[發明專利]通過單個饋源同時使用多個獨立天線的天線電路

有效

• 申請號: 201310600749.5
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103840273B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: F·索納拉;R·皮拉德;F·賈納塞洛;C·迪朗
• 申請（專利權）人: 意法半導體(克洛爾2)公司;意法半導體有限公司
• 主分類號: H01Q21/30
• 分類號: H01Q21/30
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及在若干標準頻帶上使用的天線電路，特別是在移動電話通訊系統領域中。

背景技術

移動電話被設計為在多個射頻頻帶中操作以兼容現有的電信標準(例如GSM、3G、WCDMA、LTE或者4G)。這些標準在國家與國家之間可能不同。

圖1示出了3G和LTE標準所使用的頻帶。白色頻帶用于3G標準，即824-960MHz、1710-1990MHz和2110-2170MHz。陰影頻帶是LTE標準增加的頻帶，即698-824MHz、1427-1496MHz和2300-2690MHz。

在這些頻率(特別是在824-960MHz頻帶中)，天線具有相對窄的有用帶寬。有用帶寬為大約80MHz，其導致寬頻帶天線設計中的困難。

圖2A示意性地示出了可以覆蓋3G標準的所有頻帶的天線的物理結構。此天線被稱作IFA(倒F型天線)，其形式為具有兩個腿的“F”。一個腿G形成接地端子，并且另一個腿F形成天線的饋源(feed)端子。在兩個方便選擇的頻率上調諧不同長度的兩個臂。頻率f1用于更長的臂并且頻率f2用于更短的臂。

圖2B是圖示IFA天線的反射系數S11根據頻率變化的曲線圖。當系數S11最小時，天線的匹配最大。據知當S11<-6dB時天線的匹配是充分的。

頻率f1被選擇在824-960MHz的中心處。系數S11在這一頻率周圍表現為凹陷，并且在頻帶的主要部分上保持低于-6dB。頻率f1的第一諧波2f1恰好在1710-1990MHz頻帶的開始處，此處系數S11有新的凹陷。頻率f2被選擇以使得在頻率2f1開始的凹陷維持在-6dB以下直到2110-2170MHz頻帶結束處。

為了覆蓋圖1中缺少的頻帶，可以考慮將適當大小的臂添加到圖2A的IFA天線。然而事實證明，多臂IFA天線只有在基礎諧振頻率之間的間隙足夠大時才能正常操作。因此，在實際情況中IFA天線不具有多于兩個臂。另一個可能是使用寄生接地元件來代替第二臂。

為了覆蓋所有頻帶，現已提出使用可以修改天線的匹配以使其在更大數目的頻帶上工作的調諧電路。這種方法具有未改變窄頻帶性質的缺點。因此可以提出更寬的頻帶，但是不能同時覆蓋頻帶的所有頻率。

此外，為了增加吞吐量，LTE標準提供聚集多個路徑的能力，該多個路徑可以位于標準頻帶中的任何位置。如果在這一情況下使用天線調諧電路技術，則將存在兩個聚集的路徑位于未被相同的設置同時覆蓋的兩個頻帶中的可能性。因此一個或者多個聚集的路徑將不可使用。

注意到，低698-960MHz頻帶特別難以利用單個天線來覆蓋，這是因為如圖2B所示，在這一區間中天線最多覆蓋大約80MHz的頻帶。可以提供其頻率2f1和f2在698-960MHz頻帶中的IFA天線，但是在360MHz的量級上的基波頻率f1將需要尺寸極大的天線臂，并且造成向移動電話中集成的問題。

在Pulse Electronics的網站上可用的文章【Multi-Feed RF Front-Ends and Cellular Antennas For Next Generation Smartphones,Pekka Ikonen,Juha Ella Edgar Schmidhammer,Pasi Tikka,Prasadh Ramachandran,Petteri Annamaa】提出了通過三個單獨的饋源提供對所有標準頻帶的訪問的天線電路。此類天線電路使用三個獨立的RF處理路徑，以及特別設計的電子電路。

發明內容

因此存在對于通過單個饋源提供對標準頻帶同時訪問的天線電路的需要。

這一需要通過如下天線電路滿足，該天線電路包括：被調諧至第一基波頻率的第一天線；被調諧至與第一基波頻率不同的第二基波頻率的第二天線；第一濾波器，具有連接至第一天線的第一端子，并且被配置為衰減在由第一基波頻率或者其諧波限定的頻帶之外的頻率成分；第二濾波器，具有耦合至第二天線的第一端子，并且被配置為衰減在由第二基波頻率或者其諧波限定的頻帶之外的頻率成分；以及第一無源重組合元件，將以上兩個濾波器的第二端子耦合至第一公共端子。

天線電路可以包括：無源高通濾波器，具有耦合至第二天線的第一端子，并且截至頻率高于第二基波頻率；以及第二無源重組合元件，將第一公共端子和高通濾波器的第二端子耦合至形成天線電路的單個饋源的第二公共端子。

第二天線可以被配置為具有分別在第二基波頻率和與第一基波頻率或者第二基波頻率的第一諧波頻率接近的第三基波頻率上的兩個調諧頻率。