具有多谐振频带的环形多分支平面天线和合并此天线的无线终端

摘要

天线和合并天线的无线终端包括导电单元，导电单元具有可以在高频段和低频段谐振的环形轨道单元以提供多频段PIFA。

说明书

                         技术领域

本发明涉及通信领域，并且更具体地，涉及天线和合并该天线的无线终端。

                         背景技术

无线终端的尺寸正在减小，许多现代的无线终端在长度上小于11厘米。相应地，对于可被用作为无线终端内部安装的天线的小天线越来越感兴趣。例如，倒F天线可能很适合于在无线终端的界限内使用，特别是正经历小型化的无线终端。典型地，常规的倒F天线包括一个保持为与接地面有以定距离间隔开的关系的导电单元。示例性倒F天线在美国专利No.6,538,604和6,380,905中描述，这两个专利整体地在此引用以供参考。

而且，可能希望无线终端工作在多个频段，以便能利用一个以上的通信系统。例如，全球移动通信系统(GSM)是典型地工作在诸如880MHz和960MHz之间的低频段的数字移动电话系统。数字通信系统(DCS)是典型地工作在诸如1710MHz和1880MHz之间的高频段的数字移动电话系统。另外，全球定位系统(GPS)或蓝牙系统使用1.575或2.4-2.48GHz的频率。被分配用于北美的移动终端的频段包括用于先进移动电话业务(AMPS)的824-894MHz和用于个人通信业务(PCS)的1850-1990MHz。其它频段在其它管辖下使用。因此，内部天线被提供来在多个频段内工作。

常规上，PI FA构造具有分支的结构，诸如在美国专利No.5,926,139中描述的，以及把PIFA定位于距接地面相当大的距离，典型地约7-10mm，以便有效地辐射。Kin-Lu Wong在Planar Antennas for WirelessCommunications(用于无线通信的平面天线)，Ch 1，p.4(Wiley，2003年1月)中图示用于双频PIFA的某些潜在的辐射顶部贴片。这些参考文献的每个文献的内容因此整体地在此引用以供参考。不管上述情况如何，仍旧需要替代的多频带平面天线。

                         发明概述

本发明的实施例提供用于通信设备和无线终端的天线。天线包括可能特别适用于平面倒F天线(PIFA)单元的环形(looped)导电平面单元。

在某些实施例中，平面倒F天线被配置成以多个工作的谐振频率带宽(典型地大约在2-4个之间)操作，以及包括：(a)信号馈电；(b)接地馈电；和(c)与信号馈电和接地馈电相联系的环形导电单元。

在某些实施例中，天线可被定位为距可能由印刷电路板(在环形天线单元的上面或下面)提供的接地面约3mm。接地面在尺寸和配置上也可能是环形的，基本上相应于该环形导电单元。

在某些实施例中，环形导电单元被配置成具有中心孔径，该中心孔径基本上延伸环形导电单元的内部边缘各部分之间的整个距离。导电单元可以具有基本上长方形的周界，每个边与两个相邻的边相接，周界具有约37mm的宽度和约46.5mm的高度。

在具体实施例中，天线被配置成工作在约824-894MHz之间的第一(低频段)和在约1850-1990MHz之间的至少一个第二(高频段)。

某些实施例针对具有多个工作的谐振频率带宽的平面倒F天线。PIFA包括：信号馈电；接地馈电；以及与信号和接地馈电相联系的导电单元。导电单元包括环形轨道单元(looped track element)，它在工作时提供高频段谐振器和低频段谐振器。

其它实施例针对无线终端。无线终端包括：(a)外壳，被配置成包围发送和接收无线通信信号的收发信机；(b)接地面，被布置在外壳内；(c)平面倒F天线，被布置在外壳内且与收发信机电连接；(d)信号馈电，被电连接到环形轨道单元；以及(e)接地馈电，被电连接到环形轨道单元，靠近信号馈电。该天线包括：平面电介质基片和被布置在平面电介质基片上的平面导电单元。导电单元包括具有某一长度和宽度的环形轨道导电单元和该环形轨道包围的中心部分，该环形轨道被配置成定义低频段的约1/4波长谐振器和高频段的约1/2波长谐振器。

在某些实施例中，环形轨道单元包括具有四条边的无端的周界，其中接地和信号馈电被互相相邻地定位，在环形轨道单元的公共边的上部边缘或下部边缘部分靠近该公共边。

再一些实施例针对用于激励具有低的和高频段工作模式的平面倒F天线的方法。该方法包括：(a)给导电单元提供以环形轨道单元，环形轨道单元被配置成形成低频段的约1/4波长谐振器和高频段的约1/2波长谐振器；(b)在选择的低频段工作时生成沿至少一部分环形轨道的电流零点(current null)；以及(c)在选择的高频段工作时生成在环形轨道的两个以定距离间隔开的部分(典型地基本是相对侧)处的电流零点。

下面将进一步描述这些和其它实施例。

                         附图简述

图1A是按照本发明的实施例的环形平面倒F天线构造的放大的示意的顶视图；

图1B是具有示例性模拟高频段辐射方向图的图1A所示的天线的示意图，同相电流由电流矢量指示。

图1C是具有示例性模拟低频段1/4波长谐振方向图的图1A所示的天线的示意图，电流方向由电流矢量指示。

图1D是按照本发明的实施例的一个环形天线的顶视图，例示了高频段电流矢量图。

图1E是按照本发明的实施例的、类似于图1D所示的环形天线的顶视图，但是具有辅助的调谐特性。

图2A是按照本发明的实施例的另一个环形平面倒F天线的顶视图。

图2B是在图2A所示的天线的(离接地面)3mm和6mm高度时的VSWR图。6mm(较高的)单元用粗黑线显示。

图2C是在约6mm天线高度下测量的、图2A所示的天线在1850MHz时的正面辐射方向图的极坐标图。

图2D是在约6mm天线高度下测量的、图2A所示的天线在1990MHz时的正面辐射方向图的极坐标图。

图3A是按照本发明的另一些实施例的平面倒F天线的顶视图。

图3B是被定位于离接地面约3mm的图3A所示的天线的VSWR图。

图3C是在约3mm天线高度下测量的、图3A所示的天线在1580MHz(GPS)时的正面辐射方向图的极坐标图。

图3D-3F分别是在约3mm天线高度下测量的、图3A所示的天线在2.1GHz时的正面、侧面、和方位方向的辐射方向图的极坐标图。

图4A是按照本发明的再一些实施例的平面倒F天线的顶视图。

图4B是被定位于离接地面约3mm高度的图4A所示的天线的VSWR图。

图4C是在约3mm天线高度下测量的、图4A所示的天线在1850MHz时的正面辐射方向图的极坐标图。

图4D是在约3mm天线高度下测量的、图4A所示的天线在1900MHz时的正面辐射方向图的极坐标图。

图5A是按照本发明的再一些实施例的平面倒F天线的顶视图。

图5B是由图5A所示的天线提供的四个不同的谐振频段的VSWR图。

图6A是带有在0.95GHz处的电流密度的灰度级图案的环形天线构造，灰度级范围为从电流的0db到-40db(0db＝29.796A/m)。

图6B是带有在2.4GHz处的电流密度的灰度级图案的图6A所示的环形天线构造，灰度级范围为从电流的0db到-40db(0db＝29.796A/m)。

图7是按照本发明的实施例的一个基本环形设计天线的VSWR图。

图8A和8B是按照本发明的实施例的一个环形天线构造的顶视图，通过电流矢量说明高频段电流可以在相反顶角之间振荡。

图9A是基本上相应于按照本发明的实施例的环形天线构造的、具有修正的接地面设计的环形天线的顶视图。

图9B是图9A所示的天线的VSWR图。

图10A是按照本发明的实施例的、带有在1850MHz处工作时该天线的模拟激励的图4A所示的天线顶视图。

图10B是图10A所示的平均电流模拟的模拟辐射方向图。

图10C是按照本发明的实施例的、带有在1990MHz处工作时该天线的模拟激励的图4A所示的天线的顶视图。

图10D是图10C所示的平均电流模拟的模拟辐射方向图。

图11A是按照本发明的实施例的、带有在1850MHz处工作时该天线的模拟激励的图2A所示的天线的顶视图。

图11B是图11A所示的平均电流模拟的模拟辐射方向图。

图11C是按照本发明的实施例的、带有在1990MHz处工作时该天线的模拟激励的图2A所示的天线的顶视图。

图11D是图11C所示的平均电流模拟的模拟辐射方向图。

图12是按照本发明的实施例的无线通信设备的局部侧视图。

图13A-13C是按照本发明的实施例的、具有围绕显示器周界定位的环形天线构造的无线通信设备的示意性正视图。

图14A-14C是按照本发明的实施例的、具有围绕小键盘或键盘周界定位的环形天线构造的无线通信设备的示意性正视图。

                本发明的实施例详述

现在参照其上显示本发明的实施例的附图，在下文中更全面地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式被体现，以及不应当被理解为限于这里阐述的实施例；而是，提供这些实施例以使得本公开内容是透彻和全面的，以及把本发明的范围充分传达给本领域技术人员。在全文中相同的标号是指相同的单元。应当理解，虽然是相对于某个天线实施例讨论，但一个天线实施例的特性或操作可应用于其它实施例。

在图上，为了清晰起见，线的宽度、层、特征、部件和/或区域可能被放大。应当理解，当诸如层、区域或基片的特征被称为是在另一个特征或单元“上面”时，它可以直接在其它单元上面或也可以存在介于其间的单元。相反，当一个单元被称为是“直接”在另一个特征或单元上面时，不存在介于其间的单元。还应当理解，当特征或单元被称为是“被连接到”或“被耦合到”另一个特征或单元时，它可以直接被连接到其它单元或可以存在介于其间的单元。相反，当一个单元或特征被称为是“直接连接到”或“直接耦合到”另一个单元时，不存在介于其间的单元。术语“环形”或“环”轨道是指具有闭合的或基本上闭合的圈或无端的(endless)构造的轨道或轨迹。

现在参照附图在下面详细地描述本发明的实施例。倒F导电单元可被配置成工作在多个、典型地至少第一和第二个谐振频带，以及在某些具体的实施例中，它也可被配置成工作在第三或更多的谐振频带。按照本发明的实施例的天线在例如支持两个或多个不同的谐振频带的、诸如世界电话和/或双模电话的多模式无线终端中可能是有用的。在某些实施例中，本发明的天线可以工作在低频段和高频段。术语“低频段”或“低频带”可以互换地使用，以及在某些实施例中，它们包括低于约1GHz的频率，以及典型地包括824-894MHz或880-960MHz的至少一项。术语“高频段”或“高频带”可以互换地使用，以及在某些实施例中，它们包括高于1GHz的频率，以及典型地包括在约1.5-2.5GHz之间的频率。在高频段中的频率可包括在约1700-1990MHz，1900-2100MHz，和/或2.4-2.485GHz内的选择的频率或范围。

在某些具体实施例中，高频段可包括小于低频段频率的两倍的频率。例如，对于工作在约824-894MHz之间的频率的低频段模式，高频段模式可以工作在低于约1.648-1.788GHz的频率。

在某些实施例中，天线可被配置成对于全球定位系统(GPS)提供谐振，因为其中要构建这个天线的终端可包括GPS接收机。GPS工作在大约1，575MHz。GPS是本领域技术人员所熟知的。GPS是基于空间的三角测量系统，通过使用卫星和计算机来测量在地球上任何地方的位置。与其它的基于地面的系统相比较，GPS在它的覆盖范围方面更少受限制，它典型地提供连续不断的24小时覆盖而不管天气条件如何，并且是高精度的。在当前的实施方案中，围绕地球轨道而行的24个卫星的星座不断地发射GPS无线电频率。如上所述的天线的附加谐振允许天线被使用来接收这些GPS信号。

正如这里使用的，术语“无线终端”可包括，但不限于：带有或不带有多行显示器的蜂窝无线终端；可将蜂窝无线终端与数据处理、传真和数据通信能力组合的个人通信系统(PCS)终端；可包括无线终端、寻呼机、互联网/内联网接入、web浏览器、组织器、日历和/或GPS接收机的PDA；以及包括无线终端收发信机的常规的笔记本电脑和/或掌上接收机或其它电器。无线终端也可被称为“普及的计算”设备且可以是移动终端。

通信设备领域的技术人员将会理解，天线是可被使用来发射和/或接收电信号的设备。在发射期间，天线可以从传输线接收能量以及把这个能量辐射到空间中。在接收期间，天线可以从入射波收集能量以及把这个能量提供给传输线。从天线辐射的或由天线接收的功率量典型地根据增益来描述。

电压驻波比(VSWR)是指天线馈电点与诸如无线终端的通信设备的馈电线或传输线的阻抗匹配。为了以最小损耗辐射射频能量，或为了以最小损耗把接收的RF能量传送到无线终端接收机，无线终端天线的阻抗常规上与传输线或馈电点的阻抗相匹配。常规的无线终端典型地采用被电连接到收发信机的天线，该收发信机在工作时与被定位于内部布置的印刷电路板上的信号处理电路相关联。为了增加在天线与收发信机之间的功率传送，收发信机与天线可被互连成使得它们各自的阻抗基本上是“匹配的”，即，被电调谐来补偿不想要的天线阻抗分量，以便在馈电点提供50欧姆(Ω)(或期望的)阻抗值。

参照图1A，天线20包括带有至少一个导电环形轨道单元22的导电单元21，该环形轨道单元22具有四个边22₁，22₂，22₃和22₄。如图所示，相邻边的边缘部分是相接的。环形轨道单元22也具有相关的中心孔径22a。天线20包括信号馈电28和接地馈电25。在某些实施例中，接地点25可被定位于该单元21的公共边部分、在信号馈电28下面约3-6mm的距离。

如图所示，中心孔径22a可以分别由长度和宽度L₂，W₂定尺寸，它们把轨道的内周界分隔开足够距离，以抑制轨道的相对边的寄生耦合。被配置成限制在常规频率上的耦合的分隔距离的例子是至少约3-4mm。在某些具体的实施例中，L₂可以是约39mm和W₂可以是约29mm，单元轨道22具有约3-6mm之间的宽度(W₁-W₂或L₁-L₂)。

在某些实施例中，对于高频段可以大约是低频段频率的两倍的情形，使用更大的分隔距离。当孔径22a尺寸或长度L₂和/或宽度W₂减小时，高频段频率增加。对于小于10mm的轨道的相对边之间的间隔，除了在2.2GHz的频率或更高的高频段上工作以外，还有可能调谐天线达到约800-900MHz的谐振。然而，对于除1.7-1.9MHz的谐振以外还使用约800-900MHz的谐振的应用，主平行辐射分支(显示为左面的边22₃和右面的边22₁)的更大的分隔可能是期望的。

孔径22a可以是空气空间或被填充以非导电材料(或二者的组合)。在工作时，如果用户把手指或手放置在非导电中心区域，增益或调谐不应当被恶化。在具体的实施例中，环形轨道单元22的尺寸被定为提供其中可接纳显示器(诸如LCD)或其它部件的孔径22a。轨道长度L₁可以是约47mm的量级以及宽度W₁可以是约37mm的量级。

环形天线20的构造可能特别适合于蛤壳式(clamshell)或翻盖式外壳(无线通信)设计。蛤壳式设计可以具有矮版(low profile)的、更大的图像区域，以在翻盖上容纳更大的显示器，以及在操作期间用户可以把手指(digit)放置在翻盖的中心。环形天线20可被使用于这些设计，因为它也具有相对较低的(平坦的)型面(profile)，某些实施例可以被配置成不带有中心部件(阻止用户在操作期间失谐)，以及它使用相对其它PIFA或便携式通信设备天线设计而言相对较大的x，y(长度和宽度)范围。

一般地说，在低频段(它可被描述为频带“A”)工作时，导电单元21可以象一个具有约1/4波长谐振的相当坚固的导电片那样动作。低频段的谐振频率可以通过选择环形轨道单元22的适当的长度(L₁)和宽度(W₁)和/或调节从馈电点28到环形轨道单元22的上边缘部分22e₁的距离而被确立。增加环形轨道单元22的面积(L₁和/或W₁)可以降低谐振频率，而减小面积(L₁和/或W₁)可以提高谐振频率。低频段也可以或替换地通过调节从馈电和接地连接到零点拐角(null corner)22n(图1C)的距离而被调谐。

在高频段，环形轨道单元22可以提供一个主高频段谐振器(它可被描述为频带“B₁”)。当工作在高频段时，如图1B，1D和1E所示，在环形轨道22的相对边或边缘上形成两个不同的驻波，每个在约1/2波长谐振。环形轨道22的两个非相邻的边(被显示为左边和右边22₃，22₁)可以是以增加的或最大电流，而环形轨道22的相对两边可以是以减小的或较低的电流(低电流边被显示为顶部边和底部边22₄，22₂)。这样，这个构造基本上起到两个平行辐射器的作用，水平分量抵销且辐射基本上垂直地生成，以及它可以提供低于主极化约10db的交叉极化。主要辐射峰值远离环形轨道22以及后向辐射可以是相对较低的。图1E也显示被定位于天线20的左面边22₃上的额外的调谐分支23，它可以特别适合于调谐在欧洲或其它管辖区域下使用的900/1800频段。

在某些实施例中，诸如图1D和1E上显示的，接地面125可以具有与单元22基本上相同的形状。这并不是必需的，但它可以允许单元22被定位成更接近接地面125。接地面125远离单元22的构造被显示为横向延伸一个更远的距离，然而，这个尺度和/或形状可被调节以使得它基本上对准单元22(诸如相对图的右边而言)。

高频段谐振可以通过改变环形轨道单元22路径的内部周界(或间隔)的尺寸(即，L₂和/或W₂)以及通过加上调谐元件，诸如调谐分支23(通过图1A的虚线指示而被显示为任选的特征)而被调谐或调节。在某些实施例中，环形轨道的宽度(W₂)和/或轨道22的边(具体地，左面的边和右面的边或主谐振器的边)的宽度可被选择，以便将高频段的谐振调谐到期望的工作频带。外部调谐分支23可以特别适合于在第二调谐频带低于主调谐频带频率的大约两倍时调谐。

在某些实施例中，正如在下面进一步讨论的，天线20被配置成之间具有约2-4个谐振频带，低频段包括在约824-894MHz之间的范围中的频率。环形构造(单独的或带有次分支，如将在下面讨论的)可以允许多个高频段谐振，以及多频带PIFA在离接地面(典型地由下面的印刷电路板定义)约3mm距离处对于高频段具有良好增益。

图1B显示具有所例示的电流矢量的模拟高频段辐射方向图。如图所示，在高频段工作中电流基本上是同相的，以及有两个零点拐角22n，位于环形轨道22的基本上完全相反的边缘部分(这里水平边合并到远离接地和信号馈电25，28的垂直边)。

图1C显示具有所例示的电流矢量的辐射方向图的模拟低频段辐射(诸如在约850MHz)。在这个实施例中，零点拐角22n被布置在环形轨道22的、与高频段工作时不同的边缘部分。如图所示，零点拐角22n位于分别最远离信号和接地馈电28、25的边缘部分。

图2A显示天线20可包括导电单元21，它包括提供主高频段谐振器“B₁”的环形轨道22，以及提供在高频段处的次谐振器“B₂”(约1/4波长谐振器)的次分支30。次分支30可被配置成具有孔径30a，它分离开两个基本上平行的带条(strip)，如图所示。次分支30可被配置成有角度地延伸而远离环形轨道22的边，以抑制对于第一高频段谐振B₁的破坏性干扰。

另外，次分支30可被定位于环形轨道22内部，靠近信号和接地馈电28，25，正如图上所示的，或可以替换地被定位于环形轨道的外部以及向外远离环形轨道(未示出)。天线导电单元22可包括在两个相邻的边22之间的拐角构件32，它可被使用来调谐天线20。这个天线构造的增益可以是水平和垂直极化分量的混合，这可能部分地是由于次分支30取向的角度而导致。次分支30可以电容性地耦合到环形轨道22的一部分，诸如它的远拐角部分，以使得这个谐振(B₂)是与另一个高频段谐振(B₁)相邻的。

在本实施例中，次分支30被显示为内部分支，以及在操作时，提供一个谐振(在本实施例中，是两个高频段频率中较高的那个)。内部次分支30具有极化分集以及可提供更全向的方向图。外部环路22形成较低的高频段谐振，以及利用相对较低的(典型地约-10db)交叉极化而被垂直极化。因此，跨高频段(例如，在1850-1990MHz上)，在约3mm高度处该高频段的VSWR可以好于约4∶1，在约6mm高度处它可以被提高到约2.5∶1。替换地，次高频段谐振B2可以与诸如UMTS或蓝牙(2.1或2.4GHz)的其它频带分隔开。当被使用于更高的频率时，带宽可以更宽。

环形轨道22的长度(L₁)可以是约46.5mm；宽度可以是约37mm。离接地面的高度或分开的距离可以是约5mm或更小，以及典型地是约3mm，尽管可以通过增加这个距离来改进性能(特别是低频段性能)。接地引脚可被定位于垂直方向低于馈电点约5mm处。在图2A显示的构造中，天线分别工作在约824-894MHz和1850-1900MHz的低频段和高频段。图2B是显示相应于图2A中示出的天线20(在3mm和6mm高度)的低频段谐振“A”、主高频段谐振B₁(来自环形轨道22)和次高频段谐振B2(来自分支30)的代表性VSWR图。在3mm高度，在频带边缘的VSWR对于低频段是约8∶1而对于高频段是3-4∶1。在6mm高度，VSWR对于低频段是接近4∶1而对于高频段是2.5∶1。在图上，其中较低的和较高的单元位置被画在同一个图上，最外面的线相应于较高地放置的单元22。

图2C和2D显示与图2A所示的天线构造有关的、在约6mm天线高度处、在1850MHz(图2C)和1900MHz(图2D)的示例性天线辐射方向图。

图3A是具有环形轨道22的天线20的另一个实施例。在本实施例中，天线20被配置成生成三个谐振频带：在约824-894NHz之间的低频段“A”，和两个高频段B₁，B₂。高频段可被调谐以使得一个是在1575MHz而一个是在2.1-2.4GHz(较高的频带是B₁以及主要来源于环形轨道22)。天线20包括次频带分支135(它产生在GPS谐振(1575MHz)的频带B₂以及可展宽该高频段谐振)。高频段范围可以通过加粗(增加导电轨迹的面积或宽度)辐射单元22的最大电流区域而被加宽。次分支135可以通过对环形单元22的左边(支路22₃)开槽或分割而形成，并且它可以提供附加带宽以及附加谐振频率。附加谐振频率可以通过调节被使用来产生次分支135的槽的长度而被调谐。如图所示，第一边22₁具有一个额外的带条或轨道130的宽度，在工作时其可以形成高频段和低频段谐振器的一部分。在某些实施例中，额外厚度可以提供高频段工作时的增加的带宽。

天线导电单元22可包括沿垂直边22₃被定位于信号28对面的切缝(slit)135。上部边22₄可以比其它边更窄。高频段可被调谐到如期望的更高的频率。图3B显示在约3mm高度处图3A所示的实施例的VSWR图。在本实施例中，高频段B₁是相对较宽的以及在约3∶1的VSWR处可覆盖约15％的带宽(2150-2485GHz)。轨道22的长度L₁和宽度W₁可以分别是约46.5mm和39mm。

图3C显示可以由图3A所示的天线20在约1580MHz(通常相应于GPS)处提供的示例性辐射方向图。对于正面、侧面和方位方向的峰值分别是-1.23、-2.3、和-0.85dbi。图3D-3F显示可以由图3A所示的天线20在约2.1GHz处提供的示例性辐射方向图(2.4GHz方向图是类似的)。所显示的方向图是定向的，具有高的垂直增益，特别是在方位角上。峰值增益值是在约3和4dbi之间。

图4A图示了具有环形轨道22的导电单元21的天线20的再一个实施例。环形轨道单元22的长度L₁和宽度W₁可以分别是约45mm和38mm。用于主要环形单元22的地25可以位于信号馈电28下方约3mm处。导电单元21可包括次分支235，它是一个边寄生单元235。寄生单元235可被定位于靠近环形轨道22但与环形轨道22分隔开(没有直接接触)。

寄生单元分支235可被布置在轨道22的最左面边22₃的左侧和外侧，以及可以在它的顶部外边缘部分处接地25，如图所示。因为这个边缘部分可以是在高电流区域，所以分支235可被激励和生成谐振。与主高频段谐振不同，这个谐振可以主要在印刷电路板的边缘附近辐射，它可提供增加的全向方向图和多个极化。寄生单元235可以是一个垂直带条，其具有的长度大于轨道22的较长边之一22₃长度的主要部分。寄生单元的长度尺寸可被定为基本上相应于(大约)谐振的电波长(即，谐振频率的1/4波长)。左面的边22₃可以具有一个切除接纳区域22r，它的尺寸被定为其中能容纳寄生单元235，左面的边22₃沿着邻接寄生单元235的部分是较窄的。天线导电单元21可包括调谐拐角构件132和232。

寄生单元235在高频段的高端(典型地约1930-1990MHz)可以是主导的辐射器。天线20在低频段在约824-894MHz之间辐射。高频段B可以工作在约1.85-1.99MHz之间。图4B显示在离接地面3mm高度的、对于图4A所示的实施例的示例性VSWR图。

图4C显示在约3mm高度测量的、对于由图4A所示的天线20在1850MHz的示例性辐射方向图。图4D显示在约3mm高度测量的、对于由图4A所示的天线在1990MHz的示例性辐射方向图。

图2A和图4A所示的实施例可以在频带的高端提供全向增益。因此，在接收模式中，通信设备可以根据用户的位置(即，用户面对的方向)而阻止丢掉呼叫或信号。

图5A显示具有环形轨道22的再一个天线20。这个实施例是四频带天线。它工作在低频段“A”和高频段B、C和D(图5B)。正如前面那样，次分支135可以被定位成沿着环形轨道22的支路之一的外侧(典型地，是与拥有信号与地的边相对的边)以及伸展长度L₁的主要部分(典型地，至少是长度的约75％，以及更典型地是几乎整个长度L₁)。这个次分支135可以生成谐振B(典型地，用于GPS的约1575MHz)。环形轨道22可以提供在1850-1990上的辐射(典型地主要从左面和右面的边)。如图所示，导电单元21还包括第三谐振分支335和第四谐振分支435。第三谐振分支335可以有助于谐振C(典型地约1850-1890MHz)和/或生成谐振D。第四谐振分支435可以生成或有助于谐振D(典型地，对于蓝牙的约2400-2485)。正如前面那样，接地25可被定位于信号馈电28的下面约3-6mm之间，以及典型地在约4-6mm之间。

第四分支435可以是顶部分支以及可被配置成主要控制对于高频段C(诸如1850-1990MHz)的调谐，和/或第三(中心)分支335可被配置成对于频带D(蓝牙)调谐。次分支135(被显示为左面分支)的构造可被使用来调谐GPS(1575MHz)。正如前面那样，环形轨道的长度和宽度(L₁，W₁，图1)和/或单元边的宽度可被使用来调谐或定义低频段谐振。

图6A例示对于天线20(带有环形轨道22)和带有的边被配置成基本上相应于所显示单元轨道22边的下面的环形接地125的、在0.95GHz处显示的模拟电流，相邻的灰度级图显示电流密度A/m，从0(29.7696A/m)到-40db。图6B显示具有在1800MHz处模拟的电流的相同的天线20。在某些实施例中，环形接地面125可以具有更宽的或更长的边，但中心孔径基本上相应于环形轨道22的中心孔径22a(未示出)。

图7显示按照本发明的实施例的、具有基本的环形轨道22的天线20的示例性VSWR，天线具有离地面约3mm的天线高度。如图所示，有在低频段(913MHz)的1/4波长谐振和多个高频段谐振，包括在1.8GHz的1/2波长谐振。其它高频段谐振包括2.9GHz、3.45GHz、4.75GHz和5.95GHz。可能存在附加的更高阶模式，但用所使用的设备没有测量到。

图8A和8B显示高频段电流可以在环形轨道22的相对边(例如，被显示为拐角C₁，C₂)之间振荡。在左面和右面(以及顶部和底部)的电流基本上平行并沿同一个方向行进(即，它们互相不抵销)。

图9A再次显示被定位于离接地面125约3mm(Z距离)的具有环形轨道22的天线20，该接地面125也具有环形轨道125t结构(被显示为放置在天线轨道22的下面)。去除在天线孔径22a下面的地并用类似的形状的接地单元125代替它，可以在约3mm高度处达到可接受的带宽和增益。虽然低频段可以变为全向的，但前后比在高频段仍旧可以是约4db。在本实施例中，在高频段和低频段，增益可以基本上是垂直的。图9B显示图9A所示的天线20和接地面125的示例性VSWR。

图10A和10C显示在印刷电路板161上在1850MHz(图10A)和1990MHz(图10C)对于图4A所示的天线20的模拟的平均电流。图10B显示对于图10A所示的1850MHz电流的模拟辐射方向图。图10D显示对于图10C所示的1990MHz电流的模拟辐射方向图。在1990MHz的方向图与1850MHz的方向图相比是更全向的。

图11A和11C显示在1850MHz(图11A)和1990MHz(图11C)对于图2A所示的天线20的模拟的平均电流。图11B显示对于图11A所示的1850MHz电流的模拟辐射方向图。图11D显示对于图11C所示的1990MHz电流的模拟辐射方向图。在1990MHz处印刷电路板161的顶部中心例示了在中心分支下的增加的活动性。因此，在本实施例中，中心分支30是主要辐射器。

模拟是通过使用市面上可买到的、从位于Fremont，CA的ZelandSoftware Inc.可得的软件包IE3D实现的。

应当指出，虽然环形轨道单元22在图上被显示成基本上为长方形的，但也可以使用其它环形轨道构造。例如，椭圆形、平行四边形、或甚至适当地配置的、在相对边之间具有足够间隔的曲线轨道。在某些实施例中，围绕内部环形的最小距离应当足以定义用于高频段工作的两个1/2波长路径。在某些实施例中，围绕环形的外部距离(或从馈电/接地到相对边的距离)应当足以定义用于主要谐振的两个1/4波长路径。

而且，正如本领域技术人员已知的，可以加上匹配部件，以改进对于50欧姆源的阻抗匹配和/或增加带宽与低频段增益。例如，添加与馈电串联的约1-3nH的电感可以改进低频段而没有很大地影响高频段。接地面可以通过加上开槽、孔径等等而被修正，以使得天线进一步从接地面显现而改进性能。可以在导电单元21与接地面125之间加上高电介质材料，以便允许附加地缩小天线20的几何尺寸。减小孔径22a的尺寸可减小增益。谐振槽可被加到接地面125，以便显著地增加在低频段和/或高频段的带宽。通过使接地引脚更接近信号馈电，可以如期望的把增益从高频段“移位”到低频段。

按照本发明的某些实施例的倒F天线可被组装到具有无线终端的设备，诸如具有内部接地面和收发信机部件的无线电话终端，其中所述收发信机可用来发送和接收无线电话通信信号。接地面可以是约40mm宽和约125mm长。

天线20可被布置成基本上平行于接地面125并经由相应的地和信号馈电连接到接地面以及收发信机部件。天线20可以被形成或整形为具有一定的尺寸和相对于接地面的位置，以便遵从无线电话终端外壳或其中的子组件的形状。例如，天线可以放置在限定封闭的声室的一部分的基片上。因此，天线不一定是严格的“平面”，虽然在技术行话中它可能仍旧被称为平面倒F天线。

另外，应当理解，虽然术语“接地面”在本申请全文中被使用，但这里使用的术语“接地面”不限于平面的形式。例如，“接地面”可以是带条或是任何形状或合理的尺寸以及可以包括非平面结构，诸如屏蔽罐或其它金属物体。

天线导电单元可以配备有或没有下面的基片电介质衬垫，诸如举例而言FR4或聚酰亚胺。另外，天线可包括在分支或分段之间的空间中的空气隙。替换地，空间可以至少部分被填充以电介质基片材料或在衬垫片上形成的导电图案。而且，按照本发明的实施例的倒F导电单元可被布置在电介质基片上和/或电介质基片内。

天线导电单元21可以由铜和/或其它适用的导电材料形成。例如，导电单元分支可以由铜片形成。替换地，导电单元分支可以由在电介质基片上成层的铜层形成。然而，用于按照本发明的倒F导电单元的导电单元分支可以由各种导电材料形成，以及不限于铜，正如本领域技术人员已知的。天线可以以任何适当的方式被做成，包括但不限于金属冲压，是否是通过沉积、上墨、涂漆、蚀刻或另外把导电材料轨迹提供在基片材料上而在弯曲薄膜或其它基片上按期望的图案形成导电材料。

应当理解，虽然按照本发明的实施例的天线在这里是相对于无线终端描述的，但本发明的实施例不限于这样的构造。例如，按照本发明的实施例的天线可以在可能只发送或只接收无线通信信号的无线终端内被使用。例如，利用天线的常规的AM/FM无线电或任何接收机可以只接收通信信号。替换地，远端数据输入设备可以只发送通信信号。

现在参照图12，图上显示无线终端200。如图所示，天线20包括导电单元21，它被保持为与接地面125有以定距离间隔开的关系，该接地面典型地保持在印刷电路板161上。天线单元21与信号馈电28和接地馈电25通信。信号和接地馈电28、25可被互相相邻地定位，以及被布置在单元21的公共边缘部分。在某些实施例中，信号和接地馈电28，25可被定位于邻近公共的外部边缘部分。术语“公共的外部边缘部分”是指信号和接地馈电互相相邻地被放置在导电单元21的环形轨道22的外边或末端部分上或附近(没有导电单元把它们间隔开)。这种构造是与其中接地被定位于单元的第一部分而信号在接地的对面、通过导电单元的展开而分隔开信号和馈电(诸如对于中心馈电构造)的情形相反。

再次参照图12，图上更详细地描述允许无线终端200发送和接收无线终端通信信号的电子部件的常规的安排。如图所示，用于接收和/或发送无线终端通信信号的天线20被电连接到收发信机电路部件161。部件161可包括射频(RF)收发信机，它被电连接到诸如微处理器的控制器。控制器可被电连接到扬声器，该扬声器被配置成从控制器发送信号到无线终端的用户。控制器也可被电连接到话筒，话筒接收来自用户的话音信号并把话音信号通过控制器和收发信机发送到远端设备。控制器可被电连接到小键盘和显示器，所述小键盘和显示器有助于无线终端操作。收发信机、控制器、和话筒的设计对于本领域技术人员是熟知的，这里不需要进一步描述。

图12所示的无线通信设备200可以是蜂窝或PCS型的无线电话类型的无线终端，它利用按照本发明的实施例的天线20。如图所示，设备200包括信号馈电28，它从包括电子收发信机部件161的信号接收机和/或发射机(例如RF收发信机)延伸出来。接地面125用作为平面倒F天线20的接地面。天线20可包括由虚线208示意地显示的电介质基片衬垫。天线20可包括环绕的部分212，它用来把导电单元21连接到信号和接地馈电28，25。接地馈电25被连接到接地面125。天线20可被基本上并行于接地面125地安装，经历形成形状、变形和弯曲，正如前面讨论的、对于特定的应用可能存在的。信号馈电28可以穿过接地面125上的孔径214，且被连接到收发信机部件161。收发信机部件161、接地面125、和倒F天线20可被封装在无线(即，无线电话)终端的外壳165中。外壳165可包括后面部分165b和前面部分165f。无线设备200可包括其它部件，诸如以上指出的小键盘和显示器。接地面125可被配置成在天线20的下面或上面。

应当指出，这里显示的天线20的分支图案构造可以重新取向，诸如旋转例如10-90度，典型地90、180、或270度。此外或替换地，构造可以以镜像图案(诸如左到右)被重新取向。天线20可被配置成占用小于约1200mm²的面积。典型地，天线具有小于约40mm高度×40mm宽度×11mm深度的周界。在某些实施例中，天线20可被配置成等于或小于约31mm高度和/或宽度，深度小于约11mm(典型地4-7mm)。

图13A-13C是按照本发明的实施例的、具有围绕显示器500周界放置的环形导电单元的天线20的无线通信设备200的示意正面视图。显示器500可以是任何适用的图形或图像显示器，诸如LCD。环形导电单元22可被定尺寸和被配置成偏离显示器周界一个距离，或相对它紧密地放置。设备200可在如图13A所示的相同表面上、在不同的部件上(在如图13B所示的翻盖或蛤壳式构造中)或在后表面上(图13C)包括小键盘(数字字母键输入)。翻盖构造可能特别适合于形成诸如蜂窝电话那样的无线通信设备，它采用从关闭的储备位置翻开或绕枢轴旋转到打开位置的两个附着的外壳构件。

图14A-14C是按照本发明的实施例的、具有围绕小键盘或键盘505周界放置的环形导电单元22的天线20的无线通信设备200的示意正面视图。小键盘505可以以不同的构造被布置在类似于以上对于显示器500讨论的构造的设备上。设备200可包括在一个以上位置的环形单元，诸如图13A-13C和14A-14C所示位置的组合。环形单元22也可被定位于显示器或小键盘(未示出)之下的后表面上。

在附图和技术说明中，公开了本发明的实施例，并且，虽然采用了特定的术语，但它们仅仅是在通用的和描述的意义上被使用的以及不是为了限制，本发明的范围在以下的权利要求中被阐述。因此，以上内容是说明本发明的而不应被理解为限制本发明。虽然已描述本发明的几个示例性实施例，但本领域技术人员将容易理解，在示例性实施例中有可能有许多修正方案而本质上不背离本发明的新的教导和优点。因此，所有的这样的修正打算被包括在权利要求中定义的本发明的范围内。在权利要求中，装置加功能子句在被使用的场合下打算覆盖这里描述的执行所阐述的功能的结构，并且不单是结构的等价物而且还有等价的结构。所以，应当理解，以上内容是说明本发明的而不应被理解为限于所公开的具体实施例，以及对于所公开的实施例以及其它实施例的修正打算被包括在所附权利要求的范围内。本发明由以下权利要求定义，权利要求的等价物被包括在其中。