CN103250302B - 双天线单馈线系统 - Google Patents
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Abstract
一种天线系统，包括被配置用于低带频率的低带天线及被配置用于高带频率的高带天线。低带天线被配置为使得高带频率具有高阻抗，而高带天线被配置为使得低带频率具有高阻抗。传输线可用来将两根天线耦接在一起，且该传输线可用来对低带及高带天线的阻抗加入相位延迟，使得这些天线并未配置的相对应频率朝向史密斯图上的无限阻抗点移位。
Description
相关申请
本案请求美国临时专利申请案第61/392,181号(申请日2012年10月12日)的优先权，该案全文以引用方式并入此处。
技术领域
本发明有关于天线领域，更明确而言有关于适合用在可携式装置的天线领域。
背景技术
间接馈线天线的使用具有多项效益，而此项技术的讨论提供于PCT申请案第PCT/US10/4797号(申请日2010年9月7日)中，该案全文以引用方式并入此处。图1例示说明可用来提供此种系统的具体设计。低带天线30包括耦接至耦合器32的馈线31。耦合器32耦接高带元件35，该高带元件35具有耦接至高带元件35的短路37接地。高带天线40包括耦接至开槽42的馈线，该开槽42具有短路47接地。高带元件45电容式耦接至开槽42且具有短路48接地。低带及高带二天线皆可用适当组件来配置，因而确保频率响应为适当。举例而言，电感器或电容器可设置与耦合器串联来调整低带天线的阻抗。此外，电感器可设置串接于高带元件与地电位之间来调整高带天线的阻抗。
低带HISF天线的阻抗作图针对原先天线(rawantenna)显示于图2A，且针对匹配50欧姆时显示于图2B。如从图2A及图2B已知，借助于适当组件(例如在馈线与耦合器之间加上电感器或电容器)，可从起始值51a(可以是GSM850的低端)延伸至终止值51b(可以是GSM900的高端)的低带频率范围51移位至史密斯图上的期望位置，使得在低带频率51的频率响应在驻波比(SWR)圆55以内，该驻波比可具有3的值。
高带LISF天线的阻抗作图针对原先天线显示于图3A，且针对匹配50欧姆的天线显示于图3B。如从图3A及图3B已知，可从起始值52a(可以是GSM1800的低端)延伸至终止值52b(可以是UMTS1(Rx)的高端)的高带频率范围52移位至史密斯图上的期望位置，使得高带频率52的频率响应落入SWR圆55内部。
虽然描述的系统相当精简，但将移动装置制造得更小且更具能效及同时提高效能，已经对通信系统形成逐渐增高的压力。芯片设计师将多个通信芯片组整合入CPU设计中试图最大化效率与效能。因此期待发展可提升通信系统效能的天线系统。
发明内容
天线系统包括配置用于低带频率的低带天线及配置用于高带频率的高带天线。低带天线及高带天线可借单一收发器馈电且借可具有期望长度的传输线耦接在一起。低带天线被配置来使得高带频率具高阻抗，而高带天线被配置来使得低带频率具高阻抗。传输线可用来对低带及高带天线的阻抗加入相位延迟，故这些天线并未配置的相对应频率朝向史密斯图上的无限阻抗点移位。
附图说明
本发明于附图中举例说明但非限制性，其中相似附图标记指示类似的元件，且附图中：
图1显示天线系统的一实施例的透视图。
图2A显示于调谐之前低带天线于史密斯图上的阻抗作图。
图2B显示于调谐之后低带天线于史密斯图上的阻抗作图。
图3A显示于调谐之前高带天线于史密斯图上的阻抗作图。
图3B显示于调谐之后高带天线于史密斯图上的阻抗作图。
图4A显示于加入相位延迟之后低带天线于史密斯图上的阻抗作图。
图4B显示于加入相位延迟之后高带天线于史密斯图上的阻抗作图。
图5显示有一传输线耦接低带天线与高带天线的天线系统的一实施例的示意图。
图6显示图5所示天线系统的复合阻抗的作图。
图7显示图5所示天线系统的对数幅值阻抗的作图。
图8显示有一传输线耦接低带天线与高带天线的天线系统的另一实施例的示意图。
具体实施方式
后文详细说明部分描述具体实施例但非意图限制于明确地揭示的组合。因此除非另行注明，否则此处揭示的特征可一起组合来形成额外组合，但未显示于此处以求简明。
如由图2B可知，当低带天线经配置来使得低带频率范围51位于SWR圆55内部时，高带频率范围52的位置接近史密斯图上的无限阻抗位置。同理，如从图3B了解，当高频带的高带频率范围52位于SWR圆55内部时，高带频率范围52的位置接近史密斯图上的无限阻抗位置。已经确定调整二天线使得相对应的高或低带频率可移位至更接近史密斯图上的无限阻抗点将是有利的。换句话说，于一实施例中，可以让非共振带频率处于史密斯图中的高阻抗点(中间右侧)，借此所述两根天线可单纯经由将两个50欧姆馈线点加在一起来组合成单馈线天线。
在匹配入50欧姆前，馈电技术的选择、LISF对HISF、及史密斯图中共振带位置已经经过最佳化来使得非共振带尽可能接近史密斯图中的高阻抗点(参考图2B及图3B)。在共振带已经匹配至50欧姆后，非共振带然后旋转入史密斯图中的高阻抗区域，如图4A及图4B所示(低带范围51及高带范围52以椭圆形来标记)。业已确定有用的旋转方法将相位延迟加至各个天线系统。
低带的相位延迟以2毫米长的50欧姆传输线达成，而高带相位延迟以17毫米传输线达成。现在可单纯组合至馈线信号而达成单馈线天线，如图5示意显示。组合天线的复合阻抗显示于图6，而对数幅值阻抗显示于图7。
用来组合二信号路径的传输线总长度模拟成19毫米。但这19毫米是针对空气中的传输线(电气长度)，在移动装置设计中此点极其不可能，原因在于传输线经常设计于电路板中。就该点而言，FR4为用于电路板的最常见基材且具有约4.5的介电常数。于空气中的19毫米电气长度等于典型FR4基材中的约9毫米实体长度。
图1所示参考天线构思中LISF馈线与HISF馈线间的实体距离为10毫米。此种长度比FR4的9毫米期望长度略长。但已确定即便传输线长度并非最佳仍可达成可接受的效能。值得注意的是，因非共振带本质上是在史密斯图的高阻抗区域且有低相速，期望于天线系统具有高带宽的多个情况下，极少使用传输线(或超长传输线)仍可发挥效果。
但须注意，针对具有较高Q天线元件的系统，期望更准确的传输线仍将有利。原因在于此种天线倾向于在非共振带处具有减小的阻抗带宽及较快的相速。
虽然前述传输线系统可用于标准直接馈线天线，但减小的阻抗带宽及增大的相速倾向于要求长得多的传输线(约四倍长)。如此长的传输线在可携式系统变得不合实际，因而不可能用在将从紧凑型系统获益的任何系统。相比于使用开槽馈线天线，标准直接馈线天线还要求更准确/精密的设计，且倾向于因非共振带的减小的阻抗带宽及较快的相速而导致具有增加的带宽损耗。因此如所了解，须对使用标准直接馈线天线作多项非期望的改变。这些正是使得更难以组合此二标准直接馈线天线的原因。
除了允许单一收发器之外，此一构思的另一项优势为二馈线间的距离可经最佳化至特定距离而不影响天线元件的Q。这是可能的，原因在于间接馈线可移动得更为靠近彼此，同时因元件本身并不移动故可维持元件的Q。
移动开槽馈线将影响天线的相移，且获得单独开槽所要求的相移是不可能及/或不可行的。但借电路中分开的并联电容器可增加额外相移。举例而言，若高带开槽的相移太小而不能用于以串联电感器让高带频率匹配至50欧姆，则可借加入电容器80来增加相移，如图8所示。
期望相移的分开调谐将最有利于高带馈线；但相移的分开调谐也可用于低带馈线。如所了解，图8描述的实例揭示一个实施例，其使用分开电容器来调谐具有过短的电气长度的开槽。借以电感器置换电容器，可以调谐具有过长的电气长度的开槽。
此处提供的揭示内容就较佳具体实施例描述特征结构。本领域普通技术人员将了解从本文揭示的综述显然易知落入于所附权利要求的范围及精髓的多个其它实施例、修改及变化。
Claims (3)
1.一种天线系统，其包括：
一第一天线，被配置为在一低频率带共振，该第一天线为经由第一耦合器间接馈电；及
一第二天线，被配置为在一高频率带共振，该第二天线为经由第二耦合器间接馈电，其中该第一及第二天线二者借延伸至所述第一耦合器和所述第二耦合器这二者的一传输线来馈电，该第一天线被配置为提供一高阻抗给一高带频率输入，且该第二天线被配置为提供一高阻抗给一低带频率输入；
其中该传输线耦接至一收发器，且该收发器与该第一天线之间沿该传输线的一第一距离不同于该收发器与该第二天线之间沿该传输线的一第二距离。
2.如权利要求1所述的天线系统，其中该第二天线包括具有一电气长度的一开槽及被配置为增加该开槽的电气长度的一电容器。
3.如权利要求1所述的天线系统，其中该第二天线包括具有一电气长度的一开槽及被配置为缩短该开槽的电气长度的一电感器。
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