CN113632320A

CN113632320A - 天线组件

Info

Publication number: CN113632320A
Application number: CN201980094576.XA
Authority: CN
Inventors: 赖建伯; 马景宏; 吴适煌; 艾萨克·拉格纳多
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2021-11-09
Also published as: WO2020231395A1; TWI733439B; US20220069446A1; EP3970236A1; EP3970236A4; TW202046556A

Abstract

本主题涉及可包括SAR校正元件的天线组件的示例。天线组件可以包括辐射体，辐射体可以具有收发器部分和非收发器部分，使得收发器部分可以发送和接收无线信号。在一个示例中，SAR校正元件可以电联接在非收发器部分和接地面之间，以便以SAR校正元件将能量耗散到地面的同时不在其中累积能量的方式将能量从非收发器部分耗散到地面。

Description

天线组件

背景技术

近年来，消费类电子设备普遍用于各种用途，包括通信、娱乐媒体消费和游戏。这种消费类电子设备可包括例如电子书阅读器、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、便携式媒体播放器、平板电脑和笔记本电脑。通常，所有这种消费类电子设备都能够无线操作以发送和接收数字数据，因此，所有这种电子设备被提供有用于无线通信的天线。反过来，每个天线都有相关的特定吸收率(SAR)值。SAR值是身体(即人体)在暴露于由于该天线传输而产生的射频(RF)电磁场时吸收能量的比率的测量。

附图说明

参考附图提供详细描述，其中：

图1例示根据一示例的包括天线组件的用户设备；

图2例示根据一示例的天线组件的示意图；

图3例示根据一示例的天线组件的详细示意图；

图4例示根据一个示例的天线组件；以及

图5例示根据另一示例的天线组件。

具体实施方式

作为保护用户免受RF电磁场对人体的不利影响的努力，已经定义了特定标准的SAR值或其范围，这引起对控制传输期间天线的SAR值的关注。通常，通过调节天线和用户身体之间的距离来控制SAR值。最近，随着紧凑型消费类电子设备需求的增加，消费类电子设备内部的可用空间已经减少。结果，用户身体和天线之间的距离减小，从而增加了调节SAR值的需要。将SAR值保持在规定值内的一种常用技术是降低天线的功率输出。但是，降低天线功率会降低天线的性能和传输范围。

将SAR值保持在规定值内的另一种常用技术可能涉及对天线设计的修改，用来调谐天线阻抗以降低与天线相关的SAR值。然而，在这种技术中，天线的辐射分布或辐射图案可能受到不利影响，从而影响传输。某些其他技术可能涉及在天线电路中使用一个或多个电容器元件来调谐天线阻抗。然而，通过此类技术对天线电路的永久性修改可能通过在接收或传输期间或两者期间影响辐射图案的形状而再次影响天线效率。

描述了用于用户设备的天线组件的示例。基于该主题的天线组件包括SAR校正元件，其可将存在于天线表面上的能量(例如，近场能量)耗散到接地面，而不会在耗散能量的同时累积能量，从而降低与天线组件相关联的SAR值。此外，SAR校正元件还可有助于保持天线的谐振特性，使得天线的传输范围不受影响。

根据一示例，天线组件可包括辐射体，辐射体可具有收发器部分和非收发器部分，使得收发器部分可发射和接收无线信号。此外，天线组件的SAR校正元件可以以辐射体的谐振特性匹配的方式联接到辐射体的非收发器部分。

根据另一示例，非收发器部分可进一步包括短端，其可用于将非收发器部分联接到接地面，例如用户设备的金属体。非收发器部分还可以包括开放端，该开放端可以形成为非收发器部分相对于接地面的悬垂物。进一步地，辐射体可以具有预定的谐振特性，即电感和电容特性的组合，以便发射和接收无线信号。

如前所述，天线组件还可包括SAR校正元件。根据一个方面，SAR校正元件是可联接到非收发器部分的无功集成电路(reactive integrated circuit IC)。在一示例中，天线可以包括每个都连接到开放端和短端中的每一个的多个无功ICs。根据一示例，SAR校正元件可以是可将短端电联接到接地面的感应SAR校正元件，使得感应SAR校正元件可以匹配辐射体的感应特性。根据另一示例，SAR校正元件可以是电容式SAR校正元件，电容式SAR校正元件可以将开放端电联接到接地面，使得电容式SAR校正元件可以匹配辐射体的电容特性。

SAR校正元件耗散能量，从而降低SAR值。由于SAR值减小，因此可以减小天线与用户身体之间的距离。结果，SAR校正元件允许紧凑的用户设备，同时将SAR值保持在预定范围内。此外，由于SAR校正元件与辐射体的谐振特性相匹配，因此SAR校正元件可以实现SAR值的减小，而不会对辐射体的传输范围从而对天线的传输范围产生不利影响。在另一示例中，由于SAR值的减小，辐射体的传输范围也可以增加，以便更好地通信。

结合附图和下文的相关说明对上述方面进一步描述。应当注意，说明书和附图仅例示本主题的原理。因此，尽管本文中未明确描述或示出，但包含本主题的原理的各种组件可根据说明书设计并包括在其范围内。此外，为了描述的清晰性，始终使用“联接”一词，并且其可以包括直接连接或间接连接。

图1例示根据本主题一示例的用户设备100。作为示例，用户设备100可以是移动电话、笔记本电脑、手持PC。进一步，用户设备100能够连接到无线网络，诸如Wi-Fi或蜂窝网络。此外，用户设备100可以包括允许用户设备100通过无线网络接收信息的无线单元(未示出)。在一个示例中，用户设备100可以包括天线组件102，天线组件102可操作地联接到无线单元以促进从无线单元发送和接收无线信号。例如，天线组件102可以位于无线单元外部，并且可以通过诸如缆线的电连接件联接到无线单元。在另一实例中，天线组件102可以集成到无线单元。在一个示例中，天线组件102可安装在用户设备100的外壳内。例如，天线组件102可定位在用户设备102的一个角部处。天线组件102的示例位置在天线组件102角部的放大部分104中示出。

如放大部分104例示，做为一示例，天线组件102可位于用户设备100的主体内。例如，主体可包括用户设备100的顶盖106和底盖108。例如，天线组件102可以安装在用户设备100内部的顶盖106上。在一个示例中，顶盖可以是用户设备100的顶壳，可以容纳不同的用户界面，例如键盘或触摸板。在另一示例中，天线组件102可以安装在用户设备100内部的底盖108上。例如，底盖108可以是用户设备100的底座，其可以允许安装电路，例如用户设备100的主板和无线单元。

根据一示例，天线组件102可被配置为使得天线组件102的SAR值不超过预定范围。结果，天线组件102的SAR值不影响使用用户设备100的用户。在一个示例中，天线组件102可包括SAR校正元件，SAR校正元件可有助于将天线组件102的SAR值减小到大致在预定的SAR范围内。在一示例中，SAR值的预定范围可以由不同的标准定义，诸如联邦通信委员会(FCC)标准或欧洲电工标准化委员(CENELEC)标准。

SAR校正元件可将对天线组件102的SAR值增加有贡献的能量耗散到接地面，诸如用户设备100的主体。例如，接地面可以是顶盖106，在另一种情况下，接地面可以是用户设备100的底盖108。在任何一种情况下，接地面都可以足够大以将能量耗散到环境中。例如，能量可以是近场能量，该近场能量可能不足以允许无线信号的传输，但可能足以在用户暴露于近场能量时影响用户的身体。

SAR校正元件被设计为使得SAR校正元件在耗散能量的同时不会累积能量。此外，SAR校正元件被设计成这样一种方式：当天线组件102发射或接收无线信号时SAR校正元件不产生或辐射能量。例如，SAR校正元件可以是无功集成电路(IC)，无功IC除了耗散能量而不累积能量之外，还可以匹配天线组件102的谐振特性，使得天线组件的传输范围不受能量耗散的影响。例如，SAR校正元件可以匹配天线组件102的电感特性，而在其他情况下，SAR校正元件可以匹配天线组件102的电容特性。在一个示例中，无功IC可以由多层陶瓷电容器、多层电感器、开关、或者二极管中的一个制成。参考图2解释天线组件102的示例性例示。

图2例示根据本主题一示例的天线组件102的示意图。天线组件102可以包括辐射体202，辐射体202可以进一步包括收发器部分204和非收发器部分206，使得收发器部分204在操作中可以发送和接收无线信号。此外，辐射体202还可包括可联接到收发器部分204的非收发器部分206。天线组件102还可包括可将非收发器部分206电联接到接地面210的SAR校正元件208。在一示例中，接地面210可以是大块金属。在另一示例中，接地面210可以是用户设备100的顶盖106或底盖108。在一个示例中，SAR校正元件208可以将能量从非收发器部分206耗散到接地面210，以便以SAR校正元件208在耗散能量的同时不累积能量的方式减小用户设备100的SAR值。可以参考图3解释天线组件102的详细示意图。

图3例示根据本主题一示例的天线组件102的详细示意图。如前所述，辐射体202包括收发器部分204和非收发器部分206。进一步，辐射体202可被设计为发送和接收预定波长和频率的无线信号。在一示例中，辐射体202可被设计为发送和接收在4G或5G网络中工作的Wi-Fi信号或蜂窝信号。例如，发射波长为“λ”的无线信号可能需要的辐射体202的长度可由以下等式控制：

辐射体的长度＝λ/4的整数倍

进一步，辐射体202可以联接到用户设备100(如图1所示)的无线单元(未示出)，并且可以响应于发送和接收无线信号而向无线单元发送电子信号。例如，辐射体可以以电子信号的形式将无线信号发送和接收到无线单元。此外，辐射体202还可以从无线单元接收电子信号，并可以将其转换为无线信号用于传输。

根据一示例，辐射体202的非收发器部分206可包括短端302，短端302可位于沿非收发器部分206长度的任何点上，从而短端302通过SAR校正元件208联接到接地面210。在另一示例中，短端302可被SAR校正元件208完全替换。如前所述，SAR校正元件208被设计为使得SAR校正元件在耗散能量的同时不会累积能量。此外，SAR校正元件208被设计为使得SAR校正元件208与辐射体202的谐振特性相匹配的方式。在所例示的示例中，SAR校正元件208可以是电感式IC，并且当连接到短端302时，可将短端302处及其周围存在的近场能量耗散到接地面210。此外，电感式IC可匹配辐射体202的电感特性。因此，SAR校正元件208可有助于维持辐射体202的传输范围。

根据另一示例，非收发器部分206还可包括开放端304，该开放端304可形成为非收发器部分206相对于接地面210的悬垂物。进一步，SAR校正元件208可将开放端304电联接至接地面210，使得SAR校正元件208可以将开放端302处存在的能量耗散到接地面210。在例示的示例中，SAR校正元件208可以是电容式IC，其可以在耗散能量的同时耗散能量而不累积能量。此外，电容式IC可以匹配天线组件的电容特性，从而保持辐射体202的传输范围。

根据一示例，天线组件102还可包括馈电结构306，该馈电结构可将收发器部分204电联接至接地面210。此外，天线组件102可包括允许缆线将用户设备100(图1所示)的无线单元连接到辐射体202的连接器(未示出)。

在操作中，收发器部分204可以与无线单元通信电子信号。在一个示例中，辐射体202可以从无线单元接收电子信号。例如，一旦辐射体202接收到电子信号，收发器部分204可以将电子信号转换为无线信号。进一步，当收发器部分204将电子信号转换为无线信号时，由于将电子信号转换为无线信号，近场能量被生成并在辐射体202上累积。进一步，该近场能量由SAR校正元件208信道化到接地面210。在一个示例中，如果SAR校正元件208是感应IC，SAR校正元件208可以在沿非收发器部分206的长度的任意点(开放端304除外)连接到非收发器部分206，以将近场能量耗散到接地面210，同时将感应特性匹配到辐射体202。

可替代地，如果SAR校正元件208是电容式IC，则SAR校正元件208联接到开放端304以将开放端304处的近场能量耗散到接地面210，同时将电容特性匹配到辐射体202，从而匹配辐射体202的谐振特性。在任一情况下，由于SAR校正元件208被设计成在耗散近场能量的同时不累积近场能量，因此天线组件102的SAR值不增加。此外，如前所述，SAR校正元件208被以这样的方式设计：在辐射体202发射或接收无线信号的同时，SAR校正元件208不产生或辐射近场能量。

图4例示根据本主题一示例的天线组件400的示例。天线组件400可包括辐射体402，其可类似于天线组件102的辐射体202。辐射体402可包括非收发器部分404和收发器部分406，使得收发器部分406可发送和接收无线信号。在一个示例中，辐射体202可以进一步包括开放端408，该开放端408可以形成为非收发器部分404相对于天线组件400的接地面410的悬垂物。在一个实例中，开放端408可以将电容特性匹配到辐射体402。

根据一个示例，天线组件400可包括电感式SAR校正元件412，其可联接至非收发器部分404和接地面410。在天线组件400的操作期间，电感式SAR校正元件412可耗散在发送和接收无线信号期间产生的存在于非收发器部分404的能量。此外，在耗散能量的同时，电感SAR校正元件412不累积能量，从而在耗散能量的同时防止SAR值的增加。进一步，如前所述，感应SAR校正元件412可以匹配辐射体202的感应特性，使得结合开放端408的感应SAR校正元件412可使谐振特性与辐射体402匹配，从而维持辐射体402的传输范围。根据一示例，天线组件400还可包括附加部件，诸如馈电结构414，其可将收发器部分406联接到接地面410。

图5例示根据本主题一示例的天线组件500的另一示例。与天线组件400不同，天线组件500可包括电容式SAR校正元件502。除此之外，天线组件500的其他部件与天线组件400类似。例如，天线组件500可包括类似于天线组件400的辐射体402或天线组件102的辐射体202的辐射体504。进一步，辐射体504可包括收发器部分506和非收发器部分508，使得收发器部分506可以发送和接收无线信号。辐射体504还可以包括短端510，短端510可以将非收发器部分508联接到接地面512。此外，辐射体504可以包括开放端514，开放端514可以形成为非收发器部分508相对于接地面512的悬垂物。

在一个示例中，电容式SAR校正元件502可联接至开放端514和接地面512，以便电容式SAR校正元件502将能量从非收发器部分508耗散至接地面512。进一步，电容式SAR校正元件502可以在耗散能量的同时不累积能量，从而在耗散能量的同时防止SAR值的增加。天线组件500还可以包括馈电结构516，其以与天线组件102的馈电结构306相同的方式将收发器部分506联接到接地面512。进一步，天线组件500的操作可以类似于天线组件102，并且电容式SAR校正元件502可以以与参照图3解释的SAR校正元件相同的方式操作。

尽管已经用特定于结构特征和/或方法的语言描述了用于降低SAR值的方法和系统的各方面，但本发明不一定限于所描述的特定特征或方法。相反，该具体的特征和方法被公开作为用于减少SAR值的示例。

Claims

1.一种天线组件，包括：

辐射体，包括收发器部分和非收发器部分，其中所述收发器部分发送并接收无线信号；和

SAR校正元件，可操作地联接到所述辐射体的所述非收发器部分，其中所述SAR校正元件将所述辐射体在所述非收发器部分处联接到接地面，以将能量排放至所述接地面，而不在其中累积所述能量。

2.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述SAR校正元件与所述辐射体的谐振特性相匹配。

3.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述SAR校正元件是无功集成电路(IC)，并且其中所述无功IC是电感式IC和电容式IC中的一个。

4.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述非收发器部分包括短端，并且其中所述SAR校正元件将所述短端联接到所述接地面。

5.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述非收发器部分包括开放端，所述开放端形成为所述非收发器部分相对于所述接地面的悬垂物，并且其中所述SAR校正元件将所述开放端联接到所述接地面。

6.根据权利要求3所述的天线组件，其中所述无功IC由多层陶瓷电容器、多层电感器、开关和二极管中的一个制成。

7.根据权利要求1所述的天线组件，进一步包括用于将所述收发器部分联接到所述接地面的馈电结构。

8.一种天线组件，包括：

辐射体，包括收发器部分和非收发器部分，其中所述收发器部分发送并接收无线信号，所述辐射体进一步包括：

开放端，形成为所述非收发器部分相对于所述接地面的悬垂物；以及

电感式SAR校正元件，电联接在所述接地面和所述非收发器部分之间，以将能量从所述非收发器部分排放到所述接地面，而不在其中累积所述能量。

9.根据权利要求8所述的天线组件，其中所述电感式SAR校正元件是电感式集成电路(IC)。

10.根据权利要求9所述的天线组件，其中所述电感式SAR校正包括多层电感器。

11.根据权利要求8所述的天线组件，进一步包括用于将所述收发器部分联接到所述接地面的馈电结构。

12.一种天线组件，包括：

短端，用于将所述辐射体的所述非收发器部分联接到所述接地面；

开放端，联接形成为所述非收发器部分相对于所述接地面的悬垂物；以及

电容式SAR校正元件，用于在所述接地面与所述开放端之间电联接，以向所述接地面排放能量，而不在其中累积所述能量。

13.根据权利要求12所述的天线组件，其中所述电容式SAR校正元件是电容式集成电路(IC)。

14.根据权利要求13所述的天线组件，其中所述电容式IC包括多层陶瓷电容器。

15.根据权利要求11所述的天线组件，进一步包括用于将所述收发器部分联接到所述接地面的馈电结构。