CN101297440A - 多波段天线设备和通信终端装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多波段天线设备和通信终端装置。在倒F天线的馈电点和GND点之间形成狭缝(15)，使得这两个点相互电气远离，并且形成至少三个天线元件(14a，14b，14c)。这至少三个天线元件(14a，14b，14c)产生至少三个谐振点。天线辐射板(3)向外伸出，使得它的至少主要部分不面对接地板(4)。因此，提供了不使用寄生元件而实现更宽带宽的多波段天线设备以及通信终端装置。

Description

多波段天线设备和通信终端装置
技术领域
本发明涉及被安装在诸如便携电话的无线通信终端上并且支持多个波段的多波段天线设备和使用该多波段天线设备的通信终端装置。
背景技术
平面倒F天线(PIFA)类型主要用于使用单个无线通信终端支持多个频率波段通信的多波段内置天线(参见日本未审查实用新型注册申请公开No.7-14714和日本未审查专利申请公开No.2002-344233)。
此外，为了实现更宽的带宽，包括连接到接地(GND)板的寄生元件的天线已经很普遍(参见日本未审查实用新型注册申请公开No.62-161410)。
发明内容
然而，虽然在日本未审查实用新型注册申请公开No.62-161410中公开的寄生元件的使用适于更宽的带宽，但是辐射效率的损失也很大，这是因为寄生元件与接地板相连。
本发明就是针对这样的情况提出的，它提供了一种多波段天线设备，可以不使用寄生元件而实现更宽的带宽，还提供了一种通信终端装置。
根据本发明的多波段天线设备的特征在于包括具有馈电点和GND点的天线辐射板、以及接地板，其中所述天线辐射板被配置为：所述馈电点和所述GND点相互电气远离，形成至少三个天线元件，并且所述天线辐射板的至少主要部分不面对所述接地板。
由于馈电点和GND点相互电气远离并且形成了至少三个天线元件，所以产生了至少三个谐振点，这允许实现多个波段。此外，天线辐射板被配置为几乎它的整个部分都不面对接地板，从而对天线设备的厚度的约束降低，并且流过接地板的电流量减小。
附图说明
图1是显示在根据本发明一个实施例的天线设备中的天线元件的示例性结构的示意图。
图2是显示根据本发明一个实施例的天线设备的示意结构的透视图。
图3是显示具有不同于图2所示结构的天线设备的透视图。
图4是显示天线设备的另一种示例性结构的透视图，其中类似于图3中所示的结构，天线辐射板相对于馈电点和GND点伸出到GND板以外。
图5是显示类似于图4所示的天线设备但包括不同形状的天线辐射板的另一种天线设备的示例性结构的示意图。
图6包括显示不同形状的具有图1所示的特性的其它天线辐射板的例子的示意图。
图7是显示根据本发明一个实施例的天线设备的电压驻波比(VSWR)与频率(Freq.)之间的特征曲线。
图8是显示在图2所示的天线设备的GND板中在不同的频率波段(a)900MHz、(b)1800MHz和(c)2100MHz下的电流分布的仿真结果的图形。
图9是显示显示在图4所示的天线设备的GND板中在不同的频率波段(a)900MHz、(b)1800MHz和(c)2100MHz下的电流分布的仿真结果的图形。
图10是显示根据本发明一个实施例的通信终端装置的示意结构的框图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明的优选实施方式。
图1示出在根据本发明一个实施例的天线设备中的天线元件的示例性结构。本发明的天线设备是倒F天线设备，它使用板形的天线辐射板3以及下面描述的GND板，所述天线辐射板3具有馈电点1和GND点2。该天线设备的天线结构的特征是具有至少三个分段的天线元件14a、14b和14c。因此，天线设备在馈电点1和GND点2之间设有狭缝15，还设有用来隔开天线元件14b和14c的狭缝16。具体地说，狭缝15用来使馈电点和GND点相互电气远离。可通过每个天线元件的长度来调整谐振频率。天线元件可以由金属片组成，或者可以由挠性基片制成。
利用图1所示的结构，如图7中的电压驻波比(VSWR)和频率(Freq.)之间的特征曲线所示，获得了三个谐振点I、II和III。因此，实现了支持不同频率波段(GSM(全球移动通信系统))850或900、GSM 1800/1900/UMTS(通用移动电信系统)的天线设备。
图2是显示根据所述实施例的天线设备的示意结构的透视图。天线设备的天线辐射板3具有不同于图1所示的形状，但是与图1所示的天线辐射板3的共同点在于它包括至少三个分段的天线元件14a、14b和14c。天线辐射板3通过馈电点1和GND点2连接到GND板4(终端的基板的导体侧)。
图3显示了具有不同于图2所示的结构的天线设备。该天线设备的天线辐射板3具有与图2所示的天线辐射板不同的形状，但是与图1所示的天线辐射板3的共同点在于它包括至少三个分段的天线元件14a、14b和14c。图3中所示的天线设备和图2中所示的天线设备的区别如下。在图2所示的结构中，天线辐射板3相对于馈电点1和GND点2伸向GND板4的内部。相反，在图3所示的结构中，天线辐射板3朝外伸向外部。此外，天线辐射板3伸到外部，使得天线辐射板3的至少主要部分不面对GND板4。也就是说，GND板4没有什么部分与天线辐射板3的至少主要部分相对应。在图2所示的结构中，由于天线特性，从GND板4起测量的天线辐射板3的高度h1需要具有预定的值。然而，在图3所示的结构中，从等效于GND板4的位置到天线辐射板3的测量高度h2可以较小(即，h1＞h2)。在极端情况下，天线辐射板3可以设在与GND板4的相同高度上(即，h2＝0)。这意味着对终端的外壳的厚度的约束减轻了，一般情况下终端外壳的厚度由于天线设备的存在而增加。注意，在图3中，天线元件14a的前导端部分弯曲一个适当的角度。这减小了天线辐射板3的伸出量。然而，这种弯曲对于本发明不是必要的。
图4示出了天线设备的另一种示例性结构，其中类似于图3中所示的结构，天线辐射板3相对于馈电点1和GND点2伸出到GND板4以外。天线辐射板3具有与以上描述的天线辐射板都不同的形状，但是与图1所示的天线辐射板3的共同点在于它包括至少三个分段的天线元件14a、14b和14c。在图4所示的例子中，类似于图3中所示的例子，所测量的到达天线辐射板3的高度h2可以较小，对由于天线设备的存在而增大的终端外壳的厚度的约束减轻。
图5示出另一个天线设备的示例性结构，它类似于图4所示的天线设备，但是包括具有不同形状的天线辐射板3。
图6示出了具有图1所示的特性的其它不同形状的天线辐射板的例子。任一个天线辐射板都包括至少三个分段的天线元件14a、14b和14c。
图8示出了在图2所示的天线设备的GND板中在不同的频率波段(a)900MHz、(b)1800MHz和(c)2100MHz下的电流分布的仿真结果。如图8所示，可以发现在GND板上的电流分布依据频率波段而不同。
图9示出了在图4所示的天线设备的GND板中在不同的频率波段(a)900MHz、(b)1800MHz和(c)2100MHz下的电流分布的仿真结果。从图9中也可以看出，在GND板上的电流分布依据频率波段而不同。还可以发现，流过GND板的电流量比图8所示的结果要明显小。这可能起因于在例如图4所示的天线设备中，GND板没有任何部分面对着天线辐射板3。因此，这样的结构与图2所示的结构相比是有利的，因为即使用户手持着终端，对流过GND板的电流的影响也较小，即，所谓的手效应可以减小。
该实施例的优点总结如下。
1.使用具有图1所示的特征的用于倒F天线的天线放电板，可以不使用寄生元件而产生大量谐振点，实现便携电话机在高频波段(1.7/2.2GHz)的较宽带宽。
换言之，可以获得多波段特性。例如，可设想以下组合：
GSM 850/1800/1900
GSM 900/1800/1900
GSM 850/1800/1900/UMTS
GSM 900/1800/1900/UMTS
GSM 850/900/1800/1900
GSM 850/900/1800/1900/UMTS，等等。
2.由于不使用寄生元件，所以辐射效率的损失较低。换言之，可以实现性能改进。
3.没有必要使用用于寄生元件的触针。因而实现成本降低。
4.即使没有GND板设在辐射板之下，天线设备也可以工作。因而可以减小天线尺寸。
5.由于可以利用天线元件的长度调整谐振频率，所以很容易设计天线设备。
6.使用挠性基片作为天线元件，就可以容易地通过设计和制造来生产天线设备。
7.天线设备适用于不同形状的便携终端，例如条棒形终端和可折叠终端。
图10示出了使用根据该实施例的天线设备的通信终端装置100的示意结构。以举例而非限制的方式示出了便携电话终端。通信终端装置100包括具有上述任意结构的天线设备101、用于收发共享天线设备101的天线双工器102、收发处理单元103、调制/解调处理单元105、数据处理单元107、D/A转换器109、扬声器110、A/D转换器111和麦克风112。通信终端装置100还包括：用于控制其它组件的控制单元125，它包括CPU、ROM等；由控制单元125用作工作区和临时存储区的存储器127；显示单元120；和操作单元123。只读存储器或者电数据可写可擦除只读存储器(EEPROM)被用于控制单元125的ROM，存储有用于标准通信终端装置的各种操作的控制程序，例如操作输入的接收、通信、电子邮件处理、web处理、显示、音频输入/输出、地址簿管理和日程安排管理，还存储有静态数据。
虽然已描述了优选实施例，但是可以作出不同于该实施例的多种修改和变型。
根据本发明的多波段天线设备，由于不使用寄生元件，所以辐射效率的损失较低，可以实现天线性能的改进。此外，没有必要使用用于寄生元件的触针，可以实现装置的成本降低。
此外，采用天线辐射板的至少主要部分不面对接地板的结构，就减小了天线设备的尺寸(厚度)，因而有助于减小包含有该天线设备的通信终端装置的厚度。此外，流过接地板的电流量较小，可以减小所谓的手效应。

Claims (4)

1.一种多波段天线设备，其特征在于包括：具有馈电点和GND点的天线辐射板、以及接地板，其中所述天线辐射板被配置为：所述馈电点和所述GND点相互电气远离，形成至少三个天线元件，并且所述天线辐射板的至少主要部分不面对所述接地板。
2.根据权利要求1所述的多波段天线设备，其特征在于，在所述天线辐射板的馈电点和GND点之间形成狭缝。
3.根据权利要求1所述的多波段天线设备，其特征在于，对应于所述至少三个天线元件产生至少三个谐振点。
4.一种通信终端装置，其特征在于包括多波段天线设备，
该多波段天线设备包括：具有馈电点和GND点的天线辐射板、以及接地板，其中所述天线辐射板被配置为：所述馈电点和所述GND点相互电气远离，形成至少三个天线元件，并且所述天线辐射板的至少主要部分不面对所述接地板。
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