CN100385806C - 移动通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种能够改变辐射场型的移动通信装置。所述移动通信装置增设有一调整装置，所述调整装置耦接至移动通信装置中的接地面、或与上述接地面等电位的屏蔽装置，以作为移动通信装置的延伸接地面，藉以改变移动通信装置的辐射场型。

Description

移动通信装置

技术领域

本发明涉及一种移动通信装置，特别涉及一种能够改变辐射场型的移动通信装置。主要通过将设置于移动通信装置主电路板的接地面延伸而出到主电路板的外部，而达到改变辐射场型的目的。

背景技术

移动通信装置，例如GSM移动电话、CDMA移动电话、个人数字助理(PDA)、手持式计算机(HPC)等相关产品，均是通过发出辐射而能实现通信的功能。评估移动通信装置的效能表现时，辐射效率(Radiation efficiency)是所要评估的最重要特性。通常辐射信号所能传送的等效距离愈短，则辐射效率愈低。

水平传输平面被视为是评估辐射距离的重要参考。通过观察在水平传输平面的辐射场型(Radiation Pattern)的分布，即可用以决定在水平传输面上每个方位角之间的相对辐射距离。例如，具有全向性(Omni-directional)辐射场型的移动通信装置，其在水平传输面上的每个方位角具有相同的辐射距离；而具有方向性(directional)辐射场型的移动通信装置，其在水平传输面上方向性较强的方位角具有较长的辐射距离。

图1A及图1B分别显示具有外露式天线的直板型(bar-type)移动电话1、和折叠型(folded-type)移动电话2。移动电话1和2均包括一前盖(前壳)11、一后盖(后壳)12、一主电路板13，其上配置有基频(base band，BB)模块及射频(radio frequency，RF)模块(或模拟信号模块)、一外露式天线15、以及一连接元件14设置于主电路板13上用以连接外露式天线15。图1C及图1D分别显示具有嵌入式(或隐藏式)天线的直板型(bar-type)移动电话3、和折叠型(folded-type)移动电话4。移动电话3和4，除了连接至连接元件14的嵌入式天线25与图1A、图1B所示的不同之外，其它元件或模块均分别与图1A、图1B图所示的相同。图2为显示设置于图1A至图1D任一移动电话内的一主电路板13的示意图。图2中，RF模块与BB模块及连接元件14设置于主电路板13上，131表示一接地面(ground plane)。

图3显示主电路板13的接地面上主电流的流向示意图。因为连接元件14设置于主电路板13的角落且非常靠近RF模块和BB模块，故流过所述模块区块的接地面的主电流50将会等效地朝向主电路板13的角落。因此，当移动电话运作时，主电流50的流向将不会平行于天线15的延伸方向，会在天线的水平传输面上造成不对称辐射场型分布，导致产生方向性辐射场型。

另一方面，以GSM移动装置为例，基于小尺寸的考虑，GSM移动电话最常使用单极天线(monopole antenna)或是PIFA(Planar Inverted“F”Antenna)来让天线操作在1/4波长的长度。使用单极天线或是PIFA来发射信号，必须有接地面(ground plane)来利用镜像原理(image theorem)，使得在水平传输面上能等效达成半波长双极天线(half-wave length dipole)的功效、及获得全向性辐射场型。一般移动电话的长度约在70～110mm之间，其长度相近于设置在其主电路板上的接地面的长度。对移动电话GSM900或GSM850系统的操作频率900MHz或850MHz而言，其对应的1/4波长则为80～90mm很接近接地面的长度，故当在操作频带900MHz或850MHz上使用单极天线或PIFA时，可在水平传输面上得到全向性辐射场型。然而，当前述移动电话操作在频带1800MHz或1900MHz时(DCS1800或PCS1900)，则会在水平传输面上产生明显的指向性辐射场型。对GSM移动电话而言，操作在1800MHz或1900MHz频带所需的1/4波长是小于45mm。亦即，GSM移动电话的接地面约略是1800MHz或1900MHz操作频率所需的1/4波长的两倍。如此一来，由所述移动电话所产生的辐射场型，在水平传输面上约略有90度的区域范围内会有极弱的电场强度(intensityof electric field)。在此情况下，辐射场型也会变成在水平传输面上有方向性，而导致在特定角度上产生接近于零电场(null electric field)而使移动电话断话(drop-call)的机率升高。

有鉴于此，有必要提出一种移动通信装置，使其在水平传输面上尽可能地具有全向性辐射场型，以避免移动通信装置的断话。

发明内容

本发明提出一种能够改变辐射场型的移动通信装置。所述移动通信装置增设有一调整装置，所述调整装置耦接至移动通信装置中的接地面、或与上述接地面等电位的屏蔽装置，以作为移动通信装置的延伸接地面，藉以改变移动通信装置的辐射场型。

为达成上述目的，本发明提出的移动通信装置包括：一主电路板至少具有一接地面；一天线耦接至所述主电路板；以及一调整装置具有至少一个导电构件电性耦接前述接地面，用于将主电路板上的电流方向调整至基本平行于所述天线的延伸方向，以改变前述移动通信装置的辐射特性。

所述导电构件为金属片。所述金属片的长度等于所述移动通信装置的操作波长的1/4。所述金属片具有至少一第一金属部分与一第二金属部分连接在一起，所述第一及第二金属部分的总长度等于所述移动通信装置的操作波长的1/4。

所述移动通信装置还包括一外壳，其中所述金属片形成于所述外壳的一表面上。所述金属片是使用印刷或涂布一金属层于所述外壳表面上而形成。

所述金属片直接地连接至所述接地面、或通过连接元件而间接地连接至所述接地面。

所述移动通信装置还包括一外壳，以及所述天线设置于所述外壳的内部或外部。

所述导电构件的电位等于所述接地面的电位。

耦接至所述接地面的所述导电构件为一开回路。

为达成上述目的，本发明提出的另一移动通信装置包括：一主电路板至少具有一接地面与一或多个与所述接地面等电位的电位单元；一天线耦接至所述主电路板；以及一调整装置具有至少一个导电构件电性耦接至少所述电位单元其中之一，用于将主电路板上的电流方向调整至基本平行于所述天线的延伸方向，以改变前述移动通信装置的辐射特性。

所述导电构件的形状呈现开回路状，且耦接至所述接地面。

所述电位单元为一用以屏蔽电磁波的屏蔽导体。

本发明的移动通信装置能够改变辐射场型，使其在水平传输面上尽可能地具有全向性辐射场型，以避免移动通信装置的断话。

附图说明

图1A及图1B分别显示具有外露式天线的直板型移动电话、和折叠型移动电话；

图1C及图1D分别显示具有嵌入式(或隐藏式)天线的直板型移动电话、和折叠型移动电话；

图2为显示设置于图1A至图1D，当打开后盖时，任一移动电话内的一主电路板的示意图；

图3显示主电路板上的主电流的流向示意图；

图4A～图4C、图5～图8、图9A、图9B、图10A及图10B分别显示依据本发明的移动电话的实施例示意图；

图11为绘制两曲线，显示移动电话操作在1747MHz时，在水平传输面的等效全向辐射功率(EIRP)分布；

图12为绘制两曲线，显示移动电话操作在1785MHz时，在水平传输面之等效全向辐射功率(EIRP)分布；

图13显示金属片的连接部的较佳设置示意图；

图14A、141B是显示使用外露式天线的传统移动电话，当其操作频率为1747MHz时的三维辐射场型；

图15A与15B是显示使用外露式天线的应用本发明的移动电话，当其操作频率为1747MHz时的三维辐射场型。

主要元件符号说明：

1、2、3、4、300～移动电话             11、31～前盖

12、32～后盖                          13、33～主电路板

14、34～连接元件                      15、25、35～天线

50～电流流向                          131、331、332～接地面

38～金属片                            39～导电元件

333～连接装置                         381～连接部

434～屏蔽元件                         500～SIM卡插槽区

具体实施方式

为说明简洁起见，以下以移动电话为例来说明本发明的实施，本发明的应用并非仅限定于移动电话。任何包括至少一天线用以发出辐射的无线装置，均应为本发明所涵盖。

图4A显示依据本发明的移动电话的示意图。移动电话300包括一前盖(前壳)31、一后盖(后壳)32、一嵌入式天线或外露式天线(均未显示于图4A中)连接至一连接元件34。移动电话300还包括一RF(radio frequency)模块(或模拟信号模块)与一BB(base band)模块。移动电话300还包括一主电路板33具有至少一接地面331。接地面331作为移动电话300的参考接地(reference ground)。接地面331可设置于主电路板33上较接近于后盖32的一表面上，如图4B所示。亦或接地面331可设置于主电路板33的内层中，并耦接至形成于主电路板33上的其它接地面332，如图4C所示；其中接地面331和接地面332通过设置于主电路板33上的连接装置333而电性耦接在一起。RF模块、BB模块、及连接元件34(都未显示于图4B、图4C中)，均设置于主电路板33上。在此，移动电话300还包括一调整装置具有至少一导电构件38，电性耦接接地面331，用以改变移动电话300的辐射场型。

在某些实施例中，导电构件38耦接移动电话300的接地面331，使得导电构件38的电位实质上等于接地面331的电位，以作为由主电路板33延展出的延伸接地。因此，主电路板33上流通的主电流可通过导电构件38的设置而被调整，以在水平传输面上提供全向性辐射场型，而避免移动电话断接(drop-call)。

本发明中，导电构件38的形状无须特别的限定。在某些实施例中，导电构件38可以单纯配置、或折叠设置于由前盖31和后盖32所形成的腔室中。

在某些实施例中，导电构件38为具有长度L的金属片(metal sheet)；亦或是由至少由第一金属部分与第二金属部分互相连接而构成，如图4A所示，其总长度为L₁+L₂。要注意的是，导电构件38的长度或尺寸与移动电话的操作波长相关连。通常，操作频带愈高则导电构件38的长度愈短。金属片(导电构件38)的较佳长度可等于移动电话操作频率的1/4。亦即，若移动电话运作的操作频带中，会使移动电话在水平传输面上的传输强度衰减(intensity drop)的话，则导电构件38的长度(如图4A中的L₁+L₂)最好采用约略等于所述操作频率的1/4，以调整辐射的场型并减少传输衰减的范围。

图4C中，两个接地面331和332设置于主电路板33中，并且通过连接装置333而连接在一起。因此，接地面331和332具有相同的电位。在此例中，金属片38并非直接连接至接地面331，而是通过连接部381而连接到接地面332，故金属片38与接地面331和332具有相同的电位。

图5显示本发明使用调整装置(金属片)的移动电话中的电流流向(或电流分布)的示意图。图5中，金属片38连接至接地面331或屏蔽元件(图5中未显示)，使金属片38得以作为移动电话的延伸接地面。当移动电话及其天线35动作时，电流50几乎平行于天线35的延伸方向而分布。因为电流50几乎垂直于移动电话的水平传输面，故达成在水平传输面上能等效达成半波长双极(half-wave length dipole)的功效、及获得全向性辐射场型。

图6中，金属片38为长度L的矩形金属片，其可被组装(mounted)在后盖32的一表面(内面)上。在组装后盖32后，金属片38将会通过若干导电元件39而连接至接地面332，所述连接部元件可使用如导电海绵的弹性物质，以增进组装的可靠性。

也有移动电话还包括至少一个屏蔽元件434，其可能是一金属盒，用以屏蔽电磁波。屏蔽元件434主要是通过直接连接设置于主电路板33上的任一接地面、或与该接地面331等电位的路径或元件，而具有与接地面331相等的电位，如图7所示。

图7中的屏蔽元件434假设具有和接地面331相等的电位。通过直接连接屏蔽元件434，使折叠好的金属片38(总长度L₁+L₂)通过连接部381以电性耦接屏蔽元件434而具有与接地面331相等的电位。

图8中，金属片38为长度L的矩形金属片，可组装在后盖32上。经组装后盖32之后，金属片38通过导电元件39而连接到屏蔽元件434。所述导电元件39通常可使用例如导电海绵的弹性物质，以增进组装的可靠度。

图9A中，两个接地面331和332设置于主电路板33上，且通过连接装置333而连接在一起。金属片38为长度L的矩形金属片，是印刷或涂布导电性物质于后盖32的内面上而形成。经组装后盖32之后，金属片38通过导电元件39而连接接地面332。矩形金属片38可能会覆盖主电路板33上的SIM卡插槽区500。为了避免金属片38与SIM卡插槽区500发生短路，金属片38也可以两个金属部分组成，例如组合成“L”型金属片，如图9B所示。

图10A中，金属片38的结构特性与图9A所示的结构特性相同。经组装后盖32之后，金属片38通过导电元件39而连接到屏蔽元件434。为了避免金属片38与SIM卡插槽区500发生短路，金属片38也可以两个以上金属部分组成，例如组合成“L”型金属片，如图10B所示。

图11所绘制的曲线61和62，是显示移动电话在水平传输面的等效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power；EIRP)分布。曲线62显示传统DCS 1800MHz操作频带的移动电话，当其操作频率接近1747MHz时的EIRP分布。由曲线62明显可知在角度270～360度间，EIRP急剧衰减至低于10dBm。本发明的移动电话还包括有一调整装置设置于其中，例如一长度约略为42.9mm的金属片，耦接至移动电话中主电路板上的任一接地面或屏蔽遮装置，其中金属片的长度42.9mm约略等于频率1747MHz所对应波长的1/4。曲线61显示应用本发明的DCS 1800MHz操作频带的移动电话，当其操作频率接近1747MHz时的EIRP分布。由曲线61明显可知在角度270～360度间，EIRP并不会急剧衰减，而且可被改善成为高于15dBm。

图12所绘制的曲线71和72，是显示移动电话在水平传输面的等效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power；EIRP)分布。曲线72显示传统DCS 1800MHz操作频带的移动电话，当其操作频率接近1785MHz时的EIRP分布。由曲线72明显可知在角度285～360度间，EIRP急剧衰减至低于10dBm。应用本发明的另一移动电话还包括有一调整装置设置于其中，例如一长度约略为41.9mm的金属片，耦接至移动电话中主电路板上的任一接地面或屏蔽遮装置，其中金属片的长度41.9mm约略等于频率1785MHz所对应波长的1/4。曲线71显示应用本发明的DCS 1800MHz操作频带的移动电话，当其操作频率接近1785MHz时的EIRP分布。由曲线71明显可知在角度285～360度间，EIRP并不会急剧衰减，而且可被改善成为高于15dBm。

由图11及图12明显可知，使用调整装置(例如金属片)的移动电话，可以改变其辐射场型并使辐射场型变成近于全向性，因此增进了通信的效能表现。

图14A与14B是显示使用外露式天线的传统移动电话，当其操作频率为1747MHz时的三维辐射场型。图中，X-Y平面表示传统移动电话的水平传输面，方向+Z实质上为外露式天线的延伸方向。参照图14A清楚可知，辐射功率并非集中X-Y平面，大部分的功率系沿Z方向分布。参照图14B，图中可发现一约90度的角区(标示为DA)，此区的EIRP分布低于10dBm，是对应于图11中的曲线62。

图15A与15B是显示使用外露式天线的应用本发明的移动电话，当其操作频率为1747MHz时的三维辐射场型。参照图15A，相对于图14A清楚可知，应用本发明的移动电话其辐射功率主要系集中于X-Y平面，仅有少部分的功率系沿Z方向分布。参照图15B，在图中并未发现如图14B中，EIRP分布低于10dBm的角区DA。

图13显示本发明的另一实施方式，其调整装置(例如金属片38)具有一连接部分381。当金属片38耦接至屏蔽元件434或接地面(于第13图中均未图示)时，最好与连接元件34，设置在位于前盖31的相同一侧。除此之外，金属片38以开回路的形态而耦接至接地面或屏蔽元件，亦即使金属片38与接地面(或屏蔽元件)将不会构成一封闭回路。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (23)

1.一种移动通信装置，其特征在于包括：

一主电路板至少具有一接地面；

一天线耦接至所述主电路板；以及

一调整装置具有至少一导电构件电性耦接至所述接地面，用于将主电路板上的电流方向调整至基本平行于所述天线的延伸方向，以改变所述移动通信装置的辐射特性。

2.根据权利要求1所述的移动通信装置，其特征在于：所述导电构件为金属片。

3.根据权利要求2所述的移动通信装置，其特征在于：所述金属片的长度等于所述移动通信装置的操作波长的1/4。

4.根据权利要求2所述的移动通信装置，其特征在于：所述金属片具有至少一第一金属部分与一第二金属部分连接在一起，所述第一及第二金属部分的总长度等于所述移动通信装置的操作波长的1/4。

5.根据权利要求2所述的移动通信装置，其特征在于还包括一外壳，其中所述金属片形成于所述外壳的一表面上。

6.根据权利要求5所述的移动通信装置，其特征在于：所述金属片是使用印刷或涂布一金属层于所述外壳表面上而形成。

7.根据权利要求5所述的移动通信装置，其特征在于：所述金属片直接地连接至所述接地面、或通过连接元件而间接地连接至所述接地面。

8.根据权利要求2所述的移动通信装置，其特征在于：所述金属片直接地连接至所述接地面、或通过连接元件而间接地连接至所述接地面。

9.根据权利要求2所述的移动通信装置，其特征在于：还包括一外壳，以及所述天线设置于所述外壳的内部或外部。

10.根据权利要求1所述的移动通信装置，其特征在于：所述导电构件的电位等于所述接地面的电位。

11.根据权利要求1所述的移动通信装置，其特征在于：耦接至所述接地面的所述导电构件为一开回路。

12.一种移动通信装置，其特征在于包括：

一主电路板至少具有一接地面与一或多个电位单元，其中该电位单元的电位等于所述接地面的电位；

一天线耦接至所述主电路板；以及

一调整装置具有至少一导电构件电性耦接至所述电位单元中至少其中之一，用于将主电路板上的电流方向调整至基本平行于所述天线的延伸方向，以改变该移动通信装置的辐射特性。

13.根据权利要求12所述的移动通信装置，其特征在于：所述导电构件为一金属片。

14.根据权利要求13所述的移动通信装置，其特征在于：所述金属片的长度实质上等于所述移动通信装置的操作波长的1/4。

15.根据权利要求13所述的移动通信装置，其特征在于：所述金属片具有至少一第一金属部分与一第二金属部分连接在一起，所述第一及第二金属部分的总长度实质上等于所述移动通信装置的操作波长的1/4。

16.根据权利要求13所述的移动通信装置，其特征在于还包括：一外壳，其中所述金属片形成于所述外壳的一表面上。

17.根据权利要求16所述的移动通信装置，其特征在于：所述金属片是使用印刷或涂布一金属层于所述外壳表面上而形成。

18.根据权利要求16所述的移动通信装置，其特征在于：所述金属片直接地连接至所述电位单元、或通过连接元件而间接地连接至所述电位单元。

19.根据权利要求13所述的移动通信装置，其特征在于：所述金属片直接地连接至所述电位单元、或通过连接元件而间接地连接至所述电位单元。

20.根据权利要求13所述的移动通信装置，其特征在于还包括：一外壳，以及所述天线设置于所述外壳的内部或外部。

21.根据权利要求12所述的移动通信装置，其特征在于：所述导电构件的电位等于所述电位单元的电位。

22.根据权利要求12所述的移动通信装置，其特征在于：所述导电构件的形状呈现开回路状，且耦接至所述接地面。

23.根据权利要求12所述的移动通信装置，其特征在于：所述电位单元为一用以屏蔽电磁波的屏蔽导体。

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