具有包括各自滤波器的分离天线分支的双端口天线

摘要

通信结构可以包括移动终端地平面，该移动终端地平面包括接地点（119）。主辐射器（205）电耦合到所述接地点。第一天线分支包括第一滤波电路（212），该第一滤波电路（212）耦合在第一天线端口（214）和位于所述主辐射器上的第一点（216）之间，并且对应于第一频带。第二天线分支（220）包括第二滤波电路（222），该第二滤波电路（222）耦合在第二天线端口（224）和位于所述主辐射器上的第二点（226）之间，并且对应于不同于所述第一频带的第二频带。另外，可以提供无线电频率（RF）发射器和/或接收器，其中所述地平面和所述主辐射器电耦合到所述RF发射器和/或接收器。

说明书

技术领域

本发明涉及电子领域，更具体地涉及用于通信结构的天线。

背景技术

无线电话通信终端（也称为移动终端）的大小一直在变小，同时包括不同天线性 能的附加的无线特征的数量一直在增多。因此，在提供可以在多种不同频带工作的小 型天线方面的关注增加。例如，可以期望无线电话通信终端在多个频带内操作，例如， 以允许使用超过一个通信系统/标准。例如，全球移动通信系统（GSM）是一种数字 移动电话系统，它可以通常在诸如824MHz和894MHz之间和/或880MHz和960 MHz之间这样的相对低的频带工作。码分多址是另一种数字移动电话系统，它可以 在诸如1710MHz和1755MHz之间的频带和/或2110MHz和2170MHz之间这样的 频带操作。数字通信系统（DCS）是一种数字移动电话系统，它通常可以在诸如1710 MHz和1880MHz之间这样的相对高的频带工作。个人通信服务（PCS）是一种数字 移动电话系统，它可以在诸如1850MHz和1990MHz之间这样的频带工作。另外， 全球定位系统（GPS）和/或蓝牙系统可以使用1.575和/或2.4-2.48GHz的频率。在其 它管辖区域中可以使用其它频带。因此，可以期望可以在多个频带工作的内置天线。

发明内容

根据本发明的一些实施方式，一种通信结构包括：包括接地点的移动终端地平面。 主辐射器电耦合到所述接地点。第一天线分支包括耦合在第一天线端口和位于所述主 辐射器上的第一点之间并且对应于第一频带的第一滤波电路。第二天线分支包括耦合 在第二天线端口和位于所述主辐射器上的第二点之间并且对应于不同于所述第一频 带的第二频带的第二滤波电路。

在一些实施方式中，位于所述主辐射器上的所述第一点设置在所述接地点和位于 所述主辐射器上的所述第二点之间，并且所述第一天线端口包括全球定位系统（GPS） 端口。一些实施方式规定所述第二天线端口是蓝牙和/或无线局域网（WLAN）端口。 一些实施方式规定所述第一滤波电路包括被配置为向对应于至少约1.575GHz的频 率的信号提供低欧姆路径的第一带通滤波器，并且所述第二滤波电路包括被配置为向 对应于至少约2.4GHz的频率的信号提供低欧姆路径的第二带通滤波器。

一些实施方式规定所述第二滤波电路可操作以滤除包括第一频带中的频率的信 号，并且所述第一滤波电路可操作以滤除包括第二频带中的频率的信号。所述第一频 带和所述第二频带之间的差提供所述第一端口和所述第二端口之间的频率隔离。

在一些实施方式中，所述第一天线分支可操作以在所述第一频带谐振，所述第二 天线分支可操作以在所述第二频带谐振，并且所述第一频带与所述第二频带基本相邻 以在基本包括所述第一频带和所述第二频带的组合带宽上提供天线性能。一些实施方 式规定所述组合带宽包括包含约700MHz到约960MHz的频率范围的频带。可以提 供一种可操作用于对应于所述第一频带和所述第二频带中的一个选择性地激活所述 通信结构的滤波器。

一些实施方式包括耦合在所述接地点和所述主辐射器之间的匹配元件。所述匹配 元件可以操作用于增大所述主辐射器和所述接地点之间的长度。一些实施方式规定所 述匹配元件包括包含电容器和/或与电容器串联耦合的电感器。

在一些实施方式中，所述第一滤波电路包括：耦合在所述第一天线端口和位于所 述主辐射器上的所述第一点之间的第一电容器；包括耦合到位于所述主辐射器上的所 述第一点的第一端子的第一电感器；以及包括耦合到所述第一电感器的第二端子的第 一端子和耦合到所述第一天线端口的第二端子的第二电容器。所述第二滤波电路可以 包括：耦合在所述第二天线端口和位于所述主辐射器上的所述第二点之间的第二电感 器；包括耦合到位于所述主辐射器上的所述第二点的第一端子的第三电感器；以及包 括耦合到所述第三电容器的第二端子的第一端子和耦合到所述第二天线端口的第二 端子的第三电感器。

一些实施方式规定所述第一电感器、所述第二电感器和所述第三电感器中的至少 一个是多层芯片电感器。在一些实施方式中，所述第一电感器、所述第二电感器和所 述第三电感器中的至少一个是绕线电感器。

一些实施方式包括耦合在所述接地点和所述主辐射器之间的第一电容器。位于所 述主辐射器上的所述第一点是在所述第一电容器和位于所述主辐射器上的所述第二 点之间，所述第一滤波电路包括具有第一电感值的第一电感器，并且所述第一天线端 口包括调频（FM）无线电频带端口。所述第二滤波电路可以包括与包括小于所述第 一电感值的第二电感值的第二电感器并联设置的第二电容器。所述第一电容器和所述 第二电容器具有基本类似的电容值。

在一些实施方式中，所述第一天线分支、所述主辐射器的在位于所述主辐射器上 的所述第一点和位于所述主辐射器上的所述第二点之间的第一部分和所述主辐射器 的超出位于所述主辐射器上的所述第二点的第二部分一起操作用于在所述第一频带 中的频率处谐振。所述第二天线分支和所述主辐射器的所述第二部分可以一起操作用 于在所述第二频带中的频率处谐振。

一些实施方式规定所述主辐射器包括约30mm的长度并且被设置在距所述地平 面约2mm到约4mm的范围的距离处。位于所述主辐射器上的所述第一点可以位于 沿着所述主辐射器以提供阻抗匹配的位置处。所述第二天线分支可以位于沿着所述主 辐射器的在从位于所述主辐射器上的所述第一点到所述主辐射器的端部之间的距离 的约1/3到从位于所述主辐射器上的所述第一点到所述主辐射器的所述端部之间的距 离的约1/2的范围中的位置处。

一些实施方式包括：包括耦合到所述主辐射器的RF发射器和耦合到所述主辐射 器的RF接收器的RF收发器；包括扬声器和麦克风的用户接口；以及耦合在所述用 户接口和所述收发器之间的处理器，其中，所述处理器被配置为通过所述接收器接收 无线电话通信并且作为对接收的无线电话通信的响应使用所述扬声器再现音频通信， 以及作为通过所述麦克风接收的音频输入的响应产生用于通过所述发射器发射的无 线电话通信。

实施方式还可以包括：包括设置在不同平面处的导电迹线的印刷电路板（PCB）， 其中，所述处理器、用户接口和/或收发器的各个部分实现为设置在所述印刷电路板 上的电子部件，并且其中，所述地平面被设置为在所述印刷电路板的一个或者更多个 平面处的导电层。

应注意，针对一个实施方式描述的本发明的方面可以并入不同实施方式中，尽管 没有针对该具体实施方式具体描述。也就是说，全部实施方式和/或任意实施方式的 特征可以被以任意方式和/或组织方式组合。在以下阐述的说明书中详细说明本发明 的这些和其它目的和/或方面。

附图说明

图1是例示根据本发明的一些实施方式的通信结构的框图。

图2是例示根据本发明的一些实施方式的通信结构的电路的示意框图。

图3是例示根据本发明的一些实施方式的通信结构的电路的示意图。

图4是例示根据本发明的一些实施方式的通信结构的电路的示意框图。

图5是例示根据本发明的一些实施方式的通信结构的电路的示意图。

图6是例示根据本发明的一些实施方式的通信结构的电路的示意图。

图7是例示根据本发明的一些实施方式的天线的性能特征的曲线图。

具体实施方式

下面将参照附图更加全面地描述本发明，附图中示出了本发明的实施方式。然而， 本发明可以以许多不同形式来实施，并且不应当解释为是限于这里阐述的实施方式。 而且，提供这些实施方式，使得本公开充分完全，并向本领域的技术人员全面传达本 发明的范围。

应理解，当元件称为“耦合”或者“连接”到另一个元件时，它可以直接耦合或者连 接到其它元件或者可以存在中间元件。相反，当提到元件“直接耦合”或“直接连接”到 另一元件时，不存在居间元件。相同附图标记通篇指代相同的要素。

空间关系措辞，诸如“上方”、“下方”、“上”、“下”等可以在此使用以便于描述如 在附图中例示的一个元件或者特征与另一个元件或者特征的关系。应理解的是空间上 的相对性的措辞可以旨在除了附图中描绘的方向之外还包括使用中或者操作中的装 置的不同方向。例如，如果装置在附图中被翻转，则描述为在其它元件或者特征“下 方”的元件将取向为在该其它元件或者特征“上方”。因而，示例性措辞“下方”可包括 上方和下方两个方向。装置可以取其它方向（旋转90度或者其它方向）并且相应地 理解此处使用的空间关系描述语。为了简洁和/或清楚，已知功能或者构造可以不详 细描述。

除非另有定义，这里使用的所有术语（包括技术和科学术语）都具有本发明所属 领域的普通技术人员所共同理解的相同含义。还要理解的是，诸如常用词典中定义的 那些术语的术语应当解释为具有与它们在本说明书的背景中的含义一致的含义，并且 不能从理想化或者过于形式化的意义上去解释，除非在这里明确这样定义。

在此参照本发明的理想化的实施方式的示意例示，描述本发明的实施方式。因此， 可以预期的是，作为制造技术和/或公差的结果，相对于示例图的形状和相对大小会 有改变。因而，本发明的实施方式不应被理解为限于此处例示的区域的具体形状和相 对大小，而是将包括例如，由不同工作限制和/或制造限制导致的形状和/或相对大小 的变化。因而，附图中例示的元件实质上是示意的，并且形状不旨在例示装置的区域 的实际形状并且不旨在限制本发明的范围。

仅仅为了例示和说明，在此在被配置为在一个以上的频带进行蜂窝通信（例如， 蜂窝话音和/或数据通信）的多频带无线（“移动”）通信终端（“无线终端”或者“终端”） 的上下文中描述本发明的各个实施方式。然而，应理解的是本发明不限于这些实施方 式，并且可以一般地在包括被配置为在两个以上的频带发射和接收的多频带RF天线 的任何无线通信终端中实现。

如此处所用的，术语“多频带”可以包括例如在以下任意频带中的操作：先进移动 电话服务（AMPS）、ANSi-136、全球移动通信系统（GSM）通信、通用包无线电服 务（GPRS）、增强数据率GSM演进（EDGE）、DCS、PDC、PCS、码分多址（CDMA）、 宽带-CDMA、CDMA2000和/或通用移动通信系统（UMTS）频带。GSM操作可以包 括在约824MHz到约849MHz的频率范围的发射和在约869MHz到约894MHz的 频率范围的接收。EGSM操作可以包括在约880MHz到约914MHz的频率范围的发 射和在约925MHz到约960MHz的频率范围的接收。DCS操作可以包括在约1710 MHz到约1785MHz的频率范围的发射和在约1805MHz到1880MHz的频率范围的 接收。PDC操作可以包括在约893MHz到约953MHz的频率范围的发射和在约810 MHz到约885MHz的频率范围的接收。PCS操作可以包括在约1850MHz到约1910 MHz的频率范围的发射和在约1930MHz到约1990MHz的频率范围的接收。UMTS 操作可以包括使用频带1（在1920MHz和1980MHz之间和/或在2110MHz和2170 MHz之间）、频带4（在1710MHz和1755MHz之间和/或在2110MHz和2155MHz 之间）、频带38（中国：在2570MHz和2620MHz之间）、频带40（中国：在2300MHz 和2400MHz之间）以及BT/WLAN（在2400MHz和2485MHz之间）的发射/接收。 在根据本发明的实施方式中还可以使用其它频带。例如，根据本发明的一些实施方式 的天线可以被调谐到包括诸如频带12、13、14和/或17（例如在约698MHz和798MHz 之间）这样的附加频率。根据本发明的一些实施方式的天线可以被调谐到还包括1575 MHz GSM，并且在这些实施方式中，可以使用双工器以（从其它信号）分离GSM信 号以便在单独的GSM接收器中进行处理。

一些实施方式可以来自于目前认识：多频带天线结构可以被配置为使用双馈激励 结构，该双馈激励结构使用具有通过使用位于各个端口处的带通滤波器而彼此隔离的 频带的RF信号激励主辐射器线路。按此方式，该天线结构可以在同一结构上提供多 个辐射器，其可以要求更少的空间并且基本上维持辐射器效率。

图1是根据本发明的一些实施方式的无线通信终端101（诸如移动无线电话）的 框图。无线通信终端101可以包括耦合在天线200和处理器107之间的RF（无线频 率）收发器103。另外，用户接口109可以耦合到处理器107，并且用户接口109可 以包括扬声器、麦克风、显示器（例如，LCD屏幕）、触敏输入部（例如，触敏显示 屏、触敏垫等）、键盘等。如图1进一步示出，收发器103可以包括接收器111和发 射器115，但是本发明的一些实施方式可以仅仅包括接收器或者仅仅发射器。因此， 处理器107可以被配置为通过接收器111接收无线电话通信，并且作为对接收的无线 电话通信的响应使用用户接口109的扬声器再现音频通信，和/或作为通过用户接口 109的麦克风接收的音频输入的响应产生用于通过发射器115发射的无线电话通信。

另外，天线200、处理器107、用户接口109和/或收发器103的各个部分可以被 实现为设置在印刷电路板（PCB）或者多个板上的电子部件（例如，集成电路和/或 分立的电子器件，诸如电阻器、电容器、电感器、晶体管、二极管等）。另外，印刷 电路板可以包括提供之上的电子部件之间的电耦合的位于其多个不同平面的导电迹 线，并且电地平面可以被设置为位于印刷电路板的一个或者更多个平面的导电层。如 图1所示，天线200、收发器103、处理器107和/或用户接口109中的每一个可以电 耦合到如地符号119指示的公共地平面。

如以下更详细讨论的，天线200可以包括多个分支以在不同频带，例如在小于约 960MHz（例如，在约824MHz到约960MHz的范围中）的频率处、在约1.7GHz 到约2.0GHz的范围中的频率处、在约2GHz到约2.3GHz的范围中的频率的频率处 和/或在大于约2.3GHz（例如，在约2.3GHz到约2.7GHz的范围中）的频率处，提 供谐振。另外，一些实施方式规定天线200可以包括与多个分支中的不同分支对应的 滤波电路。例如，带通电路可以用于彼此隔离不同频带中的各个频带，同时在天线中 共享主辐射器的各个部分。对此，各个分支可以操作以使用公共馈送导体和/或其各 个部分在不同频带提供谐振，以在不同的频带辐射。

下面参照图2，其为例示根据本发明的一些实施方式的通信结构的电路的示意框 图。通信结构可以包括耦合到接地点119的天线200，包括例如一个或者更多个移动 终端地平面。天线200可以包括主辐射器205，主辐射器205可以导电耦合到接地点 119并且可以与地平面隔开一些距离。

第一天线分支210包括耦合在第一天线端口（端口1）214和位于主辐射器205 上的第一馈送点216之间的第一滤波电路（滤波器1）212。第一天线端口214可以 提供与使得第一天线分支以高效率谐振的第一频带相对应的天线馈送。例如，一些实 施方式规定第一频带对应于约1.575GHz的频率，如全球定位系统（GPS）中的卫星 发射的。

第二天线分支220包括耦合在第二天线端口（端口2）224和位于主辐射器205 上的第二馈送点226之间的第二滤波电路（滤波器2）222。第二天线端口224可以 提供与使得第二天线分支220以高效率谐振的第二频带相对应的天线馈送。例如，一 些实施方式规定第二频带对应于约2.4GHz的频率，如例如在用于通过短距离交换数 据的开放无线技术标准的蓝牙中使用的。另外，可以在根据IEEE 811.2g等标准工作 的无线局域网（WLAN）中使用约2.4GHz的第二频带。

在一些实施方式中，第一天线分支210可以操作以使用第一滤波电路212和主辐 射器205的完整长度以在第一频带提供谐振。第二天线分支220可以操作以使用第二 滤波电路222和主辐射器205的延伸超出第二馈送点226的仅后部206。第一滤波电 路212向第一频带中的信号提供低欧姆路径，并且滤除第二频带中的信号，因而对第 二频带信号呈现开路。类似地，第二滤波电路212向第二频带中的信号提供低欧姆路 径，并且滤除第一频带中的信号，因而对第一频带信号呈现开路。

下面参照图3，其为例示根据本发明的一些实施方式的通信结构的电路的示意 图。如图3所示，第一滤波电路212可以包括与第一电感器L1和第二电容器C2的 串联组合并联的第一电容器C1。在一些实施方式中，串联连接的部件L1和C2的顺 序针对第一滤波电路212的频率响应可以是特定的。例如，一些实施方式规定第一电 感器L1导电耦合到主辐射器205，并且第二电容器C2导电耦合到第一天线端口214。

第二滤波电路222可以包括与第三电容器C3和第三电感器L3的串联组合并联 的第二电感器L2。在一些实施方式中，串联连接的部件L3和C3的顺序针对第二滤 波电路222的频率响应可以是特定的。例如，一些实施方式规定第三电容器C3导电 耦合到主辐射器205，并且第三电感器L3导电耦合到第二天线端口224。尽管此处描 述的示例性滤波电路提供三个部件，但是使用五个、七个等部件的更高阶匹配电路可 以在本公开的实质和范围内使用。

一些实施方式规定电感器L1、L2和L3可以是多层和/或绕线电感器。由于绕线 电感器可以具有增大的Q参数——这可以用作对被调谐的电路的质量的度量，所以 可以根据是否在相同应用中使用多层或者绕线电感器来使用不同的电感值。例如，根 据在此提供的一些实施方式的组合天线可以包括可操作用于在对应于GPS功能的频 率谐振的第一天线分支210和可操作用于在对应于蓝牙和/或WLAN通信的频率谐振 的第二天线分支220。为此，以下的表列出可以在包括多层部件和绕线部件两者的电 路中使用的不同部件值。

蓝牙/GPS组合天线

除了在绕线电感器和多层电感器之间使用不同的电感值，与多层电感器相比，使 用绕线电感器还可以提供更好的天线性能。例如，以下的表列出主辐射器205和地平 面之间具有约4mm间隔并且使用以上列出的部件值的原型天线在GPS和蓝牙频带 中的平均增益。

在设计和实现中，调谐用于GPS/蓝牙组合的组合天线可以开始于具有大约为30 mm长度的主辐射器205的天线。可以通过调整第一馈送点216以得到期望的阻抗匹 配，来首先调整对应于GPS频带的第一天线分支210。例如，在一些实施方式中，可 以使用50欧姆阻抗匹配。在一些实施方式中，可以调整主辐射器205的总长度以调 谐GPS频率。

一旦第一天线分支210被调谐，第二天线分支220可以被添加到主辐射器205 的第二馈送点226，该第二馈送点226可以位于第一馈送点216与主辐射器205的端 部之间的距离的1/3到约1/2。一些实施方式规定可以改变第二馈送点226的位置以 将谐振频率调谐到蓝牙和/或WLAN频带。在一些实施方式中，如果第二天线分支220 的阻抗不接近例如50欧姆，则可以向第二天线端口224添加分流电感器。

在一些实施方式中，诸如主辐射器206和地平面之间的间隔减小的实施方式中， 可以向第一天线端口214和第二天线端口224中的一个或者两者添加一个或者更多个 元件以匹配第一天线分支210和第二天线分支220上的谐振。此外，一些实施方式包 括位于主辐射器205和接地点119馈送器之间的一个或者更多个匹配元件。例如，下 面参照图4，其为例示根据本发明的一些实施方式的通信结构的电路的示意框图。除 了以上关于图2描述的结构，图4提供耦合在接地点119和主辐射器205之间的匹配 元件230。

尽管在此以单数描述，但是匹配元件230可以包括一个以上的部件和/或一个以 上类型的部件。例如，下面参照图5，其为例示根据本发明的一些实施方式的通信结 构的电路的示意图。匹配元件230可以包括第四电容器C4和第四电感器L4的串联 组合。继续上面关于图3讨论的组合的GPS和蓝牙天线示例，但是主辐射器205和 地平面之间有3mm间隔，并且包括对应于多层电感器的部件值，以下的表提供了维 持GPS阻抗的匹配元件230中的不同部件组合的示例性值。

如所列出的，以上的组合维持GPS阻抗，但是添加了额外电感以改进蓝牙频带 中的阻抗匹配。通过使用首先列出的组合，在约GPS频带和约蓝牙频带的频率范围 上测量原型的自由空间平均效率。在以下的表中提供结果。

频率(GHz) 1.565 1.575 1.585 1.605 2.4 2.25 2.485 平均效率(dB) -3.9 -3.1 -2.8 -3.7 -2.9 -1.8 -1.8

下面简要参照图6，其为例示根据本发明的一些实施方式的通信结构的电路的示 意图。尽管此处讨论的实施方式包括GPS频带和蓝牙频带的天线组合，但是本发明 不限于此。例如，如此处讨论的通信结构可以用于提供在可以对应于多个不同应用、 功能和/或类型的多种不同频带谐振的天线。例如，如图6例示的通信结构可以用来 提供可操作用于在FM无线电频带（例如，87.5-108.0MHz）和蓝牙频带（2.4GHz） 谐振的天线。

下面简要参照图7，其为例示根据本发明的一些实施方式的天线的性能特征的曲 线图。如所例示的，可以在约20dB的值提供两个端口（在1.575GHz的GPS和在 2.4GHz的蓝牙）之间的隔离。为此，通过在多个天线分支中使用带通滤波器，可以 在多个频带提供天线效率和隔离。

一些实施方式规定此处描述的通信结构可以用于提供具有频带紧密间隔、交叠和 /或彼此相邻的两个端口的天线。例如，现有的天线设计在低频率的宽频带上提供谐 振上可能受到挑战。如此处讨论的，不同端口可以操作用于在例如700MHz到960 MHz内的附近频带谐振。按此方式，各个不同端口可以被配置为在总频带的一部分 中操作。可以提供表面弹性波（SAW）滤波器，其可以操作用于对应于第一频带和 第二频带中的一个选择性地激活通信结构。按此方式，在一个端口活动时，另一个端 口可以变为在功能上不可见。

根据本公开的优点，在不背离本发明的实质和范围的情况下，本领域技术人员可 以进行很多变化和修改。例如，根据本发明的实施方式的天线可以具有各种形状、构 造和/或大小，并且不限于所例示的那些天线。

因此，必须理解的是仅仅是为了示例而描述了所例示的实施方式，并且不应认为 是限制根据所附的权利要求限定的本发明。因此以下的权利要求被解读为不仅仅包括 语言上阐述的要素的组合，而且包括用于按照基本相同方式实现基本相同功能以获得 基本相同结果的全部等同元素。权利要求因此应被理解为包括概念上等同的、以上具 体例示并且描述的内容，而且包括将本发明的概念并入的内容。