CN101416351B - 通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信装置，能防止作为由于设置用于抑制噪声对芯片天线的影响的导体而产生的新问题的功率放大器的振荡，包括：用于捕获希望频率电波的芯片天线(2)；安装在印刷布线板(1)上、将从该芯片天线(2)输入的接收信号转换成低频的RF电路(3)；安装在所述印刷布线板(1)上、对从该RF电路(3)输入的低频接收信号进行解调处理的数字电路(4)；在所述芯片天线(2)和数字电路(4)之间，在距所述印刷布线板(1)规定高度的位置上延伸，并且一端连接到印刷布线板(1)的接地导体的导体(5)；和，附加在所述导体(5)上的电波吸收体(13)。

Description

通信装置

技术领域

本发明涉及一种通信装置。

背景技术

以前，与基站等外部装置进行无线通信的通信装置中有各种各样的形式，例如，有在移动终端机和笔记本型电脑(以后称作笔记本电脑)的扩展槽中插入使用的PC卡型的形式等。

这些通信装置虽然具备与基站等之间确定无线通信线路来进行电波收发的天线，但是作为该天线，近年来，从外观和成本的角度来看，取代现有的向外部突出形状的天线，已经开始使用内置于壳体内的芯片天线了。

但是，如果使用芯片天线，那么由于其特性，在接近芯片天线配置的装置所产生的噪声容易被芯片天线所吸收，其结果，存在芯片天线的希望频率的电波的接收性能降低的问题。作为所接近的装置而言，例如，有在安装芯片天线的印刷布线板上共同安装的数字电路和相当于PC卡型的通信装置的笔记本电脑等。

作为降低噪声影响的技术，有专利文献1和专利文献2所记载的技术。

在专利文献1中，公开了这样一种技术，将高频接收机使用的接地布线和计算处理电路使用的接地布线设为不同系统，计算处理电路所产生的噪声不会经由接地布线进入高频接收机。

在专利文献2中，公开了这样一种技术，提供一种适用频谱扩展方式的无线通信卡，具有电脑等的卡接口机构、调制解调处理机构、频谱扩展解扩机构和频率调制机构，能够安装在卡插槽中，其中，天线的安装位置被安装在至少距离电脑等主体10cm远的距离。

专利文献1：日本国特开平9-64764号公报

专利文献2：日本国特开平9-289471号公报

根据在专利文献1中记载的技术，虽然将接地布线设为不同系统，但是实际上，若各接地间的距离不足够远，则得不到充分的效果。尤其在小装置的基板中，难以将各接地间的距离取得足够充分的情况很多。

另外，专利文献2中记载的技术不适用于得不到从天线到作为噪声产生源的装置为止的距离不足10cm的通信装置。

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的是以低成本通过容易的方法降低噪声的影响并排除芯片天线接收性能降低的因素。

进一步，本申请人通过以满足规定条件的形状和位置在芯片天线和作为噪声产生源的数字电路之间设置连接于印刷基板的接地导体的导体，来确保抑制由数字电路等产生的噪声导致的芯片天线的接收性能降低。

但是，由于设置导体，产生了发射功率放大器振荡而导致发射状态不稳定的新问题。对于这种新问题，认为是因频带不同或者发射功率放大器部件固体的制造差异，存在功率放大器的稳定化指数低的部分等，组合各种各样的条件和参数后产生振荡。进一步，也认为发射信号在RF电路中高频化之后，由发射功率放大器进行功率放大后供给芯片天线，作为发射电波发射到空中，但由于导体的存在，上述发射电波通过导体与发射功率放大器电磁耦合，形成正反馈回路，因此发射用功率放大器产生振荡。即，在现有技术中，通过组合各种各样的条件和参数可以得到产生振荡的不稳定区域，但要求避免这种振荡，可以进行更稳定的发射操作。

本发明鉴于上述问题，其目的在于防止作为由于设置导体而产生的新问题的功率放大器振荡。

为了解决上述问题，在本发明中，作为第一机构，采用了一种通信装置，在印刷布线板上安装捕获希望频率电波的芯片天线、将从该芯片天线输入的接收信号转换成低频的RF电路、和对从该RF电路输入的低频接收信号进行解调处理的数字电路，其中，具备：在所述芯片天线和数字电路之间，在距所述印刷布线板规定高度的位置上延伸，并且一端连接到印刷布线板的接地导体的导体；和，附加在所述导体上的电波吸收体。

另外，作为第二机构，采用一种通信装置，在印刷布线板上安装具有相当于希望频率电波的1/4波长的电长度且捕获所述电波的芯片天线、将从该芯片天线输入的接收信号转换到低频的RF电路、和对从该RF电路输入的低频接收信号进行解调处理的数字电路，其中，具备：在所述芯片天线和数字电路之间，在距所述印刷布线板规定高度的位置上延伸，并且具有相当于所述电波1/4波长的电长度，同时一端连接到印刷布线板的接地导体的导体；和，附加在所述导体上的电波吸收体。

另外，作为第三机构，采用在上述第一或第二机构中，通过长条状金属板来形成所述导体，所述电波吸收体沿着所述导体的长边方向具有2mm以上的长度，并且在沿着所述导体的宽度方向上具有与所述导体的宽度大约相同的长度。

进一步，为了解决上述问题，在本发明中，作为第四机构，采用一种通信装置，在印刷布线板上安装捕获希望频率电波的芯片天线、对从该芯片天线输入的接收信号进行放大并转换成低频的RF电路、和对从该RF电路输入的低频接收信号进行解调处理的数字电路，其中，具备在所述芯片天线和数字电路之间，在距所述印刷布线板规定高度的位置上延伸，并且一端连接到印刷布线板的接地导体的导体。

另外，作为第五机构，采用一种通信装置，在印刷布线板上安装具有相当于希望频率电波的1/4波长的电长度且捕获所述电波的芯片天线、将从该芯片天线输入的接收信号放大并转换到低频的RF电路、和对从该RF电路输入的低频接收信号进行解调处理的数字电路，其中，具备在所述芯片天线和数字电路之间，在距所述印刷布线板规定高度的位置上延伸，并且具有相当于所述电波1/4波长的电长度，同时一端连接到印刷布线板的接地导体的导体。

另外，作为第六机构，采用在上述第四或第五机构中，所述导体是将长条状的金属部件在接近一个端部的位置上弯曲成大约直角的大约L字型，接近弯曲部的一端部被连接到所述接地导体，并将另一端部作为开口端，以使从远离弯曲部的端部到弯曲部为止的部分大体平行于所述印刷布线板。

根据本发明，由于通过在导体上装配电波吸收体，避免了功率放大器的振荡，所以不会损害抑制噪声对芯片天线的影响的功能，能够防止作为由于设置导体而产生的新问题的功率放大器的振荡。

进一步，根据本发明，通过配设导体，能够降低附近装置所产生的噪声侵入芯片天线的程度。因此，通过在现有结构中附加导体等低成本并且容易的方法，可降低噪声的影响，能够排除芯片天线接收性能降低的因素。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式中的没有在导体上附加电波吸收体的情况下的通信装置的外观的斜视图。

图2是表示本发明的一个实施方式中的没有在导体上附加电波吸收体的情况下的通信装置的功率放大器振荡时的发射频谱的曲线图。

图3是表示本发明的一个实施方式中的没有在导体上附加电波吸收体的情况下的通信装置的芯片天线—L字型金属板—功率放大器之间的稳定化指数的曲线图。

图4A是表示本发明的一个实施方式中的在导体上附加电波吸收体的情况下的通信装置的外观的斜视图。

图4B是表示本发明的一个实施方式中的导体和电波吸收体的斜视图。

图5是表示本发明的一个实施方式中的附加电波吸收体的情况下的通信装置的发射频谱的曲线图。

图6是表示本发明的一个实施方式中的附加电波吸收体的情况下的通信装置的芯片天线—L字型金属板—功率放大器之间的稳定化指数的曲线图。

图7是表示本发明的一个实施方式中的通信装置的外观的斜视图。

图8是表示本发明的一个实施方式中的L字型金属板的外观和尺寸的斜视图。

图9是表示本发明的一个实施方式中的噪声谷底的改善效果的曲线图。

图中：1—印刷布线板，1a—连接器，2—芯片天线，3—RF电路部，4—数字电路部，5—L字型金属板(导体)，5a—弯曲部，5b—端部，5c—部分，5d—端部，6—发射部，7—接收部，8—RFSAW滤波器，9—功率放大器，10—隔离器，11—RF开关，12—电介质滤波器，13—电波吸收体，21—印刷布线板，21a—连接器，22—芯片天线，23—RF电路，24—数字电路，25—L字型金属板(导体)，25a—弯曲部，25b—端部，25c—部分，25d—端部。

具体实施方式

(第一实施方式)

下面，参照图1～6对本发明的通信装置的一个实施方式进行说明。图1是表示实施功率放大器振荡对策以前的状态的通信装置的外观。该通信装置可以置于PC卡的壳体内使用，其包括印刷布线板1、芯片天线2、RF电路部3、数字电路部4、和L字型金属板5(导体)。RF电路部3具有发射部6和接收部7，发射部6由RFSAW滤波器8、功率放大器9、隔离器10、RF开关11、电介质滤波器12构成。

印刷布线板1一端包括连接器1a。连接器1a连接到笔记本电脑扩展槽内的连接器。

在印刷布线板1上，从远离连接器1a方向的一端起依次安装了芯片天线2、RF电路部3、数字电路部4。另外，印刷布线板1具有接地导体，并在此连接L字型金属板5。

使芯片天线2的长边方向大约垂直于在印刷布线板1上的芯片天线2、RF电路部3、数字电路部4的排列方向，并进行安装。

芯片天线2捕获接收电波，并将其作为接收信号，输出到RF电路部3的接收部7，另一方面，将从RF电路部3的发射部6输入的发射信号作为发射电波发射到空中。

芯片天线2具有相当于上述接收电波或发射电波1/4波长的电长度。

RF电路部3的接收部7将从芯片天线2输入的信号(RF信号)转换成低频并输出到数字电路部4。RF电路部3的发射部6将从数字电路部4输入的信号转换成高频(RF信号化)，并输出到芯片天线2。

下面对RF电路部3的发射部6的操作更详细地进行说明，从数字电路部4输入的调制信号被输入到RFSAW滤波器8中，进行带宽限制，接着被输入到功率放大器9中进行放大，并通过隔离器10和RF开关11输入到电介质滤波器12中再次进行带宽限制，之后，输入到芯片天线2。

数字电路部4解调从RF电路部3的接收部7输入的信号，并输出到连接器1a，另一方面，调制从连接器1a输入的信号，并输出到RF电路部3的发射部6。

L字型金属板5将长条状金属板在接近一端的位置上弯曲成大约直角，将靠近弯曲部5a的端部5d连接到接地导体，另一端部5b变为开口端，以使从远离弯曲部5a一方的端部5b到弯曲部5a为止的部分5c大约平行于印刷布线板1。

L字型金属板5具有相当于收发频率电波的1/4波长的电长度。在设芯片天线2的收发频率为1.79GHz的时候，L字型金属板5的适当尺寸例如为宽度6mm，从作为开口端的端部5b到弯曲部5a的部分5c的长度为33mm，从弯曲部5a到端部5d的长度为5mm。

这样，进一步使部分5c的长边方向大约平行于芯片天线2的长边方向来设置L字型金属板5，以使从作为开口端的端部5b到弯曲部5a的部分5c处于芯片天线2和数字电路部4之间，并且延伸到距离印刷布线板1的高度为5mm的位置上。

通过设置上述L字型金属板5，可以抑制由靠近芯片天线2配置的装置所产生的噪声导致的芯片天线2的接收性能下降，但是，在此状态下，由于功率放大器9，存在振荡。

图2是表示功率放大器9振荡时的发射频谱的曲线图。如此所示，在以1.79GHz频带进行发射的上述结构中，在1.7GHz附近发生振荡。

图3是表示在芯片天线—L字型金属板—功率放大器之间的稳定化指数的曲线图。稳定化指数也称作K因子，是表示放大器等的稳定操作的指标，使用表示电路传递性能的S参数，以下面的公式(1)求得。

K＝(1+|S₁₁S₂₂—S₁₂S₂₁|²—|S₁₁|²—|S₂₂|²)/(2|S₁₂S₂₁|)   ...(1)

当K>1的时候，电路执行稳定操作。

如曲线图所示，稳定化指数由于功率放大器9的振荡而在1.7GHz附近劣化。

图4A和B表示了解决上述问题的结构。图4A和B的结构中，在L字型金属板5上附加了电波吸收体13。在图4A和B中，电波吸收体13贴附在L字型金属板5与印刷布线板1相对的面上、即与功率放大器9相对的位置上，但在实施中若是处于L字型金属板5上，则即使是其他位置也无妨，可以得到同样的效果。

电波吸收体13的适当大小例如为长5mm×宽5mm×厚0.25mm。另外，作为电波吸收体，可以利用各种各样的材料，但是，例如，合成橡胶和金属磁性粉末混合而成为片状的电波吸收体处理容易，并且作成希望的形状附加到L字型金属板5上也方便。

图5是表示图4A和B的结构的通信装置的发送频谱的曲线图。如此所示，可以抑制振荡。

图6是表示图4A和B结构的通信装置的芯片天线—L型金属板—功率放大器间的稳定化指数的曲线图。如此所示，1.7GHz附近的稳定化指数的恶化得到了改善。

如上所述，图4A和B的结构的通信装置通过设置L字型金属板5来改善芯片天线的接收性能，并且可以抑制设置L字型金属板5所带来的恶劣影响，即放大器9的振荡。

另外，在本实施方式中，虽然通过L字型金属板5来实现导体，但是在实施的时候，其他的形状也是可以的，例如，可以考虑弯曲金属圆棒等。

另外，在本实施方式中，作为通信装置的一个例子，对置于PC卡的壳体内使用进行了说明，但是在实施的时候，通信装置也可以是移动终端机等其他装置。

(第二实施方式)

下面，参照图7～9对本发明的第二实施方式进行说明。图7是表示本实施方式中的通信装置的外观的斜视图。该通信装置可以置于PC卡壳体内进行使用，包括印刷布线板21、芯片天线22、RF电路23、数字电路24、L字型金属板25(导体)。

印刷布线板21的一端包括连接器21a。连接器21a连接笔记本电脑的扩展槽内的连接器。

在印刷布线板21上，从远离连接器21a的一端开始，依次安装了芯片天线22、RF电路23、数字电路24。另外，印刷布线板21具有接地导体，并在此连接L字型金属板25。

使芯片天线22的长边方向与印刷布线板21上的芯片天线22、RF电路23、数字电路24的排列方向大约垂直，并进行安装。

芯片天线22捕获接收电波，并将其作为接收信号，输出到RF电路23，另一方面，将从RF电路23输入的发射信号作为发射电波发射到空中。

芯片天线22具有相当于上述接收电波或发射电波1/4波长的电长度。

RF电路23将从芯片天线22输入的信号(RF信号)放大并转换成低频，输出到数字电路24，将从数字电路24输入的信号转换成高频(RF信号化)，并输出到芯片天线。

数字电路24解调从RF电路23输入的信号，并输出到连接器21a，另一方面，调制从连接器21a输入的信号，并输出到RF电路23。

L字型金属板25使长条状金属部件在接近一端部的位置上弯曲成大约直角，如图8所示，靠近弯曲部25a的一端部25d连接到接地导体，另一端部25b变为开口端，以使从远离弯曲部25a一方的端部25b到弯曲部25a的部分25c大约平行于印刷布线板21。

L字型金属板25具有相当于收发频率电波的1/4波长的电长度。在芯片天线22的收发频率为1.79GHz频带的时候，L字型金属板25的适当尺寸例如为宽度6mm，从作为开口端的端部25b到弯曲部25a的部分25c的长度为33mm，从弯曲部25a到端部25d的长度为5mm。

这样，进一步使部分25c的长边方向大约平行于芯片天线22的长边方向来设置L字型金属板25，以使从作为开口端的端部25b到弯曲部25a的部分25c处于芯片天线22和数字电路24之间，并且延伸到距离印刷布线板21的高度为5mm的位置上。

图9是表示将上述结构的通信装置置于壳体内的PC卡安装在笔记本电脑的扩展槽中、测定噪声谷底的改善效果的结果的曲线图。实线所示的是如上述构成那样设置L字型金属板25情况下的噪声谷底，虚线所示的是如现有技术那样没有设置L字型金属板25的情况下的噪声谷底。

根据试验，在没有设置L字型金属板25的情况下的噪声谷底对各个频率变化-2.0dB左右。与此相对应，设置L字型金属板25的情况下的噪声谷底低0～4.0dB左右，通过设置L字型金属板25，可以得到平均2dB的改善效果。本申请人认为噪声谷底得到改善的理由是因为印刷布线板21中流动的电流分布因增加L字型金属板25而产生改变，变得难以受到噪声的影响。

因此，根据试验，认为通过设置L字型金属板25，降低并改善了将笔记本电脑电源打开(ON)时的噪声谷底。

如上所述，本通信装置通过设置L字型金属板25这样的低成本并且容易的方法，能降低由噪声所带来的恶化影响，并能排除芯片天线接收性能降低的因素。

另外，在本实施方式中，虽然以L字型金属板25实现了导体，但是在实施的情况下，也可以是其他的形状，例如，可以考虑弯曲金属圆棒等。

另外，在本实施方式中，作为通信装置的一个例子，对置于PC卡壳体内使用进行了说明，但是在实施中，通信装置也可以是移动终端机等其他装置。

产业上的利用的可能性

根据本发明，通过在导体上装配电波吸收体，由于避免了功率放大器的振荡，所以不会损害抑制噪声对芯片天线的影响的功能，并可以防止作为由于设置导体而产生的新问题的功率放大器的振荡。

Claims (6)

1.一种通信装置，其特征在于，

在印刷布线板上安装有：芯片天线，用于捕获希望频率的电波并且发送电波；RF电路；和数字电路，

所述RF电路将从所述芯片天线输入的接收信号转换成低频后输出到所述数字电路，并且将从所述数字电路输入的信号转换成高频后输出至所述芯片天线，所述数字电路，对从所述RF电路输入的低频接收信号进行解调处理，并且将调制处理后的信号输出至所述RF电路，

所述芯片天线、所述RF电路、所述数字电路，排列安装在所述印刷布线板的长边方向，

所述通信装置具有：导体，在位于所述芯片天线和所述数字电路之间的所述RF电路之上，在距所述印刷布线板规定高度的位置上延伸，并且一端连接到印刷布线板的接地导体；和，

电波吸收体，按照与所述RF电路中包含的、对输出到所述芯片天线的信号进行放大的功率放大器相对的方式，附加在所述导体上。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，

所述导体由长条状的金属板形成，

所述电波吸收体在沿所述导体的长边方向上具有2mm以上的长度，并且在沿所述导体的宽度方向上具有与所述导体的宽度大约相同的长度。

3.一种通信装置，其特征在于，

在印刷布线板上安装有：芯片天线，具有相当于希望频率电波的1/4波长的电长度，且捕获所述电波并且发送电波；

RF电路；和数字电路，所述RF电路将从所述芯片天线输入的接收信号转换成低频后输出到所述数字电路，并且将从所述数字电路输入的信号转换成高频后输出至所述芯片天线，所述数字电路，对从所述RF电路输入的低频接收信号进行解调处理，并且将调制处理后的信号输出至所述RF电路， 

所述芯片天线、所述RF电路、所述数字电路，排列安装在所述印刷布线板的长边方向，

所述通信装置具有：导体，在位于所述芯片天线和所述数字电路之间的所述RF电路之上，在距所述印刷布线板规定高度的位置上延伸，并且具有相当于所述电波1/4波长的电长度，同时一端连接到印刷布线板的接地导体；和，

电波吸收体，按照与所述RF电路中包含的、对输出到所述芯片天线的信号进行放大的功率放大器相对的方式，附加在所述导体上。

4.一种通信装置，其特征在于，

在印刷布线板上安装有：芯片天线，用于捕获希望频率的电波；RF电路，对从所述芯片天线输入的接收信号进行放大并转换成低频；以及，数字电路，对从所述RF电路输入的低频接收信号进行解调处理，

所述芯片天线、所述RF电路、所述数字电路，排列安装在所述印刷布线板的长边方向，

导体，在位于所述芯片天线和所述数字电路之间的所述RF电路之上，在距所述印刷布线板规定高度的位置上延伸，并且一端连接到印刷布线板的接地导体。

5.根据权利要求4所述的通信装置，其特征在于，

所述导体是将长条状的金属部件在接近一端部的位置上弯曲成大约直角的大约L字型，将接近弯曲部的一端部连接到所述接地导体，并将另一端作为开口端，以使从远离弯曲部的一端部到弯曲部为止的部分大体平行于所述印刷布线板。

6.一种通信装置，其特征在于，

在印刷布线板上安装有：芯片天线，具有相当于希望频率电波的1/4波长的电长度，并捕获所述电波；RF电路，将从所述芯片天线输入的接收信号放大并转换到低频；以及，

数字电路，对从所述RF电路输入的低频接收信号进行解调处理，

所述芯片天线、所述RF电路、所述数字电路，排列安装在所述印刷布线板的长边方向，

导体，在位于所述芯片天线和所述数字电路之间的所述RF电路之 上，在距所述印刷布线板规定高度的位置上延伸，并且具有相当于所述电波1/4波长的电长度，同时一端连接到印刷布线板的接地导体。 

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