[发明专利]一种天线装置与一种包括天线装置的无线电通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在至少一个第一频带内发射与接收RF波并包括一个支撑结构与至少一个由此支撑结构支持的辐射天线部分的天线装置。

本发明还涉及一种包括这样一个天线装置的无线电通信装置。

背景技术

在现代无线电通信系统中有一个日益增长的把用户装置做得更小的要求。当涉及到手持式终端例如移动电话时，这一点尤其重要。手持式终端的设计必须使此终端能在低成本下容易地与快速地制造。此终端还必须使用可靠且显示出好的性能。

众所周知，天线的尺寸对于它的性能是关键性的，参看Johnsson的Antenna Engineering Handbook，McGrawHill 1993，第6章。天线、电话本体与附近环境例如用户自身之间的相互作用将变得比以往更为重要。

这要求天线装置紧凑、多用性并具有好的天线性能。它还必须紧固、稳定、便于安装、便于连接并这样布置以便有效地使用可利用的空间。还集中关心于安装在手持式终端的壳内的天线装置。因而，避免使用凸出的天线零件。

用于例如手持式终端比如移动电话的小尺寸结构的天线装置的辐射性能，同支撑结构例如电话的印刷电路板(PCB)强烈有关，还同电话壳有关。全部辐射性能，例如谐振频率、输入阻抗、辐射模式、阻抗、极化、增益、带宽与附近场的模式是天线装置本身及它同PCB与电话壳的相互作用的产物。除此以外，附近环境中的物体影响辐射性能。因此，下面提到的辐射性能将是针对其中包括天线的整个装置。

上面所述对于在移动电话以外的例如无绳电话、遥测系统、无线数据终端等的其它装置中使用的无线通信系统同样是正确的。因此，虽然本发明的天线装置描述为关于移动电话的，它适用于各种无线电通信装置的宽阔的范围。

随着提供新型号移动电话的速度的日益增快，在最近几年内，从研制一种新型号开始至生产与市场供应同型号产品的时间周期急剧缩短。而且，随着使每个单元中必须包括更多功能的技术要求的提高，产生一个降低在相同时间内的制造成本的要求。此外，必须制造不同的零件与单元以很好地适合于生产方法。简单的接口是简化由不同地点制造的不同零件装配成最终产品工作的一个关键的特征。

对于所有类型的无线电通信装置，天线与RF前端的有效部件之间的部分对于无线电通信装置的总性能是关键性的。这是因为从系统观点来看此处引入的所有损耗是关键性的。在接收器侧，在低噪声放大器(LNA)之前产生的损耗使接收器的灵敏度降低。在发射器侧，在功率放大器(PA)之后产生的损耗引起发射功率的降低，迫使PA在较高输出电平下发射。

对于由电池电源提供能量的手持式终端，这些因素更为关键。降低的接收器灵敏度将导致装置在具有低信号电平区域内表现低劣。PA的较高输出电平将增加电池的能量消耗，从而缩短可使用的有效工作时间。

对于例如移动电话等装置的现代制造方法，以在一个最后装配线上装配的各组件为基础。此程序要求各组件之间有简单与可靠的接口。这典型地意指这些接口有大的容差，使它们难以紧密地限定。明确地说，这意味着接口中的损耗可能是相当大的。

为了在这些方面得到改进，需要有设计与装配产品的一些新规则。其中，必须改进天线装置与至少部分要求的RF部件的装配方法。

例如，可通过缩短天线元件与要求的有源模拟部件例如滤波器、放大器等之间的连接线以明显地降低电阻损耗。这可通过把各部件装配在接近天线元件且最好装在一个公共支撑结构上以便构成一个单独的天线组件而实现。

对于终端中许多传统的RF零件的功能包括在控制信号处理器的软件中的未来的软件无线电(SR)结构，这是特别有意义的。在SR结构中模拟RF零件尤其是模拟滤波器的数目大大减少。理想的SR尽可能接近天线元件把模拟信号变换为数字数据或把数字变换为模拟信号。然而，某些部件，例如低噪声放大器(LNA)、强烈干扰信号与噪声的滤波器、功率放大器(PA)、及分离发射与接收信号的无线电收发转换开关(双工器)，仍必须制成模拟部件。因此，如果无线电通信装置可由几个组件例如一个包括所有模拟RF零件与天线的完整部件与一个包括信号处理器的数字组件及一个简单的中间接口装配而成，将会是一个很大的优点。