[发明专利]可配置的多频带线状天线装置以及其设计方法

说明书

可配置的多频带线状天线装置以及其设计方法。一种天线装置(20)，其包括导电元件(21)，该导电元件(21)被配置为在与基本谐振模式相对应的选定的电磁辐射频率(F₀)处以及以上进行谐振。导电元件(21)被折叠以形成旨在将高阶谐振模式的一个或多个谐振频率(3F₀、5F₀、7F₀…)偏移的耦合区域(22、23)。每个耦合区域(22、23)被定义为与天线应根据其进行工作的谐振频率集合(F'₀、F'₁、…、F'_N)相关，并且是通过将导电元件(21)的部分面对彼此放置来形成的。导电元件(21)的旨在形成给定的耦合区域(22、23)的各部分沿着该导电元件的位置、以及这些部分的长度和在形成耦合区域时在它们之间的间隙的宽度被确定为使得提供导电元件(21)的给定的谐振模式的谐振频率的给定的增大或减小。

技术领域

本发明涉及在VHF、UHF、S、C、X或更高频带中具有多个操作频率的天线装置。

更具体地，本发明涉及线状天线，使得那些天线被用在移动通信设备(诸如智能手机)中，移动通信设备可以使用不同的频带来接入若干种类的通信链路。

背景技术

在飞机、轮船、火车、卡车、汽车或由行人携带的终端或智能手机在移动时需要进行连接。

这些设备需要用于语音/数据和高吞吐量数据的短距离和(非常)长距离通信能力、以及低功耗和优化的功耗，以便例如使用户能够观看/收听多媒体内容(视频或音频)，或者参与互动游戏。

车载或位于制造工厂、办公室、仓库、存储设施、百货商店、医院、运动场馆或私人住宅中的许多种类的物体已连接到物联网(“IoT”)世界。仅举例而言：用于定位和识别清单中的物品或者将人员保持在限制区域中或在限制区域之外的标签；用于监测用户的身体活动或健康参数的设备；用于捕获环境参数(污染物浓度；湿度；风速等)的传感器；用于远程地控制和命令所有种类的电器的执行器；等等。

更一般而言，IoT涵盖了可以作为命令、控制、通信和智能系统的一部分的任何类型的电子设备，所述系统例如被编程为：捕获/处理信号/数据，将其发送给另一个电子设备或服务器，使用实现人工智能或基于知识的推理的处理逻辑来处理数据，以及返回信息或激活命令以由执行器实现。

对于连接这些类型的物体或平台而言，射频通信比固定线路通信更通用。结果，射频发射机/接收机(T/R)模块已经并且将在专业和消费者应用中越来越普遍，并且通常在同一设备上实现多个T/R模块。

举例来说，智能电话通常包括蜂窝通信T/R模块、Wi-Fi^TM/蓝牙^TM T/R模块、(来自全球导航卫星系统或GNSS的)卫星定位信号的接收机。Wi-Fi、蓝牙以及3G或4G蜂窝通信在2.5GHz频带(S频带)中操作，而GNSS接收机通常在1.5GHz频带(L频带)中操作，以及射频识别(RFID)标签在900MHz频带(UHF)或更低频带中操作。近场通信(NFC)标签在13MHz频带(HF)中以非常短的距离(大约10cm)进行操作。

关于这些设备中的能够进行通信并且通常都是小型且移动的大多数设备，针对“IoT”连接的良好的折中方案看起来在于VHF或UHF频带(30-300MHz和300MHz至3GHz)以获得足够的可用带宽和范围、对多径反射的良好恢复性以及良好的能耗平衡。

然而，对于在这些频带处的T/R模块的设计要解决的问题是具有足够紧凑以适配被连接的物体的尺寸的天线。实际上，适于例如VHF频带的传统的单极型全向天线具有在25cm至2.5m(λ/4)之间的长度。这样，这种大小的天线显然无法容纳在紧凑的被连接的物体中。