[發(fā)明專利]具有可拉伸天線的無線設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210179078.5
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102820913A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·L·施羅德;A·克魯斯基
• 申請（專利權(quán)）人: 歐比訊股份有限公司
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 錢孟清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有接收機(jī)和/發(fā)射機(jī)電路、以及機(jī)械可重配置天線的無線設(shè)備，并且涉及使用這些設(shè)備的相應(yīng)方法。

背景技術(shù)

多輸入-多輸出(MIMO)發(fā)射模式是現(xiàn)有技術(shù)的無線通信系統(tǒng)的共有特征。具體而言，它們對移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)的通用地面無線電接入(E-UTRA)(長期演進(jìn)(LTE))、微波接入全球互通(WiMAX)、以及高速分組接入(HSPA)來說是基本的，而且與無線局域網(wǎng)(WLAN)通信和其他應(yīng)用有關(guān)。MIMO發(fā)射模式的解釋可在ISBN?0?521?82615?2中的Paulraj等人的“時(shí)空無線通信的介紹(Introduction?to?space-time?wireless?communications)”中找到。

為了支持諸如接收分集(RD)和空間復(fù)用(SM)之類的MIMO發(fā)射模式，移動(dòng)終端或無線調(diào)制解調(diào)器必須配備有提供雙端口天線系統(tǒng)的至少兩個(gè)天線，以及在一般情況下提供被設(shè)計(jì)成彼此獨(dú)立地接收(或發(fā)射，分別地)相同頻帶中來自不同端口的信號的多端口天線。對于接收模式，“獨(dú)立地”指多端口天線的不同端口能夠接收傳入多路徑分量的不同疊加，這需要其偏振復(fù)合輻射圖截然不同。該能力的量化測量是在給定的基準(zhǔn)傳播情形中在不同天線端口接收到的信號之間的關(guān)系。

通常應(yīng)用的度量是在各向同性的瑞利傳播情形中的兩個(gè)天線信號之間的復(fù)包絡(luò)相關(guān)系數(shù)(CECC)。由于應(yīng)用于天線的可逆性原理，這些聲明類似地適用于發(fā)射模式操作。

用于移動(dòng)終端或無線調(diào)制解調(diào)器的天線的關(guān)鍵性能度量是其在給定期望操作頻率下的帶寬。出于物理的原因，其他重要度量(比如，輻射頻率)與帶寬強(qiáng)烈地相關(guān)(假設(shè)應(yīng)用良好的工程實(shí)踐)。天線的帶寬在物理上受其尺寸限制。如果天線的物理尺寸變得比操作頻率下電磁波的自由空間波長小得多，則天線的帶寬與其最大尺寸的三次方大致成比例地減小。對于用于MIMO發(fā)射的多端口天線，在其任一端口處看到的最小帶寬將限制MIMO操作。在移動(dòng)終端和無線調(diào)制解調(diào)器的上下文中，最大尺寸被理解為標(biāo)稱天線和它所附連的設(shè)備(例如，移動(dòng)電話或膝上型設(shè)備)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的組合排列的最大尺寸，在該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)上電流密度可通過天線來激勵(lì)(發(fā)射模式)、或者它通過傳入電磁波耦合到其激勵(lì)(接收模式)。天線和導(dǎo)電底板之間的這種耦合對幾乎所有實(shí)用的小移動(dòng)設(shè)備都是必不可少的。其天線否則將不提供所需帶寬。

開發(fā)移動(dòng)設(shè)備的導(dǎo)電底板作為天線延伸件可被描述為該底板的特性模式的激勵(lì)。天線-底板組合的輻射圖由各種特性模式給出。為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端或無調(diào)制解調(diào)器的MIMO天線系統(tǒng)中的多個(gè)天線端口之間的上述“獨(dú)立”耦合，特性模式的不同疊加必須通過不同的天線端口來激勵(lì)(發(fā)射模式)。如果在至少兩個(gè)尺寸中該結(jié)構(gòu)“大”(以半波長的數(shù)量級)、并且如果天線元件沿著導(dǎo)電底板的周邊以足夠“大”的距離間隔開，則這相對容易實(shí)現(xiàn)。

不幸的是，這不適用于諸如舉例而言以高速卡格式、或以附連到膝上型設(shè)備(尤其是以低于1GHz的頻率)的通用串行總線(USB)適配器(dongle)的形式實(shí)現(xiàn)的小尺寸無線調(diào)制解調(diào)器的情況。然后，調(diào)制解調(diào)器內(nèi)的天線位于膝上型設(shè)備一邊的單個(gè)小體積內(nèi)。結(jié)果是，一個(gè)天線端口示出寬的帶寬，而第二或其他端口示出相對較小的帶寬。具體而言，它變成用于低頻E-UTRA頻帶種類的MIMO覆蓋的所需瞬時(shí)帶寬在高速卡或USB棒的物理尺寸內(nèi)不可企及。

為了在這些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)有效的多端口天線系統(tǒng)，因此超過高速卡或USB棒的限制來擴(kuò)大第二或其他天線端口的體積是強(qiáng)制性的。不幸的是，該方法導(dǎo)致龐大的設(shè)備，并且與消費(fèi)者預(yù)期和移動(dòng)設(shè)備的典型使用情況(諸如在列車中使用膝上型設(shè)備)沖突。

在過去當(dāng)移動(dòng)設(shè)備中的多端口天線系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)用于近2GHz的操作頻率時(shí)，該問題不太嚴(yán)重。現(xiàn)在隨著從698MHz到960MHz的范圍內(nèi)的頻帶被用于MIMO發(fā)射，它成為更嚴(yán)重的問題。在現(xiàn)有設(shè)備(主要設(shè)計(jì)用于RD而不用于SM模式，并且大多數(shù)以更高頻率)中，通常沿襲初級(好)和次級(差)天線的概念。但是對于SM操作，所有天線應(yīng)當(dāng)在帶寬和效率方面具有相當(dāng)?shù)男阅堋?/p>

在一些其他“MIMO”設(shè)備中，只將單個(gè)天線集成在無線調(diào)制解調(diào)器內(nèi)，并且預(yù)見外部連接器被用于附連次級天線。由于用戶不得不攜帶和組裝供移動(dòng)使用的附加裝備，因此該解決方案從用戶的觀點(diǎn)來看必然被認(rèn)為是極不方便的。這使得匹配更加困難。

發(fā)明內(nèi)容