[发明专利]一种用于发射和/或接收RF波的天线设备

说明书

发明领域

本发明涉及一种可连接到无线电通信设备上的用于发射和/或接收RF波的天线设备，涉及一种包括一个或多个这一类天线设备的无线电通信设备，并涉及一种用于发射和接收RF波的方法。

发明背景

在当今的无线电通信系统中，永远存在着对于使用户设备更小的不断增加的需求。这在例如移动电话之类的手持便携式终端中尤其重要。手持便携式终端的设计必须使得终端以低成本被容易且快速地制成。而且这些终端必须在使用中是可靠的并且展现优良的性能。

天线的尺寸对于它的性能是关键这是熟知的，参见Johnson的Antenna Engineering Handbook(天线工程手册)(McGrawHil11993，第6章)。在天线、电话主体和诸如用户本身之类的紧邻环境之间的相互作用将变得比以前更重要。因为近来，通常也需要提供两个或多个频带。

这把对天线设备的要求放到小型、多用途以及具有优良的天线性能上。然而，性能变化取决于它所使用的终端的设计以及取决于该设备的邻近环境中的物体。

当现今制造一个手持便携式电话时，要使天线适合于这部具体电话的特性并且适合于在″正常″环境中的″正常″使用。这意味着该天线随后无法用于使用某一电话的任何特定条件中或者无法适合一个不同的电话。因此，手持便携式电话的每一种模型都必须装备有一个特殊设计的天线，它一般说来无法被最佳地用于任何其他电话模型中。

小尺寸结构的天线设备的辐射性质，例如对于一个诸如便携式电话之类的手持便携式电话，很大程度上取决于支持结构的形状和大小，例如印刷电路板，电话的并且也在电话外壳中的PCB。诸如谐振频率、输入阻抗、阻抗、极化、增益、带宽和近场模式之类的所有辐射性质是天线设备本身和它与PCB以及电话外壳的相互作用的产物。除此之外，邻近环境中的物体也影响辐射性质。因此，在下面对辐射性质进行的所有引用是意指天线被结合在其中的整个设备。

在上面已经被提到的东西相对于除便携式电话之外诸如无绳电话、遥测系统、无线数据终端等等之类的其它无线电通信设备也是正确的。因此，即使有关于便携式电话来描述本发明的天线设备，它也在一个很宽的规模上可应用在各种通信设备中。

现有技术US-A1-5,541,614公开了一种天线系统，包括嵌入在频率选择光子能带隙(photonic bandgap)晶体之上的一组中心馈送和分段的偶极天线。例如通过连接/断开各段偶极子臂以使得它们较长或较短，可以改变天线系统的某些特性。

此现有技术天线系统需要四条馈线，它使设备的制造变得复杂并且增加了与天线功能所不希望的交互作用的危险。另外，所使用的MEMS切换被分布在天线段的模型中，它也使得制造更复杂，例如所有的切换必须装备有一个单独的控制线以便单独地可控。

WO99/44307公开了一种具有天线增益分集的无线通信设备。该装置包括第一和第二天线元件，它们中两者或者仅仅其中一个能够被耦合到天线信号节点。没有耦合到该节点的天线元件被电耦合到信号地线。

EP-A1-0,546,803公开了一种包括单个天线元件的分集式天线。该天线元件是以四分之一波长单极天线的形式，它能够在一个公共RF馈送源中的一端或其他端处交替地被馈送。

EP-A2-0,840,394公开了一种相控天线阵雷达系统。此系统使用可编程的MEMS切换和传输线路来提供实时延迟或相移以便引导阵列射束。

然而，这些现有技术配置中并无一个描述任何多用途的天线设备，它可以通过控制一个中央切换单元来适合用于多种多样的条件，特别适合用于设备邻近环境中的情形。

发明内容

在本公开中，应该理解，本发明的天线设备可以用来发射和/或接收RF信号。即使在此使用一个假定一个具体信号方向的术语，也应该理解这种情况可以覆盖信号方向和/或它的反向。

本发明的主要目的是提供一种用于无线电通信设备的多用途的天线设备，其天线设备可适应各种情形，用于获得期望的功用。

本发明的又一个目的是提供一种天线设备，在它已经被安装在装置中之后可以适合不同的通信设备，比如手持便携式电话的不同模式。

本发明的另一目的是提供一种天线设备，它的某些特性能易于控制，比如辐射模式、调谐、极化、谐振频率、带宽、输入阻抗、增益、分集功能、近场模式、作为接收/发射元件的天线元件的连接。

本发明的另外一个目的是提供一种，包括可切换的天线元件的天线设备，此天线设备容易制造，并且在切换装置和天线元件之间展现出可控制的相互作用。