频带谐振频率和大约30GHz的高频谐振频率。低频带谐振频率周围的-10dB带宽可为大约3GHz，其可以是低频带谐振频率的大约20％。高频带谐振频率周围的-10dB带宽可为大约3GHz。由该天线在低频带和/或高频谐振频率周围提供的非常宽的带宽提供了优异的信号完整性，并且具有在该带宽范围内的几个不同频率处使用的可能性。
下面，参照图8和图10，分别例示了沿着包括图6的天线且具有高频带陷波器和/或低频带陷波器的无线电子装置110在15GHz和30GHz的表面波。当与图4所示的针对图1的天线的表面波相比时，在无线电子装置110的大部分上扩展的不规则表面波在图8和图10中看起来减少了。减少的表面波可以在相应谐振频率处产生改善的频率响应。
下面，参照图9和图11，针对图6的天线，分别例示了大约15GHz和30GHz处的辐射图案。大约15GHz和30GHz处的辐射图案皆围绕无线电子装置110更宽且均匀地跨越，并且与图5的辐射图案相比，突出旁瓣更少并且畸变更少。因此，当与图1的天线相比时，在此描述的图6的天线设计可在各种极高频率下提供更好性能。
下面，参照图12，例示了包括沿着无线电子装置110的边缘的图6的天线阵列600a-600h的阵列的无线电子装置110。天线600a-600h中的每一个都可以包括IFA激励部件602、接地引脚604、接地贴片606以及和IFA馈线603、高频带陷波器605和/或低频带陷波器608，如图6所示。天线600a-600h中的每一个都可以电耦接至接地面601，如图6所示。在一些实施方式中，可以在两个或更多个天线600a-600h之间共用公共接地。相邻的高频带陷波器和/或低频带陷波器之间的间距可以在高频带谐振频率和/或低频带谐振频率的0.25倍至0.5倍波长之间，从高频带陷波器和/或低频带陷波器的尖端到尖端测量。在一些实施方式中，相邻的高频带陷波器和/或低频带陷波器之间的间距可以在高频带陷波器和/或低频带陷波器中心至中心的0.25倍至0.5倍波长之间。在一些实施方式中，相邻高频带陷波器和/或低频带陷波器之间的间距可以稍小于0.5倍波长，例如，为0.45倍波长。在一些实施方式中，相邻的高频带陷波器和/或低频带陷波器之间的间距可以基于无线电子装置的需求带宽。
还参照图12，在一些实施方式中，天线600a-600h可以包括皆有四个天线的两个阵列。例如，天线600a-600d可以是一个阵列，而天线600e-600h可以是第二阵列。第一和第二阵列皆可以独立地作为接收天线和/或发送天线而起作用。在一些实施方式中，天线阵列600可以包括四个天线600，并且可以被设置成接收和/或发送多输入多输出(MIMO)通信。
下面，参照图13，例示了图12的天线600a-600h的频率响应。曲线1301例示了包括图12的天线600a-600h的无线电子装置110的总体频率响应。每个曲线1302都例示了针对图12的天线600a-600h中的单个天线的频率响应，并且每个曲线都包括不同天线600a-600h之间的互耦合。图12的天线结构600a-600h皆包括高频带陷波器605和/或低频带陷波器608，如图6所示。包括高频带陷波器605和/或低频带陷波器608的天线结构提供各种天线部件之间的低互耦，如图13的曲线1302所示。
下面，参照图14A至图14C，针对图12的天线阵列，分别例示了针对0度、60度及120度相移在15GHz处的辐射图案。可以基于在一个或更多个天线600a-600h处接收的信号的处理器后处理来获取不同的相移，以便控制扫描角度以提供均相波前。按0度、60度及120度相移在大约15GHz处的辐射图案皆围绕无线电子装置110更宽且均匀地跨越，并且与图5和/或图11的辐射图案相比，在15GHz处突出旁瓣更少并且畸变更少。在一些情况下，相移可以降低天线性能。然而，如图14B和图14C所示，向天线阵列600应用15GHz的相移看起来仍产生优异的辐射。因此，当与图1/或图6的天线相比时，在此描述的图12的天线阵列设计可以针对多种极高频率在15GHz提供更好的性能。
下面，参照图15A至图15C，针对图12的天线阵列，分别例示了针对0度、60度及120度相移在30GHz处的辐射图案。可以基于在一个或更多个天线600a-600h处接收到的信号的处理器后处理来获取不同的相移，以便控制扫描角度以提供均相波前。按0度、60度及120度相移在大约15GHz处的辐射图案皆围绕无线电子装置110更宽且均匀地跨越，并且与图11的辐射图案相比，突出旁瓣更少并且畸变更少。在一些情况下，相移可以降低天线性能。然而，如图15B和图15C所示，在30GHz向天线阵列600应用相移看起来仍产生优异的辐射。因此，当与图6的天线相比时，在此描述的图12的天线阵列设计可以针对多种极高频率在30GHz提供更好性能。
图12的天线阵列600可以用于双频带应用。已讨论了具有15GHz和30GHz的谐振频率的双频带天线阵列600的非限制示例。天线部件600a-600h包括两个陷波器，包括用于15Ghz的低频带陷波器和用于30GHz的高频带陷波器，所述陷波器在抑制和/或减少这些频率的表面波。如图13至图15C所示，这种双频带天线阵列600在15Ghz和30GHz表现良好，阵列增益>8dB且有120度相移。然而，天线部件之间的间距可以基于低频带谐振频率(例如，15GHz)，这可能在30GHz引起不希望的旁瓣。
下面，参照图16，例示了具有包括单一高频带陷波器1604的高频带天线1600的无线电子装置110。在该非限制示例中，高频带天线1600可以以大约30GHz的单一高频带谐振频率谐振。高频带天线1600可以包括可被经由IFA馈线1602接收到的信号激励的IFA激励部件1601。测试点1606可以连接至IFA馈线1602的一端。IFA激励部件1601可以通过接地引脚1603电连接至大致平行于IFA激励部件1601的高频带陷波器1604。高频带陷波器1604可以通过接地贴片1605电连接至接地面1607。
下面，参照图17，以图表方式例示了图16的天线的频率响应。在该非限制示例中，频率响应例示了大约30GHz的单一高频带谐振频率。
下面，参照图18，例示了包括图16的高频带天线1600的无线电子装置110周围的辐射图案。当高频带天线1600在30GHz激励时，在无线电子装置110周围形成辐射图案。该辐射图案在无线电子装置110周围宽且均匀地跨越。
下面，参照图19A，例示了包括沿着无线电子装置110的边缘的、图6的双频带天线阵列600和图16的高频带天线阵列1600的无线电子装置110。双频带天线600可以与高频带天线1600按交替图案定位。例如，如图19B所示，高频带天线1600b可以处于双频带天线600a与600b之间。混合了双频带天线与高频带天线的这种天线配置可以增加在高频带频率(例如，30GHz)的天线增益。双频带天线600与高频带天线1600之间的间距可以为高频带频率的0.5倍波长。
下面，参照图20，例示了图19A的双频带天线600a-600h和高频带天线1600a-1600h的阵列的频率响应。曲线2002例示了包括图19A的双频带天线600a-600h和高频带天线1600a-1600h的无线电子装置110的总体频率响应。曲线2002例示了大约15Ghz和30GHz的谐振频率。每个曲线2001都例示了针对图19A的双频带天线600a-600h和高频带天线1600a-1600h中的单个天线的频率响应，并且每个曲线都包括不同的天线600a-600h与1600a-1600h之间的互耦合。图19A的双频带天线600a-600h皆包括高频带陷波器605和/或低频带波陷波器608，如图6所示。图16的高频带天线1600a-1600h皆包括高频带陷波器1604，如图16所示。双频带天线600a-600h和高频带天线1600a-1600h的阵列提供各种天线部件之间的低互耦，如图20的曲线2001所示。
下面，参照图21A至图21C，针对图19A的天线阵列，分别例示了针对0度、60度及120度相移在15GHz的辐射图案。可以基于在一个或更多个天线600a-600h和1600a-1600h处接收到的信号的处理器后处理来获取不同的相移，以便控制扫描角度以提供均相波前。按0度、60度及120度相移在大约15GHz的辐射图案皆在无线电子装置110周围更宽且均匀地跨越，并且与15GHz相比，突出旁瓣更少并且畸变更少。在一些情况下，相移可降低天线性能。然而，如图21B和图21C所示，向天线阵列600a-600h和1600a-1600h应用15GHz的相移看起来产生优异的辐射。因此，在此描述的图19A的天线阵列设计可以针对多种极高频率在15GHz下提供合适的性能。
下面，参照图22A至图22C，针对图19A的天线阵列，分别例示了针对0度、60度及120度相移在30GHz的辐射图案。可以基于在一个或更多个天线阵列600a-600h和1600a-1600h处接收到的信号的处理器后处理来获取不同的相移，以便控制扫描角度以提供均相波前。按0度、60度及120度相移在大约15GHz的辐射图案皆在无线电子装置110周围更宽且均匀地跨越，并且与图15A至图15C的辐射图案相比，突出旁瓣更少并且畸变更少。因此，当与图12的天线阵列相比时，在此描述的图19的天线阵列设计可以针对多种极高频率在30GHz提供更好的性能。
下面，参照图23，例示了天线2300，天线2300包括IFA激励部件2301、高频带陷波器2302以及低频带陷波器2303。高频带陷波器2302可以包括分离的高频带陷波器部分2302A和2302B。低频带陷波器2303可以包括分离的低频带陷波器部分2303A和2303B。高频带陷波部分2302A和2302B以及低频带陷波器部分2303A和2303B可以电连接至接地面2310。
还参照图23，IFA馈线2309可以将IFA激励部件2301电连接至共面波导2308。共面波导2308可以包括导电轨迹2306以及通过气隙和/或电介质衬底与导电轨迹2306分离的一对返回导线2305A和2305B。测试点2307可以连接至共面波导2308。在一些实施方式中，返回导线2305A和2305B可以是接地面2310的一部分。
根据一些实施方式，图6的高频带陷波器605和低频带陷波器608可以互换位置。下面，参照图24，例如，天线2400可以包括高频带陷波器2405和/或低频带陷波器2408。IFA激励部件2402可以被经由IFA馈线2403接收到的信号激励。天线2400可以具有高频带谐振频率和/或低频带谐振频率。IFA馈线2403可以在一端连接至测试点2407。根据一些实施方式，测试点2407和/或IFA馈线2403可以电连接至低频带陷波器2408。可以在测试点2407处引入信号以激励IFA激励部件2402。IFA馈线2403可以耦接至用于发送和接收通信信号的收发器。IFA激励部件2402可以通过接地引脚2404电连接至低频带陷波器2408。接地引脚2404可以是导电的并且可以按照规定尺寸制作成阻抗匹配IFA激励部件2402。对于减少失配损耗以最小化信号的反射而言，阻抗匹配可能是期望的，从而减少天线2400的辐射图案的畸变。
上面讨论的具有高频带和/或低频带陷波器的阵列天线结构可以产生具有均匀辐射图案的双频带天线，并且几乎没有突出的旁瓣。高频带和/或低频带陷波器可以减少表面波，从而控制天线的辐射图案。包括高频带和/或低频带段陷波器的天线可以沿着装置的边缘并且用于控制沿着该边缘的电磁图案。具有高频带和/或低频带陷波器的这些结构的集合除了减少旁瓣之外还可以提供波束形成功能。在一些实施方式中，这些天线结构可以以二维方式实现在印刷电路板上和/或多维印刷电路板上。在一些实施方式中，可以将移相器和/或时间延迟装置与阵列天线部件协作使用，以控制扫描角度以提供均相波前。所描述的本发明构思产生具有高质量、低损耗以及宽扫描角度的周期性天线介质结构。
在此，结合上面的描述和附图，对许多不同实施方式进行了公开。应当明白，从字面上描述和例示这些实施方式的每一个组合和子组合是不必要的重复和混淆。因此，包括附图的本说明书应被视为构成在此描述的实施方式的所有组合和子组合的和制成与利用它们的方式和处理的完整书面描述，并且应当支持针对任何这种组合或子组合的权利要求书。
在附图和说明书中，已经公开了各个实施方式，而且尽管采用特定术语，但它们仅按一般性和描述性意义使用，而非出于限制的目的。

Claims (20)

1.一种无线电子装置(110)，该无线电子装置包括：
倒F型天线(IFA)(600)，该倒F型天线包括IFA激励部件(602)、IFA馈线(603)以及接地引脚(604)，其中，所述IFA激励部件(602)被设置成在被经由所述IFA馈线(603)接收到的信号激励时，按照第一谐振频率和不同于该第一谐振频率的第二谐振频率两者谐振；
高频带陷波器(605)，该高频带陷波器具有基于所述IFA激励部件(602)的所述第一谐振频率限定的长度，其中，所述高频带陷波器(605)经由所述接地引脚(604)电耦接至所述IFA激励部件(602)；
接地贴片(606)，该接地贴片电耦接在所述高频带陷波器(605)与接地面(601)之间；以及
低频带陷波器(608)，该低频带陷波器具有基于所述IFA激励部件(602)的所述第二谐振频率限定的长度，其中，所述低频带陷波器(608)经由所述接地贴片(606)电耦接至所述接地面(601)。
2.根据权利要求1所述的无线电子装置(110)，
其中，所述高频带陷波器(605)的长度对应于所述IFA激励部件(602)的所述第一谐振频率的大约0.5倍波长，并且
其中，所述低频带陷波器(608)的长度对应于所述IFA激励部件(602)的所述第二谐振频率的大约0.5倍波长。
3.根据权利要求2所述的无线电子装置(110)，其中，所述IFA馈线按所述IFA(600)的所述第一谐振频率的大约0.25倍波长位于所述高频带陷波器(605)的中心附近。
4.根据权利要求3所述的无线电子装置(110)，其中，所述接地引脚(604)在所述高频带陷波器(605)的中心附近电连接至所述高频带陷波器(605)。
5.根据权利要求1所述的无线电子装置(110)，其中，所述接地贴片(606)在所述高频带陷波器(605)的中心附近电连接至所述高频带陷波器(605)。
6.根据权利要求1所述的无线电子装置(110)，其中，所述IFA馈线(603)在印刷电路板(PCB)层上的宽度基于该PCB层的厚度来选择，使得所述IFA与所述IFA激励部件(602)阻抗匹配。
7.根据权利要求1所述的无线电子装置(110)，其中，所述IFA(600)被设置成感应所述高频带陷波器(605)上的电流和/或所述低频带陷波器(608)上的电流，使得所述无线电子装置(110)的辐射图案形成偶极天线图案。
8.根据权利要求1所述的无线电子装置(110)，
其中，所述接地贴片(606)的长度决定所述高频带陷波器(605)的带宽和/或所述低频带陷波器(608)的带宽。
9.根据权利要求1所述的无线电子装置(110)，其中，所述接地引脚(604)导电并且与所述IFA激励部件(602)阻抗匹配。
10.根据权利要求1所述的无线电子装置(110)，
其中，所述IFA馈线(2309)包括电连接至所述接地面(2310)的共面波导(2308)，
其中，所述共面波导(2308)包括导线轨迹(2306)、处于所述导线轨迹的第一侧上的第一返回轨迹(2305A)以及处于所述导线轨迹(2306)的第二侧上的、与所述第一返回轨迹(2305A)相对的第二返回轨迹(2305B)，并且
其中，所述第一返回轨迹(2305A)和所述第二返回轨迹(2305B)与所述导线轨迹(2306)电隔离。
11.根据权利要求1所述的无线电子装置(110)，其中，所述IFA(600)包括第一IFA(600)，所述无线电子装置(110)还包括：
一个或更多个附加IFA(600)，每一个附加IFA都包括：
-附加IFA馈线(603)；
-附加IFA激励部件(602)，所述附加IFA激励部件被设置成在被经由所述附加IFA馈线(603)接收到的信号激励时按照所述第一谐振频率和所述第二谐振频率两者谐振；
-附加接地引脚(604)；
-附加接地贴片(606)；
-附加高频带陷波器(605)，该附加高频带陷波器经由所述附加接地引脚(604)电耦接至所述附加IFA激励部件(602)；以及
-附加低频带陷波器(608)，该附加低频带陷波器经由所述附加接地贴片(606)电耦接至所述接地面(601)，
其中，所述第一IFA(600)和所述一个或更多个附加IFA(600)沿着所述无线电子装置(110)的边缘延伸。
12.根据权利要求11所述的无线电子装置(110)，其中，所述高频带陷波器(605)中的相邻高频带陷波器之间的间距在所述第一谐振频率的0.25倍波长至0.5倍波长之间。
13.根据权利要求11所述的无线电子装置(110)，其中，所述低频带陷波器(608)中的相邻低频带陷波器之间的间距在所述第二谐振频率的0.25倍波长至0.5倍波长之间。
14.根据权利要求11所述的无线电子装置(110)，
其中，所述一个或更多个附加IFA(600)包括三个附加IFA(600)，并且
其中，所述第一IFA(600)和所述三个附加IFA(600)被设置成接收和/或发送多输入多输出(MIMO)通信。
15.根据权利要求1所述的无线电子装置(110)，所述无线电子装置还包括：
一个或更多个高频带IFA(1600)，每一个高频带IFA都包括：
-高频带IFA馈线(1602)；
-高频带IFA激励部件(1601)，该高频带IFA激励部件被设置成在被经由所述高频带IFA馈线(1602)接收到的信号激励时，按照所述第一谐振频率或所述第二谐振频率谐振；
-高频带接地引脚(1603)；
-高频带接地贴片(1605)；以及
-专用高频带陷波器(1604)，该专用高频带陷波器经由所述高频带接地引脚(1603)电耦接至所述高频带IFA激励部件(1601)，并且经由所述高频带接地贴片(1605)电耦接至所述接地面(1607)，
其中，所述一个或更多个高频带IFA(600)沿着所述无线电子装置(110)的边缘延伸。
16.根据权利要求15所述的无线电子装置(110)，
其中，所述第一IFA(1600)和所述附加IFA(1600)中的一个附加IFA沿着所述无线电子装置(110)的边缘与所述高频带IFA中的至少一个高频带IFA按照交替图案定位。
17.一种无线电子装置(110)，该无线电子装置包括：
多个双频带倒F型天线(IFA)(600)，每一个双频带倒F型天线都包括IFA馈线(603)、被设置成在被经由所述IFA馈线(603)接收到的信号激励时按照第一谐振频率和第二谐振频率两者谐振的IFA激励部件(602)、接地引脚(604)以及接地贴片(606)；
多个高频带陷波器(605)，所述多个高频带陷波器分别经由相应的接地引脚(604)电耦接至所述多个双频带IFA(600)中的相应一个双频带IFA，并且经由相应的接地贴片(606)电耦接至接地面(601)；
多个低频带陷波器(608)，所述多个低频带陷波器分别经由所述相应的接地贴片(606)电耦接至所述多个双频带IFA(600)中的相应一个双频带IFA，
其中，所述多个高频带陷波器(605)中的一个的长度基于相应的IFA激励部件(602)的所述第一谐振频率，
其中，所述多个低频带陷波器(608)中的一个的长度基于所述相应的IFA激励部件(602)的所述第二谐振频率，并且
其中，所述多个双频带IFA(600)沿着所述无线电子装置(110)的边缘延伸。
18.根据权利要求17所述的无线电子装置(110)，所述无线电子装置(110)还包括：
多个高频带IFA(1600)，每一个高频带IFA都包括：
-高频带IFA馈线(1602)；
-高频带IFA激励部件(1601)，该高频带IFA激励部件被设置成在被经由所述高频带IFA馈线(1602)接收到的信号激励时，按照所述第一谐振频率或所述第二谐振频率谐振；
-高频带接地引脚(1603)；
-高频带接地贴片(1605)；以及
-专用高频带陷波器(1604)，该专用高频带陷波器经由所述高频带接地引脚(1603)电耦接至所述高频带IFA激励部件(1601)，并且经由所述高频带接地贴片(1605)电耦接至所述接地面(601)，
其中，所述一个或更多个高频带IFA(600)沿着所述无线电子装置(110)的边缘延伸。
19.根据权利要求18所述的无线电子装置(110)，
其中，所述多个双频带IFA(600)中的双频带IFA与所述多个高频带IFA(1600)中的高频带IFA沿着所述无线电子装置(110)的边缘按交替图案定位，使得给定的高频带IFA(1600)处于所述多个双频带IFA(600)中的相邻双频带IFA之间。
20.一种无线电子装置(110)，该无线电子装置包括：
接地面(601)；
接地贴片(606)，该接地贴片从所述接地面(601)的端部突出；
高频带陷波器(605)，该高频带陷波器从所述接地贴片(606)的远离所述接地面(601)的端部延伸，并且与所述接地面(601)的所述端部近似平行地延伸；
低频带陷波器(608)，该低频带陷波器横跨所述接地贴片(606)延伸并超出所述接地贴片，并且与所述接地面(601)的所述端部近似平行地延伸并且与所述高频带陷波器(605)近似平行地延伸；
接地引脚(604)，该接地引脚从所述高频带陷波器(605)延伸；
IFA激励部件(602)，该IFA激励部件从所述接地引脚(604)的远离所述高频带陷波器(605)的端部延伸，并且与所述高频带陷波器(605)近似平行地延伸；以及
IFA馈线(603)，该IFA馈线从所述IFA激励部件(602)延伸至所述高频带陷波器(605)。
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