[发明专利]用于无线通信的模块化多级天线系统和组件

说明书

一种包括辐射系统的无线设备，辐射系统包括模块化天线系统，模块化天线系统包括：至少一个天线组件，至少一个天线组件包括第一多节段天线组件，第一多节段天线组件包括至少两个节段，至少两个节段中的每个节段包括导电元件；至少一个接地平面层；以及匹配网络，匹配网络连接到天线系统以用于在也连接到上述匹配网络的端口处与第一频率范围进行阻抗匹配。辐射系统被配置为操作在包括上述第一频率范围的操作的频率范围中，第一频率范围包括第一最高频率和第一最低频率，并且辐射系统包括天线系统，天线系统包括第一天线组件，第一天线组件包括至少两个节段，特征在于大于与操作的最低频率相对应的自由空间波长的1/30倍并且小于1/5倍的最大大小；其中第一天线组件的不同节段中包括的导电元件通过间隙被间隔开。与本发明相关的模块化多级天线系统在不同通信标准下的频带的分配中提供灵活性，并且容易集成在托管它的无线设备中。

本申请是2020年1月6日提交的201880045357.8号的发明专利申请(名称为“用于无线通信的模块化多级天线系统和组件”)的分案申请。

技术领域

本发明涉及无线便携式设备的领域，并且更具体地涉及通常需要在不同通信标准下的操作的多频带和/或多功能无线设备。

背景技术

无线电子设备典型地处理一个或多个蜂窝通信标准、和/或无线连接标准、和/或广播标准，每个标准被分配在一个或多个频带中，并且上述频带被包含在电磁谱的一个或多个区域内。越来越多地，无线设备需要在不同通信标准下的操作，而需要大操作带宽和/或高效率以用于覆盖市场需求。

为此目的，如今无线电子设备必须包括这样的辐射系统，该辐射系统能够以可接受的无线电电性能(典型地是在例如反射系数和/或阻抗带宽和/或增益和/或效率和/或辐射图案方面)操作在一个或多个频率区域中。此外，辐射系统在无线电子设备内的集成必须有效，以确保整个设备获得良好的无线电电性能(诸如，例如在辐射功率、接收功率、灵敏度的方面来评估)，而不被附近的电子组件和/或人工加载所扰乱。

无线电子设备内的空间经常是有限的并且辐射系统必须安装在可用空间中。因此，辐射系统被期望为小型的，以在设备内占据尽可能少的空间。在无线设备是多功能无线设备，而需要在多于一种通信标准下的操作以用于覆盖若干通信服务的情况下，可用空间甚至更为关键。除了无线电电性能、不够小的大小、以及与人体和附近电子组件的相互作用之外，现有技术的当前限制之一是，天线系统一般是针对每个特定的无线手持设备模型而定制的。

开发如下的无线设备将是适合于覆盖真实市场需求的有利解决方案，该无线设备包括以灵活的配置、能够覆盖多个频带并且能够在至少一个通信标准下操作为特征的小尺寸的辐射系统。

市场中存在增强器解决方案，它们覆盖在一个或多个频率区域中分配的频带处的操作。如在所拥有的专利申请US9,130,259B2中描述的，增强器元件是非谐振元件，其在无线设备中集成的辐射结构中包括的接地平面层中至少激发辐射模式。增强器解决方案的优点之一是辐射系统中包括的增强器元件或多个增强器元件的减小的大小，其使这些解决方案具有特点。然而，覆盖大带宽和/或提供覆盖低频(像例如LTE700)处频带的多频带操作的解决方案，并且更特别是对于操作在低频区域和高频区域两者的多区域解决方案的情况，像例如要求覆盖从698MHz到960MHz以及从1710MHz到2690MHz的范围的大带宽的解决方案，需要最小大小和/或体积的增强器元件、或者多于一个或甚至多于两个的增强器元件。还存在如US2017/0202058A1中公开的增强器解决方案，这些增强器解决方案包括射频系统，该射频系统包括可调谐组件，这些可调谐组件允许增强器元件的大小和/或数目的减小，而减小将天线系统分配到无线设备中所需要的空间。然而，通过可调谐解决方案所达到的带宽不足够大以覆盖与无线设备相关的带宽需求，特别是在频谱聚合和载波聚合需要对整个频谱的瞬时使用的环境中，如在本发明中。