[发明专利]用于无线设备的嵌入式多模天线结构

说明书

技术领域

本发明一般地涉及用于无线设备的低截面、紧凑型嵌入式天线设计，其支持多种无线应用模式的无线连接性和通信。更特别地，本发明涉及这样的低截面、紧凑型嵌入式天线设计，其能够容易地集成至具有有限空间的无线设备中，同时提供用于基于多个无线应用标准的宽带操作的合适的天线特性和性能。 

背景技术

日益增长的对无线连接的市场需求与集成电路技术的创新相结合，已经推动了配备有低成本、低功率和紧凑单片集成的射频发射器、接收器和带有集成天线的收发器系统的无线设备的发展。实际上，例如，已经开发出各种类型的带有嵌入式无线系统的无线设备以支持诸如WPAN(无线个人局域网)、WLAN(无线局域网)、WWAN(无线广域网)和蜂窝网络应用之类的无线应用。特别地，诸如2.45GHz ISM(工业科学医疗)、WLAN 5.2/5.8GHz、GPS(全球定位系统)(1.575GHz)、PCS1800、PCS1900和UMTS(1.885-2.2GHz)系统之类的无线标准正变得日益流行地用于膝上型计算机和其他便携设备。另外，覆盖3.1GHz-10.6GHz波段的超宽带(UWB)无线系统已经被提出作为下一代无线通信标准，以增加室内低功率无线通信或本地系统(特别是针对短距离WPAN应用)的数据速率。使用UWB技术，无线通信系统可以在超过100％的带宽上以通常小于-41.3dBm/MHz的低发射功率来发射和接收信号。 

通常，无线设备被设计成具有被布置在这种无线设备的外壳外部或者被内嵌在这种无线设备的外壳内的天线。例如，便携式膝上型计算机 可以具有安装在该膝上型计算机的显示单元的顶部区域上的外部天线结构。另外，膝上型计算机可具有供与PC卡结合使用的卡接口，在所述PC卡上形成有天线结构。然而，这些和其他外部天线设计具有许多缺陷，其包括例如高制造成本、天线容易毁坏、由于外部天线带来的便携设备的难看的外观。 

在其他传统方案中，天线可被内嵌在设备外壳内。例如，对于便携式膝上型计算机设计，天线结构可以被内嵌在膝上型计算机的显示单元内。通常，嵌入式天线设计要优于外部天线设计，原因在于嵌入式天线减少或消除了天线毁坏的可能性，并且给无线设备提供了更好的外观。然而，使用嵌入式天线设计，天线性能可能因为无线设备外壳具有有限空间以及有耗环境而受到不利影响。例如，内嵌在膝上型计算机的显示单元内的天线可能受到来自诸如金属显示器盖、显示面板的金属框等周围金属部件或者在该嵌入式天线结构附近的其他有耗材料的干扰，并且必须布置成远离这种对象和材料。 

因为计算设备被做成具有日益有限空间的更小尺寸，所以嵌入式天线必须被设计成具有更加紧凑的结构和截面，并同时维持足够的天线性能。特别在必须针对宽带、多模式无线应用来设计天线的时候，构建这种天线的能力不是平常的并且可能存在问题。实际上，虽然多波段天线可以被设计成具有多个不同的辐射元件以实现在多个工作波段上的工作，但是用以在不同的工作波段上获得合适的天线性能的能力常常需要较大尺寸的多波段天线结构，其可能不满足在膝上型计算机或其他无线设备内的空间约束条件。这已经激发了对低截面、紧凑多波段、多标准的嵌入式天线构架的需求，这种天线构架能够覆盖宽广的工作带宽，用于与无线设备一起实现以支持多个无线系统/标准。 

发明内容

通常，本发明的示例性实施例包括用于无线设备的低截面、嵌入式多模式天线设计，其支持多种无线应用模式的无线连接性和通信。本发明的示例性实施例包括低成本、低截面和紧凑型嵌入式天线设计，其能 够容易地集成在具有有限空间的无线设备内，同时提供合适的天线特征和性能以支持在多个无线应用标准上的宽带操作。