CN107787535A - 具有到并联回路的单个馈电件的多磁回路天线 - Google Patents

具有到并联回路的单个馈电件的多磁回路天线 Download PDF

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Abstract

一种设备(502)包括多回路天线(516)，所述多回路天线具有并联电连接的至少两个磁回路天线(602、604)。所述至少两个磁回路天线均被配置为在预定频带上发射和接收信号。所述设备还包括单个馈电线(524)和无线通信部件(510)，所述单个馈电线被配置为驱动所述至少两个磁回路天线中的两者，所述无线通信部件被配置为驱动所述单个馈电线。一种方法包括：接收针对并联电连接的至少两个磁回路天线中的第一磁回路天线的第一激活信号，利用馈电线为所述第一磁回路天线馈电，接收针对并联电连接的所述至少两个磁回路天线中的第二磁回路天线的第二激活信号，并且利用同一馈电线为所述第二磁回路天线馈电。

Description

具有到并联回路的单个馈电件的多磁回路天线
技术领域
下文总体上涉及天线，并且更具体地涉及具有到为电气并联的多个回路的单个馈电件的多磁回路天线。
背景技术
具有嵌入式RF连接的便携式无线设备(例如，手机、腕表等)包含并使用用于无线通信(发射和接收)的天线。一些应用需要多于一个的天线。例如，无线电信运营商已经提供了若干代通信标准和不同的频带。在这样的情况下，已经需要被调谐到至少两个不同频带的至少两个天线来保证覆盖中等和更长的距离。变化的电介质环境将天线暴露于去谐的频率和阻抗。因此，电场天线不是非常适合用于这样的应用。然而，磁回路天线对这样的电介质变化具有低敏感性。
图1、图2、图3和图4示出了单个馈电件驱动两个独立的磁回路天线的不同配置。在图1中，单个馈电件100通过并联连接的单独的电感回路106和108为单独且不同的磁回路天线102和104馈电。在图2中，单个馈电件100通过串联连接的单独的电感回路106和108为磁回路天线102和104馈电。在图3中，单个馈电件100通过并联连接的单独的导电路径302和304为磁回路天线102和104馈电。在图4中，单个馈电件100通过串联的导电路径402为磁回路天线102和104馈电。
小型便携式无线设备(例如，腕表)具有有限量的空间来用于诸如天线的部件。不幸地，双天线配置(例如在图1-4中示出的那些)相对于单个天线配置占用更多的空间以及额外的天线和馈电线。此外，额外的天线和馈电线增加了设备的总成本和复杂性。
发明内容
本文中描述的各方面解决了上面提及的问题以及其他问题。
在一个方面中，一种设备包括多回路天线，所述多回路天线具有并联电连接的至少两个磁回路天线。所述至少两个磁回路天线均被配置为在预定频带上发射和接收信号。所述设备还包括单个馈电线和无线通信部件，所述单个馈电线被配置为驱动所述至少两个磁回路天线中的两者，所述无线通信部件被配置为驱动所述单个馈电线。
在另一方面中，一种被配置为由用户携带或穿戴的装置包括无线移动设备。所述无线移动设备包括多回路天线，所述多回路天线具有并联电连接的至少两个磁回路天线。所述至少两个磁回路天线均被配置为在预定频带上发射和接收信号。所述设备还包括单个馈电线和无线通信部件，所述单个馈电线被配置为驱动所述至少两个磁回路天线中的两者，所述无线通信部件被配置为驱动所述单个馈电线。
在另一方面中，一种方法包括：接收针对并联电连接的至少两个磁回路天线中的第一磁回路天线的第一激活信号，利用馈电线为所述第一磁回路天线馈电，接收针对并联电连接的所述至少两个磁回路天线中的第二磁回路天线的第二激活信号，并且利用同一馈电线为所述第二磁回路天线馈电。
本发明可以采取各种部件和部件的布置，以及各个步骤和各个步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，并且不得被解释为对本发明的限制。
附图说明
图1-4示意地图示了利用电感耦合器或电耦合器被并联或串联驱动的单独磁回路天线的现有技术配置。
图5示意地图示了具有包括具有单个公用馈电件的并联电连接的至少两个磁回路的多回路天线的范例移动设备。
图6和图7示意地图示了多回路天线和单个公用馈电件的范例。
图8-14示意地图示了多回路天线和单个公用馈电件的其他范例。
图15-18示意地图示了被实施在金属薄板中的多回路天线和单个公用馈电件的范例。
图19图示了根据本文中讨论的至少一个实施例的范例方法。
图20和图21示意地图示了作为吊坠的部分的移动设备。
图22和图23示意地图示了具有多于两个的回路的多回路天线的范例。
具体实施方式
下文描述了包括具有单个公用馈电件的并联电连接的至少两个磁回路的多回路天线。相对于具有如在图1-4中描述的那些具有单独馈电线的多个个体磁回路的配置，下文的配置提供了降低的部件数量、复杂性、成本和/或空间占用。
首先参考图5，系统500包括移动设备502和至少一个其他设备504。在图示的范例中，移动设备502和至少一个其他设备504通过诸如射频(RF)的无线传输介质来无线通信。应当意识到，设备502也能够被配置为通过诸如光、磁场、电场、声音等的其他介质来无线通信。至少一个其他设备504包括蜂窝塔、路由器、另一移动设备、卫星和/或其他无线配置的设备。
移动设备502包括被配置为存储数据、计算机可读指令等的非瞬态物理介质(或存储器设备)506。非瞬态物理介质不包括瞬态介质。存储的信息的至少子部分能够从移动设备502无线地发射和/或先前由移动设备502无线接收。移动设备502还包括用户接口508，所述用户接口508可以包括用于与移动设备502交互和/或控制移动设备502的控制(例如，开/关、设置等)和/或输出设备(例如，显示器、扬声器等)。
移动设备502还包括无线通信部件510和多回路天线516。无线通信部件510包括开关518、发射器电路(“发射器”)520和接收器电路(“接收器”)522。开关518在发射器520与接收器522之间转换，分别用于发射和接收操作。发射器520控制信息的发射，并且接收器522控制信息的接收。无线通信部件510驱动馈电线524，所述馈电线524驱动多回路天线516。如在下面更详细地描述的，多回路天线516包括并联连接且具有单个馈电件的至少两个磁回路，其用于对所有回路的发射和接收两者。如本文中所讨论的，磁回路天线在可变电介质环境状况下对去谐相对不敏感，并且因此非常适合用于移动应用。此外，本文中描述的并联配置具有高效率(辐射功率/输入功率)。磁回路天线被调谐到预定频率，所述预定频率能够是相同的频率或不同的频率。
移动设备502还包括控制器514。控制器514控制移动设备502的部件，例如，无线通信部件510。移动设备502还包括功率源526。功率源526向移动设备502的一个或多个部件(例如，无线通信部件510)供应功率。合适的功率源的范例包括(可再充电的和/或不可再充电的)电池、超级电容器等。
在一变型中，移动设备502还包括有线通信部件和机电端口。在一个实例中，端口是被配置为接收位于电缆的一端的互补插头的插座。有线通信部件经由端口控制信息的通信。合适的通信技术的范例包括以太网、通用串行总线、火线等。合适的无线和/或有线通信覆盖GPS、蜂窝、数据、消息发送等。
在一个实例中，移动设备502是被配置为由个体携带(例如，手机)和/或穿戴(例如，腕带)的装置的部分。例如，移动设备502能够是吊坠项链2002的部分(图20和图21)。在该实例中，移动设备502可以被配置为发射与穿戴吊坠项链的个体的空间取向有关的信息和/或进行手机通话。例如，从移动设备502发射的信息可以用于确定个体的位置，个体是处于直立(站立)、坐着还是躺着位置，个体是静止、步行、还是奔跑等。诸如个体的身份、呼救信号等的其他信息也能够被发射。这样的信息对于健康应用、摔倒检测、打电话等能够是有用的。一般来说，移动设备502能够是在至少两个不同频率上操作的任何设备。
图6示意地图示了无线通信部件510、多回路天线516和具有为多回路天线516馈电的电耦合器的馈电线524的范例实施例。馈电线524能够是同轴电缆、微带等的部分。
多回路天线516包括第一磁回路602和第二磁回路604。回路602和604与辐射波长相比能够是小的(例如，在宽度和长度上大约为十分之一或小于十分之一)。范例回路是三十乘十毫米(30x10mm)或对于三十厘米(30cm)的工作波长更小。第一回路602和第二回路604被并联电连接。公用支脚606由第一回路602和第二回路604合用，这是因为公用支脚606是第一回路602的支脚608的子部分并且是第二回路604的整个支脚。公用支脚606、第一回路602和第二回路604在接合点610和612处相交。在该并联配置中，回路602或604将会缩短另一回路604或602。也就是说，激活回路不会短于失活回路，这是因为失活回路将会传导所有电流。
第一电容器614与第一回路602的第一支脚616串联，并且第二电容器618与第二回路604的第二支脚620串联。电容器614和618能够包括离散和/或模拟部件。具有第一电容器614的第一回路602是第一谐振电感电容(LC)电路，并且具有第二电容器618的第二回路604是第二谐振LC电路。电感在制造的时候就基于回路602和604的几何结构被设置。电容能够例如在制造的时候就被设置，或在采用可变电容器的情况下，能够稍后进行改变。在后一情况下，电容确定了例如将第一LC电路和第二LC电路调谐到特定频带的谐振频率。频率能够被个体地且彼此独立地调谐。
第一LC电路和第二LC电路根据谐振。在图示的范例中，第一回路602的支脚608长于公用支脚606并且因此长于第二回路604的对应支脚。结果，第一LC电路以第一谐振频率谐振并提供用于第一频带的第一天线，并且第二LC电路以第二谐振频率谐振并提供用于不同的第二频带的第二天线。LC电路以谐振频率利用高RF电流来调谐。RF电流生成强磁场，在一定距离处所述强磁场将磁波发展成电磁波。
在图示的范例中，馈电线524经由电耦合器为多回路天线516电性馈电。电耦合器包括电连接在第一接合点610处的第一电导体624。电耦合器还包括在第一接合点610与第二接合点612之间的接合点626处电连接到公用支脚606的第二电导体622。阻抗通过第一接合点610与第二接合点612之间的接合点626的位置来设置。阻抗对于两个回路602和604能够是相同的或不同的，被调谐到相同的或不同的频率。
图7示意地图示了在图6中描述的无线通信部件510、多回路天线516和馈电线524的透视图。在该范例中，无线通信部件510通过交流源702来表示。第一回路602和第二回路604在单个相同平面中，并且第二电导体622在(例如，如图所示的垂直或倾斜的)平面中被提升到公用支脚606。
图8示出了在图6中描述的多回路天线516的变型。在该变型中，第二回路604的几何结构是不同的，使得公用支脚606是第一回路602和第二回路604两者的整个支脚。该配置匹配两个单个频率处的阻抗。
图9示出了在图6中描述的多回路天线516的另一变型。在该变型中，第二回路604的几何结构和位置被改变为使得第一回路602的支脚608包括公用支脚606以及从公用支脚606的相对末端延伸的第一子部分902和第二子部分904。
图10示意地图示了无线通信部件510、多回路天线516和具有为多回路天线516馈电的电感耦合器1000的馈电线524的范例实施例。图11示意地图示了在图10中描述的无线通信部件510、多回路天线516和馈电线524的透视图。如本文中所讨论的，第一回路602和第二回路604是电气并联的。
电感耦合器1000包括用于第一回路602的第一电感耦合器1002和用于第二回路604的第二电感耦合器1004。第一耦合器1002的末端1006和第二耦合器1004的末端1008与第二导体622在接合点1010处电连接。第一耦合器1002的相对末端1012和第二耦合器1004的相对末端1014分别在接合点1020和1022处电连接到支脚1016和1018。阻抗匹配通过第一耦合器1002与第二耦合器1004的相对尺寸来实现。
图12示意地图示了在图10中描述的无线通信部件510、多回路天线516和馈电线524的变型。在该范例中，第一耦合器1002的相对末端1012和第二耦合器1004的相对末端1014分别在接合点1102和1104处电连接到公用支脚606。
图13示意地图示了在图12中描述的无线通信部件510、多回路天线516和馈电线524的变型。在该范例中，接合点1102和1104是同一接合点。此外，电容器614和618位于支脚1302和1304而非支脚616和620中。一般来说，电容器614和618能够位于第一回路602和第二回路604的任何支脚中。
图14示意地图示了在图12中描述的无线通信部件510、多回路天线516和馈电线524的变型。在该范例中，第一耦合器1002的相对末端1012和第二耦合器1004的相对末端1014分别在接合点1402和1404处电连接到支脚616和620。
图15、图16和图17示出了分别被实施在金属薄板1502、1602和1702中图8、图9和图12。在图15、图16和图17中，金属薄板1502、1602和1702具有长轴1504、1604和1704以及短轴1506、1606和1706。回路602和604沿着短轴1506、1606和1706紧挨着布置，其中公用支脚606平行于长轴1504、1604和1704延伸。图15和图16示出了交流源702，其中，图17示出了作为芯片被安装到金属薄板1702的无线通信部件514。金属薄板1502、1602和1702能够是印刷电路板(PCB)、布线板等的部分。
图18示意地图示了被实施在金属薄板1802中的另一范例。然而，相比于结合图15、图16和图17描述的实施例，在图18的实施例中，回路602和604沿着长轴1804紧挨着布置，其中公用支脚606平行于短轴1806延伸。
图6-18描述了双天线配置。然而，应当理解，在另一变型中，多回路天线516包括三个或更多个回路(或三个或更多个天线)。在这样的配置中，回路中的一个或多个能够以一角度正交或倾斜于另一回路。图22和图23示意地图示了具有回路2202、2204、2206和2208的多回路天线516的范例。
图19图示了根据本文中描述的至少一个实施例的范例方法。
将意识到，动作的顺序不是限制性的。正因如此，本文预想到其他顺序。此外，可以省略一个或多个动作和/或可以包括一个或多个额外的动作。
在1902处，接收针对并联电连接的至少两个磁回路天线中的第一磁回路天线的第一激活信号。
在1904处，利用馈电线来驱动第一磁回路天线。
在1906处，接收针对并联电连接的至少两个磁回路天线中的第二磁回路天线的第二激活信号。
在1908处，利用同一馈电线来驱动第二磁回路天线。
已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读和理解前面的具体描述的情况下可以想到修改和替代。本文旨在将本发明解释为包括所有这样的修改和替代，只要它们落入权利要求书及其等价方案的范围内。

Claims (20)

1.一种设备(502)，包括：
多回路天线(516)，其包括：
并联电连接的至少两个磁回路天线(602、604)，其中，所述至少两个磁回路天线均被配置为在预定频带上发射和接收信号；
单个馈电线(524)，其被配置为驱动所述至少两个磁回路天线中的两者；以及
无线通信部件(510)，其被配置为驱动所述单个馈电线。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述单个馈电线包括为所述至少两个磁回路天线中的两者馈电的电耦合器。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述至少两个磁回路天线被设置在同一平面中，并且所述单个馈电线的子部分处于不同平面中。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备，其中，所述至少两个磁回路天线合用公用支脚(606)。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述单个馈电线包括电连接到电接地的第一导体(624)和电连接在所述公用支脚的接合点(626)处的第二导体(622)。
6.根据权利要求4至5中的任一项所述的设备，其中，所述公用支脚是所述至少两个磁回路天线中的至少一个的支脚(608)的子部分。
7.根据权利要求4至5中的任一项所述的设备，其中，所述公用支脚是所述至少两个磁回路天线中的两者的整个支脚。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述单个馈电线包括为所述至少两个磁回路天线中的两者馈电的电感耦合器(1000)。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述至少两个磁回路天线合用公用支脚(606)。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述单个馈电线包括第一回路(1002)和第二回路(1004)，所述第一回路电感地耦合所述至少两个磁回路天线中的第一磁回路天线，所述第二回路电感地耦合所述至少两个磁回路天线中的第二磁回路天线。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第一回路和所述第二回路电连接到所述公用支脚。
12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述至少两个磁回路天线中的每个包括第二支脚，并且所述第一回路和所述第二回路电连接到所述至少两个磁回路天线中的对应的第二支脚。
13.根据权利要求10所述的设备，还包括：
金属基板(1502、1602、1702、1802)，其中，所述至少两个磁回路天线被设置在所述金属基板的部分上。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述无线通信部件被设置在所述金属基板上。
15.一种被配置为由用户携带或穿戴的装置(2002)，包括：
无线移动设备，所述无线移动设备包括：
多回路天线，其包括：
并联电连接的至少两个磁回路天线，其中，所述至少两个磁回路天线均被配置为在预定频带上发射和接收信号；
单个馈电线，其被配置为驱动所述至少两个磁回路天线中的两者；以及
无线通信部件，其被配置为驱动所述单个馈电线。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述装置包括吊坠。
17.根据权利要求15至16中的任一项所述的装置，其中，所述至少两个磁回路天线均包括回路，并且各自的回路合用单个公用支脚。
18.根据权利要求15至17中的任一项所述的装置，其中，所述多回路天线包括三个或更多个磁回路天线(2202、2204、2206、2208)。
19.根据权利要求15至18中的任一项所述的装置，其中，所述多回路天线的尺寸大约为所述多回路天线的工作波长的十分之一或小于所述多回路天线的工作波长的十分之一。
20.一种方法，包括：
接收针对并联电连接的至少两个磁回路天线中的第一磁回路天线的第一激活信号；
利用馈电线为所述第一磁回路天线馈电；
接收针对并联电连接的所述至少两个磁回路天线中的第二磁回路天线的第二激活信号；并且
利用同一馈电线为所述第二磁回路天线馈电。
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