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CN111492535A - 一种用于无线通信设备的天线系统 - Google Patents

一种用于无线通信设备的天线系统 Download PDF

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CN111492535A CN201780095453.9A CN201780095453A CN111492535A CN 111492535 A CN111492535 A CN 111492535A CN 201780095453 A CN201780095453 A CN 201780095453A CN 111492535 A CN111492535 A CN 111492535A
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Abstract

一种用于移动设备的天线系统包括第一导电元件，所述第一导电元件配备多个分段，所述分段至少包括第一角点分段和邻近所述第一角点分段设置的中央分段。介电材料设置在所述第一角点分段与所述中央分段之间的间隙中。第二导电元件设置在所述移动设备内。所述第二导电元件的第一端连接至所述第一角点分段。所述第二导电元件远离所述第一端的部分电连接至第一馈电部分。所述中央分段连接至第二馈电部分。

Description

一种用于无线通信设备的天线系统
技术领域
本发明的各方面大体涉及无线通信设备，尤其涉及一种用于无线通信设备的天线系统。
背景技术
用于移动设备应用的现有移动天线方案在4x4多输入多输出(multiple input-multiple output，简称MIMO)操作中通常提供低性能的主天线。例如，在当前移动设备中，通过单独分配的MIMO天线并利用所述移动设备内的额外空间来解决MIMO能力(4x4 MIMO)。通常，由于所述MIMO天线的配置和地面位置，致使性能受损。由于支持所述MIMO天线的低频带天线的尺寸减小，致使低频带性能受损。MIMO天线之间的隔离也欠佳。
当前用于移动通信设备的天线系统不提供具有重叠多频带的多根天线的同时多频带操作。例如，不支持具有载波聚合的4x4 MIMO。与利用所述移动设备的整体宽度的所述低频带天线相比，底部中心金属框架的长度不足通常会降低所述低频带的效率。
利用所述移动设备的外部金属框架的天线设备通常与这些移动设备的金属背盖不兼容。所述低频带谐振天线利用导电细长元件配置，所述导电细长元件连接至所述外部金属框架。因此，这些设计需要使用由诸如玻璃、陶瓷或塑料之类的介电材料制成的背盖。
因此，期望能够提供一种解决上述的至少一些问题的一种用于移动通信设备的天线系统。
发明内容
所公开实施例的目的在于提供一种用于移动通信设备的天线系统，提供用于多频带输入输出(multiple-in multiple-out，简称MIMO)操作独立天线振子。该目的由独立权利要求的内容来解决。进一步，在从属权利要求中可以发现有利的修改。
根据第一方面，上述和进一步的目的和优点是通过一种用于移动设备的天线系统获得的。在一个实施例中，所述天线系统包括第一导电元件，所述第一导电元件配备多个分段，所述分段至少包括第一角点分段和邻近所述第一角点分段设置的中央分段。介电材料设置在所述第一角点分段与所述中央分段之间的间隙中。第二导电元件设置在所述移动设备内。所述第二导电元件的第一端连接至所述第一角点分段。所述第二导电元件远离所述第一端的部分电连接至第一馈电部分。所述中央分段连接至第二馈电部分。所公开实施例的各方面提供一种用于移动设备的天线系统，配备单独独立的MIMO天线。所述角点分段可以形成用于在多个蜂窝频带上辐射的低频带天线，所述中央分段可以形成中高频带天线。所述框架中的所述间隙会提高所述中央中高频带天线的现有性能。
根据所述第一方面设备，在所述天线系统的一种可能的实现方式中，所述第二导电元件包括相对于所述中央分段基本平行设置的分段。所述第二导电元件被配置为所述第一角点分段的低阻抗馈电，可在靠近所述中央分段和所述移动设备的边缘时进行有效辐射。
根据所述第一方面或前述实现方式，在所述天线系统的一种可能的实现方式中，所述移动设备包括金属盘。所述第一角点分段远离所述中央分段的一端电连接至所述金属盘。最大限度地增加了所述第二导电元件与所述中央天线之间的间隙，这提高了所述中央天线的所述效率。所述角点分段的所述天线在距离用户的头部和手部最远的体积范围内生成电磁能。最大限度地减少与所述用户的组织(头部和手部)的交互作用，同时最大限度地提高所述角点分段的所述天线的所述效率。
根据所述第一方面，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，所述移动设备包括金属盘。介电材料设置在所述第一角点分段远离所述中央分段的一端与所述金属盘之间的间隙中。这允许在所述低频带天线与所述移动设备的相邻金属部件之间实现最大间隙，并在所述移动设备的所述角点区域附近限定开放边界条件。
根据所述第一方面或根据前述可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，所述多个分段包括邻近所述中央分段设置的第二角点分段，所述中央分段设置在所述第一角点分段与所述第二角点分段之间，介电材料设置在所述第二角点分段与所述中央分段之间的间隙中，所述第二角点分段连接至第三馈电部分。所公开实施例的各方面提供一种用于移动设备的天线系统，提供单独独立的天线，例如一根低频带天线和两根中高频带天线。所述移动设备的角形天线提供与底盘模式的最佳耦合，从而最大限度地提高天线效率。所述单独独立的天线使得所述蜂窝通信网络能够进行多频带4x4MIMO操作。
根据前述可能的实现方式，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，所述移动设备包括金属盘，其中所述第二角点分段远离所述中央分段的一端电连接至所述金属盘。最大限度地增加了所述第二导电元件与所述中央天线之间的间隙，这提高了所述中央天线的所述效率。所述角点分段的所述天线在距离用户的头部和手部最远的体积范围内生成电磁能。最大限度地减少与所述用户的身体组织(头部和手部)的交互作用，同时最大限度地提高所述角点分段的所述天线的所述效率。
根据所述第一方面，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，所述移动设备包括金属盘和介电材料，所述介电材料设置在所述第二角点分段远离所述中央分段的一端与所述金属盘之间的间隙中。这允许在所述低频带天线与所述移动设备的相邻金属部件之间实现最大间隙，并在所述移动设备的所述角点区域附近限定开放边界条件。最大限度地增加所述天线的长度，使得能够在诸如长期演进频分双工(Long Term EvolutionFrequency Division Duplex，简称LTE FDD)频带12:699-746MHz或LTE时分双工(TimeDivision Duplex，简称TDD)频带44:703-803MHz之类的低频带上进行有效操作。
根据所述第一方面或根据所述第一方面的前述可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，所述第一导电元件包括一种用于所述移动设备的框架。所述金属框架允许在相同体积范围内分配多根天线。底部天线的开口端使用所述设备底部的金属环的一部分，从而创造最佳的无线信号传播环境。单独独立的天线使得所述蜂窝通信网络能够进行多频带4x4 MIMO操作。用于所述移动设备的所述金属框架还确保实现所述移动设备的机械强度和吸睛设计。
根据所述第一方面，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，所述第二导电元件的第二端电连接至所述第二角点分段。当所述第二导电元件连接至所述第一角点分段和所述第二角点分段时，最大限度地增加所述低频带天线的有效长度，同时最大限度地提高诸如LTE FDD频带12:699-746MHz或LTE TDD频带44:703-803MHz之类的所述低频带上的所述天线效率。
根据所述第一方面或根据前述可能的实现方式，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，接地连接设置在距离所述第二导电元件的所述第一端最远的所述分段上的一点处。所述接地连接允许将所述角形天线配置为倒F天线。
根据所述第一方面或根据前述可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，所述第一导电元件的所述中央分段沿着所述移动设备的底面设置。所述天线在距离用户的头部和手部最远的体积范围内生成电磁能。最大限度地减少与所述用户的组织(头部和手部)的交互作用，从而最大限度地提高所述天线的效率。
根据所述第一方面或根据前述可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，所述第二导电元件由所述移动设备的介电部件上的至少一条导电轨形成。所公开实施例的各方面提供所述移动设备的机械强度和可靠性。
根据所述第一方面或根据前述可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，所述第一角点分段设置在所述移动设备的第一角点区域内。位于所述移动设备角点的低频带天线有利地提供与底盘模式的最佳耦合。
根据所述第一方面或根据前述可能的实现方式，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，所述第二角点分段设置在所述移动设备的第二角点区域内。位于所述移动设备的第二角点的角形天线有利地提供与底盘模式的最佳耦合。
根据所述第一方面或根据前述可能的实现方式中的一种可能的实现方式，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，所述金属盘包括所述移动设备的背盖。所公开实施例的各方面提供所述移动设备的机械强度和吸睛设计。
根据所述第一方面或根据前述可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，阻抗加载电路连接至所述第二导电元件。单独独立的天线使得所述蜂窝通信网络能够进行多频带4x4 MIMO操作。
根据所述第一方面或根据前述可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在所述天线系统的另一种可能的实现方式中，所述第一导电元件包括配备至少一个c形夹元件的至少一个天线接触元件；所述第二导电元件包括至少一个c形夹接触点，其中所述至少一个天线接触元件和所述至少一个c形夹元件的接合电连接所述第一导电元件和所述第一导电元件。所公开实施例的各方面提供内部导电结构与所述金属框架部件和印刷电路板的有效机械连接。
根据第二方面，上述和进一步的目的和优点是通过移动设备获得的。在一个实施例中，所述移动设备包括根据前述可能的实现方式中的任一种可能的实现方式的天线系统。
从这些结合附图描述的实施例中，示例性实施例的这些和其它方面、实现形式和优点将变得显而易见。然而，应当理解，描述和附图仅为了说明的目的而设计，而不是作为对所公开的发明的限制的定义，对此，应当参考所附权利要求书。本发明的其它方面和优点将在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践来了解。此外，本发明的各方面和优点可以通过所附权利要求书中特别指出的方法和组合来实现和获得。
附图说明
在本公开内容的以下详述部分中，将参看附图中所展示的示例性实施例来更详细地解释本发明，其中：
图1A是示出综合所公开实施例的各方面的一种用于移动设备的示例性天线系统的框图；
图1B是示出综合所公开实施例的各方面的一种用于移动设备的示例性天线系统的另一示例的框图；
图1C是示出综合所公开实施例的各方面的一种用于移动设备的示例性天线系统的又一示例的框图；
图1D是示出综合所公开实施例的各方面的一种用于移动设备的示例性天线系统的又一示例的框图；
图2A是示出综合所公开实施例的各方面的一种用于移动设备的示例性天线系统的示意性框图；
图2B是示出综合所公开实施例的各方面的一种用于移动设备的示例性天线系统的示意性框图；
图3是综合所公开实施例的各方面的一种配备天线系统的移动设备的底部的正视图；
图4是综合所公开实施例的各方面的一种配备天线系统的移动设备的底部的前端的透视图；
图5是综合所公开实施例的各方面的一种配备天线系统的移动设备的底部的后端的透视图；
图6是综合所公开实施例的各方面的一种用于天线系统的示例性内部导电元件的透视图；
图7至图9示出了综合所公开实施例的各方面的一种用于天线系统的示例性机械连接结构的透视图；
图10示出了综合所公开实施例的各方面的可用于天线系统的示例性切换电路；
图11至图14示出了综合所公开实施例的各方面的用于天线系统的示例性电磁场流。
具体实施方式
参考图1A，可见综合所公开实施例的各方面的一种用于移动通信设备10的天线系统100的示例性示意性框图。所公开实施例的各方面提供一种用于移动设备的天线系统，配备单独独立的输入输出(multiple-input multiple-output，简称MIMO)天线。
在图1A中示出的示例中，所述移动设备10包括配备金属框架元件101的金属盘部分104。所述金属框架元件101，在本文中也称为第一导电元件101，通常包括综合所公开实施例的各方面的所述天线系统100的导电元件。所述金属框架元件101由多个分段类型金属框架部件或元件构成。在一个实施例中，所述金属框架101可用于为所述移动设备10提供结构支撑。
如图1A的示例所示，所述金属框架101的所述多个分段至少包括第一角点分段110和中央分段120。通常，所述中央分段120基本上邻近所述第一角点分段110设置。在一个实施例中，所述中央分段120和所述第一角点分段110可以形成用于所述天线系统100的单独独立的MIMO天线。在一个实施例中，所述金属框架元件101的所述第一角点分段110包括天线辐射元件，可用于在蜂窝中高频带上操作。这些角点分段天线辐射元件在本文中也称为角形天线。
在一个实施例中，所述金属框架101的所述第一角点分段110可用于形成用于在多个蜂窝频带上辐射的低频带天线。所述中央分段120可用于形成中高频带天线，也称为中央中高频带天线。
在一个实施例中，在所述第一角点分段110与所述中央分段120之间保持间隙174。介电材料171可以设置在所述间隙174中。所述介电材料171可以包括任何合适的介电材料，例如空气。诸如所述金属框架101中的间隙174之类的间隙通常会提高所述中央中高频带天线的现有性能。
如图1A所示，所述天线系统100包括第二导电结构或元件102，在本文中也称为“内部导电元件”。所述第二导电元件102用于沿着或邻近所述外部金属框架结构101的至少一部分(例如，所述金属框架结构101的中心部分)延伸。所述第二导电元件102可以形成为所述移动设备10的介电部件上的至少一条导电轨。例如，在一个实施例中，所述第二导电元件102可以在所述移动设备10的印刷电路板103上形成。通常，所述第二导电元件102将设置在所述移动设备10的前玻璃盖或屏幕下方，例如在底部连接器部分上方。
在图1A的示例中，所述第二导电元件102连接至所述第一角点分段110。在可替代实施例中，所述第二导电元件102可连接至所述金属框架101的任何合适的部分，例如所述金属框架结构101的另一角点分段，如本文将描述的。
例如，在一个实施例中，所述第二导电元件102的第一端107连接至所述第一角点分段110。所述第二导电元件102远离所述第一端107的部分112电连接至第一馈电部分或电路111，在本文中也称为RF馈电点。所述部分112可以被视为所述第二导电元件102与所述第一端107相对的一端。所述RF馈电点111允许将所述内部导电结构配置为“低频带”天线。
在图1A的示例中，至少一个第二馈电部分或电路121连接至所述金属框架结构101的所述中央分段120，在本文中也称为所述中心部分120。所述中央分段120可以配置为所述“中央”天线。
所述第一馈电部分或电路111和所述第二馈电部分或电路121通常包括用于不同频带和/或单独独立的MIMO天线的RF电路或馈电线路。所述第一馈电部分111和所述第二馈电部分121可以包括单个印刷电路板(例如，电路板103)上的相同电路，或者可以是所述移动设备10的相同或不同印刷电路板上的不同电路。
在一个实施例中，所述第二导电元件102的长度可以配置为约等于最小频率下的四分之一波长。例如，700MHz->58mm，1700MHz->24mm。所述第二导电元件102通常应位于所述移动设备10的边缘附近以便进行有效辐射，并且应位于所述中央分段120附近。
如图1A的示例所示，所述第二导电元件102的至少一部分或分段114被配置为设置在所述中央分段120附近。在该示例中，所述中央分段120沿着所述移动设备10的底部设置。在图1A的示例中，所述分段114延伸并且相对于所述中央分段120基本平行设置。所述第二导电元件102被配置为所述第一角点分段110的低阻抗馈电。所述第二导电元件102的所述长度和所述第二导电元件102与所述移动设备10的所述边缘的接近性通常指示必须配备分段114，所述分段114相对于所述中央分段120基本平行设置。
尽管图1A的示例大体描述了两根单独独立的天线，但是所公开实施例的各方面不限于此。在一个实施例中，参考图1B，所述天线系统100可用于在所述移动设备10的底面12处或附近分配三根独立的天线。所述移动设备10“底面”或部分，作为在本文中使用的术语并且通常将被理解，通常是指用户在使用手机时手部接触不到的一面。如通常所理解的，这种趋势是在使用所述移动设备10时，例如在将所述移动设备10贴近耳朵时，沿着两个侧面(例如，图1B中的侧面14和16)握着手机。在该使用位置中所述移动设备10不与所述用户手部接触的一面可以被视为所述移动设备10的底部或底面12。
在图1B的示例中，所述移动设备10的所述底部或底面12包括三个单独独立的天线分段，通常包括所述第一角点分段110、中央分段120和另一或第二角点分段130。所述第一角点分段110和所述第二角点分段130通常形成为所述金属框架101朝向所述移动设备10的所述角点区域的延伸。在图1B的示例中，所述角点分段110的一面108靠近所述中央分段120，另一面116以导电方式连接至所述金属盘104。
所述三个单独独立的天线分段110、120、130提供了更好的环境以单独独立地进行匹配，例如一根低频带(low-band，简称LB)天线和两根中高频带(mid-high band，简称MHB)天线。这能够实现最佳低通和高通滤波器类型匹配电路。
图1B中示出的角形或低频带天线由连接至所述金属框架101的至少一个角点部件110的所述第二导电元件102形成。图1的示例中的这根角形低频带天线110可用于在多个蜂窝频带上进行辐射。
所述中央分段120连接至所述第二馈电部分121，所述第二角点分段130连接至设置在所述印刷电路板103或其部件上的所述第三馈电部分或RF电路131。诸如所述介电材料171的介电材料填充所述中央分段120与所述第二角点分段130之间的所述间隙176。
参考图1C，在该示例中，所述第一角点分段110的所述端部或分段116和所述第二角点分段130的所述端部或分段136通过间隙172、178与所述移动设备10的所述金属盘104隔离。所述间隙172、178可采用诸如所述介电材料171之类的介电材料填充。
在图1D的示例中，所述金属框架101设置在所述移动设备10周围。所述第一角点分段110和所述第二角点分段130通过所述介电材料填充的间隙172、178与所述金属盘104隔离。在该示例中，在所述金属框架101中创建四个物理间隙。这种配置还可以允许所述中央分段120中的所述中高频带天线通常不受所述移动设备10的左右手握持的影响，这可提供更均衡的左右手性能。在该示例中，所述金属框架101的所述分段181、182接地连接。
图2A示出了综合所公开实施例的各方面的一种用于移动设备10的天线系统100的另一示例性实施例。在该示例中，如图2A所示，所述角形天线110连接至所述第二导电元件102，所述第二导电元件102连接至所述第一馈电线路或RF电路111。所述第一馈电线路111也可以称为低频带馈电连接。在该示例中，所述低频带天线由连接至所述第一角点分段110的所述第二导电元件102形成。所述第二导电元件102和所述第一角形或低频带天线110通过所述第一馈电或低频带馈电连接111和低频带可调谐阻抗加载连接142连接至所述印刷电路板(printed circuit board，简称PCB)103上的RF电路。
在图2A的示例中，所述中央分段120通过所述第二馈电线路121和可调谐阻抗加载连接122连接至所述PCB 103上的所述RF电路。所述第二角点分段130通过所述第三馈电线路131和可调谐阻抗加载连接132连接至所述PCB上的所述RF电路。
参考图2B，在一个实施例中，所述第二角形天线130被配置为MIMO天线，在蜂窝中高频带(例如，1470MHz-2700MHz)上操作。分配所述角点馈电线路131为所述结构和有效天线辐射提供阻抗匹配。在一个实施例中，所述第二角形天线130通过与所述PCB103的接地点连接150形成为倒F天线。在该示例中，类似于图2A的示例，所述第二角形天线130还可以包括与所述PCB 103的可调谐阻抗加载连接132。
在一个实施例中，所述中央分段或中央天线120被配置为另一MIMO天线，在蜂窝中高频带(例如，1470MHz-2700MHz)上操作。例如，如图2B所示，所述中央天线120包括所述金属框架101的中心部分，在该示例中沿着所述移动设备的所述底部12设置。中心馈电线路121将所述中央天线120连接至所述PCB 103上的RF电路，为结构和有效天线辐射提供阻抗匹配。
又如图2B的示例所示，所述中央天线120还可以包括与所述PCB 103的至少一个接地和阻抗加载电路或连接122，提供蜂窝中高频带内的多个谐振频率。
图2B中的所述金属框架101的所述中央天线120通过所述介电材料填充的间隙174、176以及通常正交的电流模式与所述角点分段110、130电隔离。通过这种方式，在工作蜂窝中高频带内，所述中央天线120与所述角形天线130基本隔离至少10dB。
在图2A和2B的示例中，所述低频带或角形天线110与所述中央天线120之间的隔离由一条或多条所述阻抗匹配电路142和一条或多条所述阻抗匹配电路122提供。在一个实施例中，所述低频带馈电线路111的一条或多条所述阻抗匹配电路142通常可以配置为低通滤波器，所述中心馈电线路121的一条或多条阻抗匹配电路122可以配置为高通滤波器。
所述中央天线120的所述分配提供了与所述移动设备10的所述相邻金属部件的最大间隙。在所述移动设备10的所述侧面和中心(例如，侧面14和16)附近限定开放边界条件。这使得能够在所述移动设备10的所述侧面和中心处辐射最大电场，同时最大限度地减少用户手部和头部范围内的能量耗散。
在图2A和2B的示例中，所述角形天线110、130分别包括与所述PCB 103上相应电路的馈电连接111、131。在一些实施例中，所述第一角形天线110可以包括与例如设置在所述PCB 103上的相应电路的至少一个接地连接151和阻抗加载连接142，提供蜂窝中高频带内的多个谐振频率。在一个实施例中，用于所述第一角形天线110的所述接地连接151可以由内部导电结构提供，进一步增加天线长度，从而提高辐射效率。所述第一角形天线110，中央天线120和第二角形天线130也可以具有不同的天线配置，例如，单极或倒L天线(inverted-L antenna，简称ILA)、环路等。
图3示出了包括所公开实施例的各方面的配备天线系统100的移动设备10的所述底部12和侧部14、16的正视图。在该示例中，所述第二导电元件102由设置在所述移动设备10的介电部件(例如，所述PCB 103)上或连接至所述移动设备10的介电部件的至少一条导电轨形成。所述第二导电元件102允许空间复用。在该示例中，所述第一角形或低频带天线110、所述中央天线120和所述第二角形天线130或者两根中高频带天线利用所述移动设备10的所述底部12内的相同体积。每个天线元件110、120、130用于在至少一个MIMO频带中进行辐射。通过这种方式，空间重用确保能够在单根天线的相同体积范围内分配多根天线。
在一个实施例中，所述第二导电元件102可以设置在所述移动设备10的前玻璃盖(通常采用302示出)下方，所述前玻璃盖也设置在通用串行总线(Universal Serial Bus，简称USB)连接器210和视听(audio-visual，简称AV)插孔220上方，如通常可以理解的。在该示例中，所述第二导电元件102通过接触点或连接231、232连接至所述角形天线110和所述低频带天线130。所述低频带馈电线路111和低频带可调谐阻抗加载142以导电方式连接至所述第二导电结构102。
如上所述，图3的实施例提供三个独立的天线元件：所述第一角形或低频带天线110和两根中高频带天线、所述中央天线120以及所述第二角形天线130。在一个实施例中，所述两根中高频带天线120、130可用于4x4 MIMO多频带操作。所述三根独立的天线110、120、130中的每一根可以配备单独的馈电连接，例如图2B中示出的111、121、131，以及独立配置的多频带阻抗匹配142、122和132。
图4和图5示出了所述第二导电元件或结构102与所述PCB 103以及相应电路的所述连接的一个实施例。图4和图5的示例示出了综合所公开实施例的各方面的一种包括天线结构100的所述移动设备10的所述底部12的前端和后端的透视图。在该示例中，连接点231和232通常分别示出所述第二导电元件102与所述第一角形天线110和所述第二角形天线130的示例性连接。连接点233、234和235示出了例如图2B中示出的馈电点111、阻抗电路142和接地150与所述第二导电元件102的示例性连接。虽然在图4和图5的示例中还相对于图2B示出了某些连接点，但所公开实施例的各方面不限于此。在可替代实施例中，连接方式和连接顺序可以是任何合适或期望的连接类型。
图6示出了所述第二导电结构102的一个示例。在该示例中，所述第二导电结构102固定到所述移动设备10的塑料载体310和金属部件320上。用于制造所述第二导电结构102的示例性制造方法可以包括但不限于：将所述导电结构102制造为单独的激光直接成型(Laser Direct Structuring，简称LDS)部件；使用3D印刷技术印刷所述导电结构102，将柔性PCB固定到塑料载体上，冲压金属部件，插入模制金属部件，或作为金属环本身的一部分。分配连接点或触点330，以将所述第二导电结构102连接至所述PCB 103或金属框架部件，例如通常如结合图4和图5所示。所述连接点或触点330通常包括图4和图5中示出的连接点231至235中的一个或多个。
在一个实施例中，还参考图7至图9，所述连接点或触点330可以包括作为图4和图5中示出的连接点231至235的机械接口的c形夹式元件或触点。
在图7至9中示出的示例中，所述连接点330通常包括总线停止元件410、420和c形夹式触点430。图7和图8中示出了所述总线停止元件410、420，通过c形夹元件430连接至所述第一导电元件101和所述第二导电元件102。在该示例中示出了所述c形夹元件430，连接至所述第一导电元件101。所述总线停止或接触元件420与c形夹元件430的接合可用于将所述第一导电元件101或所述金属框架104的分段电连接至所述第二导电元件102，如本文大体描述的。
所公开实施例的各方面提供了一种MIMO天线装置，例如主低频带天线、主中高频带天线、多频带MIMO天线或其任意组合，或者其自身的完整MIMO天线装置。在一个实施例中，这可通过将所述中央天线和所述角形天线的工作频带配置为至少部分重叠来实现。这种配置有利地使得所公开实施例的所述天线装置100能够提供MIMO天线或分集天线。在一些实施例中，所述中央天线和角形天线的工作频带可以是长期演进(Long TermEvolution，简称LTE)频带。
图10中示出了所述天线系统100的实施例的示例性可调谐阻抗匹配电路501、502。所述可调谐阻抗匹配电路501、502通常用于确保实现所述MIMO天线的多频带操作。例如，覆盖从B12到B8的所有低频带。所述示例性电路501、502通常包括固定匹配电路530和切换匹配电路540。所述切换匹配电路532的示例性实施例可以包括配备不同接地电感L1、L2、L3的SPnT开关，例如包括SPST、SPDT和SP4T。虽然本文中描述了SPnT型开关，但所述示例性实施例可以包括以任何合适的技术实现的任何类型的开关，例如半导体(SOI、CMOS、GaAs、GaN等)、MEMS技术。可调谐阻抗匹配电路501、502的其它实施例可以利用电容组、变容二极管或其它可重新配置的阻抗电路。
仍然参考图10，在一个实施例中，天线馈电连接510可以与天线可调谐阻抗连接520空间分离，如电路502所示。在电路502的示例中，可以使用单独的接触点231、232，如结合图4和图5所示。可替代地，如所述电路501所示，所述天线馈电连接510可以与天线可调谐阻抗连接520协同分配。
本文中所描述的天线系统100的其中一个优点是：本文中所公开的第二导电元件102的长度与所述移动设备10的几何形状无关。因此，可以调整所述低频带天线(例如，本文中所描述的第一角形天线110)的长度，以满足适当的谐振条件。例如，在800MHz的谐振频率下，可以在整个频带698MHz-960MHz范围内最大限度地提高所述低频带天线110的效率。图11至图14中示出了对图10中示出的开关501、502的各种状态的低频带天线频率响应的图示。原型测量结果包括：在B8中测量得到的-6.1dB eff 80MHz BW；在B12处测量得到的-5.8dB 50MHz BW。
图11示出了所述第一角形或低频带天线110在低频带频率范围699-960MHz内的操作：表面电流分布1110和电场力线分布1120。如图11所示，所述天线110在低频带频率范围内作为单极或IFA工作。
图12示出了所述中央分段或天线120在高频带频率范围(1900-2700MHz)内的示例性操作。示出了表面电流分布1210和电场力线分布1220。如图12所示，所述天线120在高频带频率范围内作为缝隙天线或环形天线工作。
图13示出了所述中央分段或天线120在低频带频率范围(699-960MHz)或中频带频率范围(1450-1900MHz)内的示例性操作。示出了表面电流分布1310和电场力线分布1320。如图13所示，所述中央天线120在低频带频率范围内作为单极或IFA工作。
图14示出了所述第二角形天线130在中高频带频率范围(1700-2700MHz)内的操作。在该示例中，示出了表面电流分布1410和电场力线分布1420。如图15所示，所述中央天线130在中高频带频率范围内作为单极或IFA工作。
图11至图14示出了所述天线110、120、130在蜂窝频带上的辐射模式以及天线的正交、相互隔离。所述第一角形天线110的表面电流分布1410在空间上与所述第二角形天线130的表面电流分布1110不重叠。因此，实现了所述角形天线110和130之间的高隔离度。
在图11至图14中，所述第一角形天线110的所述表面电流分布1110在空间上与所述中央天线120的所述表面电流分布1210、1310部分重叠。因此，通过分别隔离天线120和110的馈电连接121、111并在非重叠频带上操作所述天线120和110，可以实现所述天线120和110之间的隔离。在一些实施例中，所述第一角形天线110可以在低频带上工作，所述中央天线120将在中高频带上工作。在另一实施例中，天线130将在中高频带上工作，天线120将在低频带上工作。
所公开实施例的各方面提供一种用于移动设备的天线系统，配备单独独立的输入输出(multiple-input multiple-output，简称MIMO)天线。所公开实施例的天线系统利用所述外部金属框架、金属背盖和内部导电元件来提供单独独立的天线系统。所述单独独立的天线使得所述蜂窝通信网络能够进行多频带4x4 MIMO操作。
因此，尽管文中已示出、描述和指出应用于本发明的示例性实施例的本发明的基本新颖特征，但应理解，所述领域的技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，对装置和方法的形式和细节以及装置操作进行各种省略、取代和改变。进一步地，明确希望，以大体相同的方式执行大体相同的功能以实现相同结果的那件元件的所有组合均在本发明的范围内。此外，应认识到，结合所揭示的本发明的任何形式或实施例进行展示和/或描述的结构和/或元件可作为设计选择的通用项而并入所揭示或描述或建议的任何其它形式或实施例中。因此，本发明仅受限于随附权利要求书所述的范围。

Claims (18)

1.一种用于移动设备(10)的天线系统(100)，其特征在于，包括：
第一导电元件(101)，所述第一导电元件(101)包括多个分段，所述分段至少包括第一角点分段(110)和中央分段(120)，所述中央分段(120)邻近所述第一角点分段(110)设置，其中介电材料(171)设置在所述第一角点分段(110)与所述中央分段(120)之间的间隙(174)中；
第二导电元件(102)，设置在所述移动设备(10)内，其中：
所述第二导电元件(102)的第一端(107)连接至所述第一角点分段(110)；
所述第二导电元件(102)远离所述第一端(107)的部分(112)电连接至第一馈电部分(111)；
所述中央分段(120)连接至第二馈电部分(121)。
2.根据权利要求1所述的天线系统(100)，其特征在于，所述第二导电元件(102)包括相对于所述中央分段(120)基本平行设置的分段(114)。
3.根据权利要求1所述的天线系统(100)，其特征在于，所述移动设备(10)包括金属盘(104)，其中所述第一角点分段(110)远离所述中央分段(120)的一端(116)电连接至所述金属盘(104)。
4.根据权利要求1所述的天线系统(100)，其特征在于，所述移动设备(10)包括金属盘(104)，其中介电材料设置在所述第一角点分段(110)远离所述中央分段(120)的一端(116)与所述金属盘(104)之间的间隙(172)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的天线系统(100)，其特征在于，所述多个分段包括邻近所述中央分段(120)设置的第二角点分段(130)，所述中央分段(120)设置在所述第一角点分段(110)与所述第二角点分段(130)之间，介电材料(171)设置在所述第二角点分段(130)与所述中央分段(120)之间的间隙(176)中，所述第二角点分段(130)连接至第三馈电部分(131)。
6.根据权利要求5所述的天线系统(100)，其特征在于，所述移动设备(10)包括金属盘(104)，其中所述第二角点分段(130)远离所述中央分段(120)的一端(136)电连接至所述金属盘(104)。
7.根据权利要求5所述的天线系统(100)，其特征在于，所述移动设备(10)包括金属盘(104)，其中介电材料设置在所述第二角点分段(130)远离所述中央分段(120)的一端(136)与所述金属盘(104)之间的间隙(178)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的天线系统(100)，其特征在于，所述第一导电元件(101)包括一种用于所述移动设备(10)的框架。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的天线系统(100)，其特征在于，所述第二导电元件(102)的第二端(109)电连接至所述第二角点分段(130)。
10.根据权利要求9所述的天线系统(100)，其特征在于，还包括接地连接(150)，设置在距离所述第二导电元件(102)的所述第一端(107)最远的所述分段(114)上的点(151)处。
11.根据前述权利要求中任一项所述的天线系统(100)，其特征在于，所述第一导电元件(101)的所述中央分段(120)沿着所述移动设备(10)的底面设置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的天线系统(100)，其特征在于，所述第二导电元件(102)由所述移动设备(10)的介电部件上的至少一条导电轨形成。
13.根据前述权利要求中任一项所述的天线系统(100)，其特征在于，所述第一角点分段(110)设置在所述移动设备(10)的第一角点区域内。
14.根据前述权利要求13所述的天线系统(100)，其特征在于，所述第二角点分段(130)设置在所述移动设备(10)的第二角点区域内。
15.根据权利要求2至14中任一项所述的天线系统(100)，其特征在于，所述金属盘包括所述移动设备(10)的背盖。
16.根据前述权利要求中任一项所述的天线系统(100)，其特征在于，还包括阻抗加载电路(132)，连接至所述第二导电元件(102)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的天线系统(100)，其特征在于，所述第一导电元件(101)包括配备至少一个c形夹元件(430)的至少一个天线接触元件(420)；所述第二导电元件(102)包括至少一个c形夹接触点，其中所述至少一个天线接触元件(420)和所述至少一个c形夹元件(430)的接合电连接所述第一导电元件(101)和所述第一导电元件(102)。
18.一种移动设备(10)，其特征在于，包括根据前述权利要求中任一项所述的天线系统(100)。
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