具体实施方式

如已经描述的，根据本发明的辐射系统包括辐射结构，该辐射结构包含紧凑的增强器布置，该增强器布置包括以本文所述的配置布置的第一增强器和第二增强器，通常包含在单个部件中，用于提供能够提供在多个通信系统上的操作。图1和图2提供了根据本发明的增强器部件1、2的一些实施例。那些增强器部件被示为安装在接地平面层10、20上，接地平面层10、20包括在包含所述增强器部件的辐射结构中。所述第一增强器包括在根据本发明的增强器布置中并且因此在类似于图1和图2所示的增强器件中的增强器部件中包括至少一个导电元件，该导电元件包含在相对于包含该平面的非垂直平面中地平面层，对于图1和图2的实施例的情况，导电元件11、21包括在所述第一增强器中，导电元件11、21被包含在平行于地平面层10、20的平面中。所述一个或多个导电元件中的至少一个导电元件包含至少一个连接点，在图1和图2中仅包括一个连接点12、22。所述第一增强器还包括至少一个附加导电元件，在图1和图2中提供的实施例中由13、23表示，连接到所述至少一个连接点(图1和图2中的12和22)，在图1和图2的实施例中，那些附加导电元件中的一个还连接到馈电点，该馈电点限定在增强器部件14和24中。第二增强器包括馈电元件，该馈电元件包括馈电点，在一些辐射结构实施例中，所述馈电元件被包含在增强器部件的表面或面中，所述表面被包含在相对于包含辐射结构的接地平面层的平面的非垂直平面中。包括在所述第二增强器中的馈电元件激励在辐射结构中包括的接地平面层中限定的槽或间隙。在图1和图2中提供的增强器部件的实施例中，所述馈电元件是印刷在增强器部件的外底面上的带状线15、25，所述部件的所述面是非导电表面。包含在图1和图2的部件实施例中的带状线中的馈电点16、26位于图1中的实施例的带状线的端部，并且位于图2的实施例的带状线的中心。此外，根据本发明的增强器部件的特征在于长度L、宽度W和高度或厚度H，尺寸如图1所示；长度L是垂直于增强器部件的尺寸的尺寸，沿该尺寸包括槽馈电元件；宽度W是包含槽馈电元件的增强器件的尺寸，L和W尺寸都包含在同一平面内；厚度H是垂直于包含W和L的平面的尺寸。

在其他实施例中，包括在根据本发明的增强器布置中的第二增强器中所包括的馈电元件被印刷在包含辐射系统的PCB上，如图3所示。图3a示出了包括基于槽的增强器的增强器布置，其中包括在辐射结构的地平面32a中的由曲线31a限定的槽与地平面间隙33a一样大。图3b示出了包括基于槽的增强器的增强器布置，其中由辐射结构的接地面32b中包括的曲线3lb限定的槽小于接地面间隙33b。与本发明相关的增强器部件还包括至少一个为机械目的而添加的非电连接元件，即用于将部件附接或更具体地焊接到包含辐射结构和系统的PCB。图1和图2中提供的实施例分别包含两个浮动连接焊盘17和U形带状27作为非电连接元件。包含在与本发明相关的辐射结构中的接地面层包含包含在包括在所述接地面层中的接地面间隙中的间隙或槽，所述间隙或槽由曲线限定，所述曲线在图1和图2的实施例中为18和28包含第一连接点和第二连接点，在所述实施例中分别为19'和19”，以及29'和29”，通过馈电元件连接在它们之间，所述馈电元件包括在增强器中，增强器在图1和图2中提供的辐射结构实施例中。然后，将与本发明相关的增强器安装在包含在根据本发明的辐射结构中的接地平面层中的接地平面间隙上。如图1和图2的辐射结构所示，对于那些实施例，接地平面间隙101、201有利地与安装在其上的增强器部件的覆盖区一样大。

包含本文公开的辐射系统的PCB包含必要的连接点，用于将辐射结构中包含的增强器部件分别电连接和机械连接到射频系统和PCB。图4示出了包含在与本发明相关的辐射结构中的通用射频系统。所述射频系统通常包括匹配网络41和滤波器42，用于匹配辐射系统中包括的每个端口43，使得端口43的数目与滤波器42和匹配网络41的数目相同。这些滤波器中的每一个滤波器阻止辐射系统的另一个端口覆盖的工作频率。因此，在包含两个端口的辐射系统中，如图4所示，一个端口中包含的每个滤波器都会阻止另一个端口的工作频率。但是取决于无线设备和辐射系统需要覆盖的通信系统，一些辐射系统实施例包括比端口数目少的滤波器数目，并且一些其他实施例甚至包括比端口数目少的匹配网络数目。

与本发明相关的辐射系统的另一个特征是其在分配辐射系统的无线设备平台的任何位置处的集成能力。图5提供了一个草图，示出了与本发明相关的增强器部件一旦被安装在包括在所述辐射系统中的辐射结构中的接地平面层52上的一些可能位置51。

图6提供了包含根据本发明的增强器部件61的辐射结构60，所述增强器部件的特征在于长宽比大于1并且位于所述辐射结构中包括的接地平面层的较长边缘的中间位置。如图6所示，接地平面层62的尺寸为80mm×40mm。该辐射结构的其他实施例包括以其他尺寸为特征的接地平面层。图6中提供的辐射结构实施例中包括的增强器部件的更详细图片如图7所示。部件尺寸为7mm x 3mm x 2mm(L x W x H)，因此长宽比大于1。该部件包括第一增强器，该第一增强器包括包含在该部件的上表面中的导电表面74，该导电表面包含连接点，对于该示例是连接边缘75。所述第一增强器还包括连接到所述连接边缘和馈电盘72的垂直导线，其包含馈电点78。在该实施例中，垂直导线是条带76，其特征在于宽度为1mm和长度为2mm。在一些其他实施例中，所述垂直导线由具有长度和直径的通孔实现，在一些实施例中，所述通孔甚至是手工制作的导线。该部件还包括第二增强器，其功能配置需要包含在接地平面层中的槽73，增强器部件被安装在该接地平面层上。所述槽位于接地平面层的最长边缘之一的中间，用于此处描述以及图6所示的辐射结构实施例。槽由1mm宽的带状线77馈电，连接到馈电盘71，其包括在带状线的一端，馈电盘包含馈电边缘或点79。所述带状线在其另一端连接到辐射结构中包括的接地平面层。部件中包含的馈电点连接到射频系统以进行匹配。

在图6的辐射结构示例中实现和包括的射频系统包括图8中提供的两个匹配网络，每个馈电点和辐射系统端口一个，但是一个滤波器而不是两个。馈电点72，或等效地图8中的连接点82，直接地连接到匹配网络820，该匹配网络在端口P2处匹配蓝牙频率的辐射结构，从2400MHz到2500MHz，而馈电点71，或等效地图8中的连接点81在连接到匹配网络810b之前被连接到拒绝蓝牙频率的滤波器810a，该匹配网络810b完成对应端口P1处的辐射结构的匹配以用于GNSS频率，从1561MHz到1606MHz。在该特定辐射系统实施例中，滤波器810a包括并联连接在它们之间的电容器811和电感器812，0.8pF的电容器和5.8nH的电感器。匹配网络810b是包括三个电容器的T型网络，0.5pF的第一串联电容器813、0.8pF的第二并联电容器814和1.2pF的第三串联电容器815。最后，匹配网络820包括3.1nH的第一串联电感821，随后是1.58nH或1.6nH的并联电感822。因此，包含在图6中所示的辐射结构60中的增强器部件70如前所述被配置用于在蓝牙和GNSS服务中提供操作。图9提供在所述两种通信服务的操作频带处获得的输入反射系数，在辐射系统中包括的端口之一处提供每种服务。在GNSS处获得的输入反射系数低于-10dB，而在蓝牙处获得的输入反射系数低于-7dB。图10提供了与图6中的辐射结构实施例相关的天线效率，当它如图9所示在GNSS和蓝牙频率下匹配时，从1561MHz(图10中的标记1)到1606MHz(图10中的标记2)图10)和从2400MHz(图10中的标记3)到2500MHz(图10中的标记4)。GNSS天线效率在全频段达到70％以上，蓝牙最低天线效率为55％，在2400MHz下获得。

图11提供了包括在与本发明相关的辐射系统中的另一个辐射结构实施例，其示出了包括在所述辐射结构中的增强器部件的覆盖区，其需要在GNSS和蓝牙服务中操作。辐射结构中包含的接地平面层的尺寸也为80mm×40mm，增强器部件放置在所述接地平面长边的中点处。增强器部件的尺寸与图6的辐射结构实施例中包括的和图7所示的增强器部件的尺寸相同。该辐射结构实施例包括接地平面层中的一些焊盘116，更具体地为总共六个，用于实现射频系统中包含的匹配和滤波器的分配。对于此特定实施例，这些焊盘的尺寸为1mm x1mm，但在其他实施例中，它们的尺寸可在0.5mm x 0.5mm和2mm x 2mm之间的范围内，通常是方形焊盘，但在其他实施例中它们的形状不限于方形。这些焊盘之间有0.5毫米的间隙。在一些实施例中，所述焊盘为2mm x 2mm。在该实施例中，包含在部件上表面中的导电元件连接到直径为0.5mm的通孔，该通孔也连接到馈电点111，所述馈电点连接到分配在焊盘区域113中的射频系统。对由曲线117限定的接地平面槽馈电的带状线的宽度为0.5mm，其在图11中提供的增强器部件覆盖区中由带状线118表示，并且包括在增强器部件中的第二个增强器中。在图12中提供了本实施例中包括的射频系统，它包括连接到匹配网络1210b的蓝牙滤波器1210a，匹配网络1210b连接到馈电点112以匹配GNSS频率的端口114，并且它包括匹配网络1220而没有任何滤波器在馈电点111连接以用于匹配蓝牙频率的端口115。在辐射结构中包含前面提到的射频系统后，端口114和端口115都实现了非常好的匹配值，更具体地说，输入反射系数在GNSS时低于-9dB，在蓝牙时低于-8dB。该特定实施例的特征在于端口之间的隔离非常好，在两个感兴趣的频带中都低于-19dB，并且在整个操作频率范围内，该辐射结构和系统所达到的相应天线效率高于50％。

图13示出了与本发明相关的增强器部件150的另一实施例，其包括在类似于图6中提供的辐射结构的一些实施例中。部件尺寸为7mm x 3mm x 2mm(L x W x H)，因此长宽比大于1。该部件包括第一增强器，该第一增强器包括包含在该部件的上表面中的导电表面151，该导电表面包含与该增强器部件的短边153相距一定距离的两个连接点152。所述第一增强器还包括连接到所述连接点的两条垂直导线154，更具体地，对于这种特定情况，两个直径为0.5mm的通孔。通常，这些通孔之一包含馈电点155，而另一个通孔不包含。在一些实施例中，两个通孔都可以连接到馈电点。那些馈电点通常包括在导电焊盘中，如图13中由导电焊盘1512所示。该部件还包括第二增强器，该第二增强器包括沿该部件的短边印刷的导电条，位于通孔的顶部导电表面中的连接点152从该短边包括在该部件中。对于这个特定示例，所述通孔放置在距离增强器部件短边2毫米处，从通孔中心开始测量。包含在第二增强器中的条带激发由包含在接地平面层157的间隙1514中的曲线156限定的槽，增强器部件被安装在该间隙1514上。在一些辐射结构实施例中，所述槽位于接地平面层的最长边缘之一的中间，如图6所示，并且与增强器部件150集成的地平面间隙一样大。该槽由包括在增强器件中的带状线馈电，所述带状线158具有1mm或0.5mm的宽度，连接到包括在导电焊盘1510中的馈电点或边缘159，导电焊盘1510也包含在增强器部件中，馈电点159和导电焊盘1510包括在带状线158的端点处。所述带状线在其另一端连接到另一个导电焊盘1511，该导电焊盘1511也包括在增强器部件中，其将带状线连接到包括在辐射结构中的接地平面层，辐射结构包括增强器部件。提到的馈电点连接到图14中提供的射频系统，包括在辐射结构中。类似于图11中提供的覆盖区中所示的焊盘区域113可用于分配来自图14的射频系统。图13的增强器部件中包括的馈电点155连接到包括在图14中的点162。来自图14的射频系统，在一些实施例中，通过分配辐射系统的PCB上的导电焊盘，如图11的覆盖区所示，所述点162更具体地包括用于蓝牙匹配中的该辐射系统示例分支163在其末端连接在端口P216。馈电点159连接到图14中提供的射频系统的点161，在一些实施例中，通过分配辐射系统的PCB上的导电焊盘，如图11的覆盖区中再次示出的，点161更具体地包括在GNSS匹配支路164中，用于该辐射系统示例，该匹配支路164在其端部连接在端口P116处。两个浮动导电焊盘1513被添加到图13中提供并在此描述的部件，所述浮动焊盘使用用于将增强器部件焊接到包含辐射系统的PCB上。该增强器部件实施例的附加优点是其对称性，这允许将部件安装在辐射结构中包括的接地平面层的间隙上的任何位置。在一些辐射结构实施例中也可以配置该增强器部件，使得一个通孔连接到地而另一个连接到馈电。

如前所述，图14提供了用于匹配辐射系统的射频系统，该辐射系统包括辐射结构，该辐射结构包含类似于图13中所示的增强器件150。在所使用的匹配网络之前安装拒绝蓝牙频率的滤波器1610用于在GNSS频率匹配端口P116，所述滤波器是并联电路，在该特定示例中，由与电容器1612并联的电感器1611组成，并且所述匹配网络由串联电容器1613和并联电容器组成1614。端口P216通过包含串联电感器1621和串联电容器1622的匹配网络在蓝牙频率下匹配。其他匹配网络拓扑可以用于其他辐射系统实施例，包括图13中呈现的增强器部件150，用于在所述端口P116和P216上实现所寻求的输入匹配性能，通常与GNSS和蓝牙频率匹配机构。该图中还提供了包括在之前描述的和在图14中示出的射频系统中的电路组件的值。

图15提供了根据本发明的辐射系统实现的输入反射系数，该辐射系统包括辐射结构，该辐射结构包含增强器部件150和类似于图14中提供的射频系统的射频系统。图15中的曲线GNSS和蓝牙示出在GNSS和蓝牙服务中实现的匹配性能，相应的操作频段在1.561GHz至1.606GHz之间用于GNSS服务，在2.4GHz至2.5GHz之间用于蓝牙服务。对于在GNSS和蓝牙服务中运行的两个端口的辐射系统实施例，获得了低于-6dB的良好匹配值，该辐射系统包括一个辐射结构，该辐射结构包含一个类似于图13中的增强器部件，并且包括一个射频系统类似于图14中的那个。图16和图17显示了与最后一个辐射系统实施例相关的测量天线效率。图16提供了与GNSS端口相关的天线效率，绘制为曲线180，而图17提供了与蓝牙端口相关的天线效率，并由曲线190表示。实现了高于65％和高于20％的天线效率平均值，并且分别在GNSS频段和蓝牙频段测量。在每个频带的极限频率处实现的天线效率由标记181、182、191和192表示，标记181和191指向最小频率处的天线效率，标记182和192指向最大频率处的天线效率。

图18中提供了根据本发明的增强器部件200的另一个实施例。该部件具有7mm x3mm x 2mm(L x W x H)尺寸，因此其长宽比大于1。该部件包括第一增强器，该第一增强器包括位于部件的上表面上的导电表面201，在这种情况下，导电表面仅包含一个连接点202，该连接点将导电表面连接到垂直通孔203，该通孔203在其另一端连接到馈电点204，该馈电点包括在导电焊盘205中，如图18所示，用于允许与安装在其上的辐射结构中包括的射频系统电连接。包含在增强器部件200中的第二增强器包括由曲线207限定的槽，该槽包含在接地平面层209的间隙208中，增强器部件被安装在该间隙208上。在图18提供的辐射结构实施例中，该槽位于接地平面层209的最长边缘之一的中间。该槽由增强器部件中包括的带状线馈电，所述带状线206的特征在于0.5mm宽，一端连接馈电点2010，另一端连接辐射结构的接地平面层。垂直通孔203位于距增强器部件的短边的距离dl处，包括在第二增强器中的馈电导电条位于该短边处，距离dl定义为对于通孔元件的情况到通孔的中心。如已经提到的，该部件还包含第二增强器，该第二增强器包括在与被包括在第一增强中的馈电通孔203最近的部件的短边缘距离d2处的导电条带206(对于该特定实施例为1.5mm)，因此该导电条带也位于与通孔的距离为d3处，对于此特定示例，距通孔中心1mm。该增强器部件的特征在于具有位于距离d2大于通孔203所在距离d1的距离d2处的带状线206，使得第一增强器的馈电点204在部件安装后带状线激发的槽外在包含整个辐射系统的PCB上。已经发现，通过将第一增强器的馈电点分配在由第二增强器中包括的导电条激发的槽外的位置，正如该增强器部件实施例的情况，进一步改善了增强器之间和辐射系统之间的隔离与这些增强器相关的端口。辐射系统端口的更好隔离在操作方面提供了更高性能和更稳健的实施例，更具体地关于所实现的效率。包括如图18所示的增强器部件200的辐射结构和辐射系统的另一个特征是由导电条206激发的槽没有增强器部件200集成的接地平面间隙那么大。在该实施例中，一些导电焊盘2011被包括并且沿着带状线印刷，用于实现增强器部件和包含辐射结构和系统的PCB之间的电连接。沿着带状线印刷的焊盘增强了带状线和辐射结构的接地平面中包括的槽之间的相互作用。出于机械原因，即为了在分配辐射系统的PCB上具有更多焊接点，在图18中提供的部件中添加了一个浮动或非导电焊盘2012。

图19示出了与图18中提供的类似的增强器部件的覆盖区，连同在该辐射结构示例中使用的用于分配射频系统的焊盘，该射频系统通常能够在两个端口处运行，在一些实施例中覆盖在GNSS和蓝牙频段。在一些其他实施例中，该辐射结构被配置为仅在一个端口处提供操作。图19提供的辐射结构实施例中包含的接地平面层的尺寸为长80mm×宽40mm，图18中的增强器放置在所述地平面层长边的中点处。当将图18的增强器集成到整个辐射结构中时，馈电点导电焊盘205焊接到部件覆盖区的馈电导电焊盘211上，带状线焊盘2011焊接到包括在整个辐射结构中的带状线焊盘212。仅出于机械原因，PCB覆盖区和增强器部件中包括的机械焊盘2012被焊接到覆盖区中包括的导电焊盘213。在图19所示的覆盖区中，清楚地证明由曲线215定义的槽214包括在接地平面的间隙216中不包含覆盖区焊盘211，焊盘连接到第一放大器的馈电点焊盘205当工件安装在PCB上时。因此，用于分配匹配网络和过滤器(如果需要)的焊盘区域217用于在所寻求的频率匹配与该片中包括的第一增强器相关的端口218不干扰时隙操作。因此，类似于图19中提供的辐射结构实施例，分配类似于图18中提供的增强器的部件，有利地以端口218和219之间的良好隔离为特征，并且提供了高性能且稳健的实施例，特别是在效率。

包括之前描述的辐射结构并以图19中提供的增强器部件覆盖区为特征的辐射系统的一个特定实施例是一种双端口辐射系统，该系统被配置为通过包括图20中提供的射频系统而在蓝牙和GNSS频带下工作。所述射频系统包括蓝牙滤波器2210a和匹配网络2210b，匹配网络2210b通过焊盘区域2112的第一焊盘2111连接到馈电点2110，用于在GNSS频率下匹配端口219，并且它包括没有连接任何滤波器的匹配网络2220在馈电导电焊盘211处，用于匹配蓝牙频率下的端口218。该图中还提供了包含在图20所示射频系统中的实际电路组件的值和部件号。在将之前描述的射频系统包括在如图19所示的辐射结构中之后，在端口218和端口219处都实现了良好的匹配值，该辐射结构包括如图18所示的增强器部件200。图21和图22分别示出了在GNSS频率下在端口219处提供的输入反射系数和天线效率。从1.561GHz到1.606GHz的整个频段都获得了低于-6dB的输入反射系数和高于40％的天线效率。图21和图22中包括的标记231、241和232、242分别指向GNSS频带的最小和最大频率。对于在端口219工作的这个频段，天线效率平均值达到了50％以上。对于与蓝牙频率匹配的端口218，图23和图24分别显示了输入反射系数和天线效率，以这些频率在所述端口提供。对于从2.4GHz到2.5GHz的整个频段，获得了低于-7dB的输入反射系数和高于45％的天线效率。图23和图24中包括的标记251、261和252、262分别指向蓝牙频带的最小和最大频率。然后，在图19中提供的辐射系统的实施例的端口218处实现平均高于40％的天线效率，该实施例包括图20中提供的射频系统和图18中的增强器部件。获得的效率对于该实施例，相对于包括两个端口的辐射系统和包括增强器件的辐射结构而言，端口之间的隔离得到改善，例如图13中的增强器，该增强器包含包括在第一增强器中的馈电通孔，包括在第一增强器中的槽内第二个增强器。

包括辐射结构的辐射系统的另一个实施例是具有图19中所示的增强器部件覆盖区并且包括图18中的增强器部件的辐射结构，是单端口辐射系统，被配置为在GNSS频带针对该特定情况进行操作通过在也提供在图19中的焊盘拓扑中包括和安装图25中提供的射频系统。单端口辐射系统实施例通常不包括任何滤波器，如图25中的射频系统的情况其包括匹配网络但不包括滤波器，匹配网络连接到包括在图19的焊盘区域2112中的馈电焊盘2111，用于在GNSS频率匹配端口219。图25中提供的射频系统中包括的实际电路组件的值和部件号也包括在该图中。对于这种特殊情况，端口218不匹配，因此焊盘区域217中不包括匹配网络。图26中提供了与上述单端口实施例的端口219相关的输入反射系数。良好的匹配值在从1.561GHz到1.606GHz的整个GNSS频带中实现了低于-8dB，并且获得了60％以上的天线效率，如图27所示。图26中包含的标记281、291和282、292在图27中，分别指向GNSS频段的最小和最大频率。对于该特定实施例，在GNSS操作频带的端口219处实现了平均高于65％的天线效率。