[发明专利]宽带天线和方法

说明书

优先权和相关申请案

本申请案主张2011年4月13日申请的共同拥有且同在申请中的第13/086,319号美国专利申请案的优先权，所述美国专利申请案具有与本申请案相同的标题且以引用方式全文并入本文中。

技术领域

本发明一般来说涉及用在无线或便携式无线电装置中的天线，且更明确地说，本发明在一个示范性方面涉及多频带天线的接地面设置以及利用所述天线的方法。

背景技术

机内天线是见于大多数现代无线电装置中的元件，所述无线电装置例如移动计算机、移动电话、装置、智能电话、个人数字助理(PDA)，或其它个人通信装置(PCD)。通常使用单极天线，单极天线包括平面辐射体和与平面辐射体平行的接地面，平面辐射体与接地面由短路导体彼此连接以便实现天线的匹配。所述结构经设置，以使得所述结构充当所要操作频率下的谐振器。

通常也需要天线在一个以上频带中操作(例如，双频带、三频带，或四频带移动电话)，在这种情况下使用两个或两个以上谐振器。

图1A和图1B图示典型现有技术平面单极天线的侧视立面图100和俯视立面图。天线100包括矩形平面辐射体元件102，所述矩形平面辐射体元件102安置在接地面104上方某高度108处。馈电导体110将天线的平面元件102耦合到馈电点116。

为了实现有效操作，单极辐射体102通常安装在接地面104上面某距离108处，如图1A中所示。理想地，接地面围绕天线的馈电点展开至少四分之一波长或四分之一以上波长(如图1B中所示)。接地面的大小影响天线的增益、谐振频率和阻抗。辐射体元件的电长度主要决定天线的谐振频率。

通常，机内天线经建构以包括印刷线路板(PWB)组合件的至少一部分，印刷线路板(PWB)组合件也常被称作印刷电路板(PCB)。因此，天线性能参数(也就是，阻抗、带宽、效率)变成取决于移动装置接地面的大小、形状和位置。理想单极辐射元件的最佳长度是波长(λ)的四分之一，所述波长(λ)对应于相关频带的操作中心频率f0。

用于移动应用的负担得起且功率高效的显示技术(例如，液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)等)近来的开发进展已导致在一些膝上型计算机中屏幕大小高达500mm(20英寸)的移动装置的激增。为了实现最佳性能，通常使用LCD接地面(或屏蔽件)。然而，所述较大的接地面(现代显示器所要求的)对于无线天线操作来说不再是最佳的，因为接地面大小在天线设计中起到重要作用。因此，至少部分因为天线辐射体与接地面之间的阻抗失配，而使天线带宽减小。在膝上型计算机的情况下，大接地面(大显示器所要求的)同时针对低频带和高频带实现显著天线性能优化。另外，接地面大小和位置限制天线放置选项。

目前使用各种方法来解决天线-接地面失配，且目前使用各种方法来改进(增加)天线带宽。所述方法通常包含使用额外匹配组件、多个或混合式天线(例如，环形天线和单极天线)等等。所述方法一定会增加成本和复杂性，同时也降低天线的可靠性，以及增加主机移动无线电装置的大小。

因此，极度需要一种供用在移动无线电装置中的无线天线以及利用所述无线天线的方法，所述无线天线的带宽和效率增加以及对天线谐振的控制得到改进。

发明内容

本发明尤其通过提供节省空间的天线和使用方法来满足前述需要。

在本发明的第一方面中，揭示一种天线设备。在一个实施例中，所述设备供用在便携式无线电装置中，所述便携式无线电装置包括馈电端口和接地面，且所述天线设备包括：第一实质上平面辅助接地元件，所述第一实质上平面辅助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸；以及实质上平面辐射体元件，所述实质上平面辐射体元件具有第三尺寸和第四尺寸，并且所述实质上平面辐射体元件经由馈电导体在馈电点流电地连接到所述馈电端口，且所述实质上平面辐射体元件在接地位置处流电地连接到所述辅助接地元件。所述辅助元件实质上安置在接地面和辐射体元件的外周边外。在一个变体中，所述第一尺寸实质上垂直于所述第三尺寸。在另一个变体中，辐射体元件、辅助元件和馈电导体经布置以实现天线带宽的增加。

在另一个实施例中，所述设备包括：单极辐射体；以及第一实质上平面辅助接地元件，所述第一实质上平面辅助接地元件具有第一尺寸和第二尺寸。所述辐射体经由馈电导体在第一位置处被馈电，且所述辐射体在第二位置处接地到辅助接地元件。所述辅助元件实质上安置在接地面和辐射体元件的外周边外。