[发明专利]可调节天线

说明书

技术领域

本发明涉及特别意图用于移动终端的可调节单极天线。

背景技术

在本描述中，天线的可调节性是指天线的一个或多个谐振频率可以被电地改变。目的是围绕谐振频率的天线的操作频带始终覆盖每次操作所需要的频率范围。对于可调节性的需求有不同原因。当诸如移动终端的便携无线电设备尺寸非常小时，可用于该设备的天线的空间相应地小，这导致天线的带宽相对窄。然后，由于终端意图在具有彼此相对接近的频率范围的若干系统中运行，覆盖超过一个无线电系统所使用的频率范围是困难的或不可能的。相应地，确保符合单一系统的发射和接收频带中的规范的功能可能变得更加困难。如果系统使用子带划分，如果天线的谐振频率能够在每次所使用的子带中被调谐，从无线电连接质量的角度来看，是有优势的。

在双频带天线中，所述问题尤其涉及较低的操作频带，从而其比较高操作频带更难以达到足够宽。在实践中，常常必须覆盖由系统GSM850和GSM900（全球移动通信系统）一起所使用的频率范围，即824-960 MHz频率范围。而且，也在所谓的LTE系统（长期演进）中运行的设备正在被引入市场。在LTE中，标准频带已经在频率范围698-798MHz内指定，这将天线的较低操作频带的总范围加宽至698-960MHz。然而，非常需要的额外空间对于天线而言是不可用的。因为这些原因，本描述主要涉及较低操作频带的实施。

在本发明中，通过开关来执行天线的调节。出于所述目的而使用开关本身是众所熟知的，例如图1和2的解决方案。

在图1中，从公开WO 2007/012697中已知存在一种布置，其中，将开关用于移动天线的操作频带。该天线是平面型，并且已经绘制了从辐射平面的上方或侧面看的视图。可以看出，无线电设备的电路板PCB处于辐射平面110之下，该板的导电上表面是信号接地GND，并且也充当天线的接地平面。天线的短路导线（conductor）在短路点SP处连接辐射平面，并且馈送导线在馈送点FP处连接辐射平面。此外，天线调节电路140的导线在调节点AP处电连接辐射平面。所有这三个点位于辐射平面的同一长侧，短路点位于它们之间。天线具有较低和较高操作频带。较低操作频带是基于由整个辐射平面110和接地平面构成的谐振器，并且较高操作频带是基于缝隙辐射器，其缝隙SLT从辐射平面的边缘开始，在调节点AP旁边。

天线的调节电路140被示出为电路图。调节电路包括多路开关SW和电抗结构部件。将多路开关的公共端子或输入连接到辐射平面的调节点AP。开关具有两个换向（change-over）端子或输出，其中一个通过串联电容器被连接至在其对端短路的短传输线（short transmission line）。开关的另一输出被连接至在其对端开路的另一短传输线。改变开关状态改变了天线的谐振频率，从而改变了其操作频带的位置。调节电路140被设计成使得当辐射器被连接至短路传输线时，从辐射器的角度看，在较低操作频带的频率下整个调节电路是非常短的短路传输线。这意味着低阻抗。在较高操作频带的频率下，调节电路被视为具有大约四分之一波长的长度的短路传输线，这意味着高阻抗。当将辐射器连接至开路传输线时，从辐射器看，在较低操作频带的频率下整个调节电路是非常短的开路传输线，这意味着高阻抗。在较高操作频带的频率下，调节电路被视为具有大约四分之一波长的长度的开路传输线，这意味着低阻抗。除了由于调节电路的设计，也由于较之较低操作频带，较高操作频带处于大约双倍频率的事实，导致这些变化。

当开关输出从短路线变为开路线时，阻抗改变导致较低操作频带向下移动，并且较高操作频带向上移动。通过适当地选择短路点SP和调节点AP之间的电距离来设置移动的长度。在前者的状态中，较低操作频带旨在覆盖EGSM（扩展GSM）的频率范围880-960 MHz，并且较高操作频带旨在覆盖GSM1800系统的频率范围1710-1880 MHz。在开关的后者状态中，较低操作频带旨在覆盖GSM850系统的频率范围824-894 MHz，并且较高操作频带旨在覆盖GSM1900系统的频率范围1850-1990 MHz。然而，如果由于空间缺乏，例如，天线的高度可能至多4mm，则将不能实现这些目的。例如，在这种情形中，调节电路必须被放大，以使得较低操作频带每次能够仅被设置在GSM850系统的发射或接收频带。然而，不利的结果是，由于切换损耗增加，天线结构的效率下降。

在图1的解决方案中，较高操作频带的足够宽度可能需要向该结构中添加寄生元件。在这种情形中，在辐射器和电路板之间的触点总数将是四个，这意味着较高的生产成本。