CN101849317A - 天线装置和包括该天线装置的便携式无线电通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于便携式无线电通信装置的天线装置，该便携式无线电通信装置适于接收至少第一工作频带中的无线电信号。该天线装置包括：辐射元件，其包括馈电部；和连接至所述辐射元件的所述馈电部的调谐电容器。所述天线装置进一步包括针对所述至少第一工作频带的低通滤波器，该低通滤波器连接到所述馈电部，并连接到高阻抗低噪声放大器，处于所述调谐电容器(2)和所述高阻抗低噪声放大器(4)之间。

Description

天线装置和包括该天线装置的便携式无线电通信装置
技术领域
本发明总体上涉及天线装置，更具体地涉及用于无线电通信装置(如移动电话)的天线装置，所述天线装置适用于具有相对较频率的无线电信号，如在AM和/或FM频带的无线电信号。
背景技术
内置天线被用于便携式无线电通信装置已经有一段时间了。使用内置天线可以有许多优点，其中可以列出：它们小而轻，使得它们适用于尺寸和重量十分重要的应用中，如在移动电话、PDA、便携式计算机或类似装置中。
但是，内置天线在移动电话中的应用对天线元件的结构带来了限制。具体地说，在便携式无线电通信装置内，用于内置天线的空间是很有限的。这些限制可能使得难以找到提供宽工作频带的天线装置的结构。对于旨在用于相对较低频率的无线电信号的天线尤其如此，因为与在相对较高频率工作的天线相比，这些天线的理想物理长度很大。
在相对较低频带工作的一个具体应用是FM无线电应用。FM频带在世界上大部分国家定义为在88-108MHz之间的频率，或者在日本定义为在76-90MHz之间的频率。现有技术中的常规天线结构，如环状天线或单极天线，安装在便携式无线电通信装置的壳体内时，会导致令人不满意的工作，因为天线在足够宽的频带上具有很差的性能或者仅在很窄的频带上才具有足够的性能。
相反，用于便携式无线电通信装置的常规FM天线设置在连接到通信装置的耳机线中。这种具有相对较长的引线的结构允许对于低频应用也足够的天线长度。但是，如果不允许外部天线，则这种方案显然是不可行的。
另一个问题是，在同一通信装置中设置有第二天线(如GSM天线)作为FM天线的情况下，这个第二天线与FM天线的工作发生干扰。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于便携式无线电通信装置的内部天线装置，该内部天线装置在具有相对较低频率的整个频带(如AM和/或FM射频频带)中能够以足够的性能工作。
根据本发明，提供了一种用于便携式无线电通信装置的天线装置，所述便携式无线电通信装置适于接收至少第一工作频带内的无线电信号，所述天线装置包括：包括馈电部的辐射元件、以及连接到所述辐射元件的所述馈电部的调谐电容器，其中，所述天线装置进一步包括针对所述至少第一工作频带的低通滤波器，该低通滤波器连接到所述辐射元件的所述馈电部，并连接到高阻抗低噪声放大器，并且处于所述调谐电容器和所述高阻抗低噪声放大器之间。
也提供了一种包括这样的天线装置的便携式无线电通信装置。
根据本发明的天线装置在具有相对较低频率的整个频带(如AM和/或FM射频频带)中提供足够性能的工作。通过在天线装置的调谐电容器与低噪声放大器之间使用低通滤波器，发现了低通滤波器对于希望的工作频带实际上是无损耗的，同时去掉了诸如GSM频率的较高频率。
在优选实施方式中，低通滤波器包括串联电感器件。串联电感器件还改善了对ESD(静电放电)脉冲的保护。在最直接的技术方案中，电感器件包括至少一个电感器。但是，为了在分离的中心频率(如GSM 900和GSM 1800)中得到强响应，电感器件包括多个串联电感器。在宽频带上具有很强响应的串联电感器件是螺线管，优选地设置有铁芯。
为了改善针对ESD脉冲的保护，天线装置优选地进一步包括在调谐电容器与辐射元件之间连接到馈电部的瞬态电压抑制器件。例如将瞬态电压抑制器件提供为反并联二极管(anit-parallel diode)。
辐射元件优选为半环状辐射元件。另选的是，辐射元件为环状辐射元件，馈电部是差分馈电部，并且天线装置针对差分馈电部的每个馈电部都包括调谐电容器和低通滤波器。
第一工作频带优选为FM频带。
在从属权利要求中限定了进一步的优选实施方式。
附图说明
根据下面给出的实施方式的详细描述和附图，将更加充分地理解本发明，这些详细描述和附图仅仅是作为示例而给出的，因此不对本发明构成限制，其中：
图1是示出了根据本发明的连接到FM接收机电路的天线装置的示意图；
图2是示出了根据本发明的安装在便携式无线电通信装置中的天线装置的部分切开透视图；
图3是示出了根据本发明的天线装置的第二实施方式的示意图；
图4是示出了配置有瞬态电压抑制器件的图1所示天线装置的示意图。
具体实施方式
在下面的描述中，为了说明而非限制的目的，阐述具体的细节，如具体的技术和应用，以提供对本发明的全面理解。但是，对本领域的技术人员，很显然，可以在脱离这些具体细节的其他实施方式中实践本发明。在其它例子里，省略对众所周知的方法和装置的详细描述，以免不必要的细节使本发明的描述变得模糊。
在以下描述和权利要求中，使用了术语“辐射元件”。应当理解的是，这个术语旨在覆盖被设置为接收无线电信号的导电元件。
参考图1和图2，描述了根据本发明的天线装置。天线装置包括按照导电材料的非谐振片(例如片金属或柔性膜)的形式的辐射元件1。辐射元件优选为半环状天线，即，一端接地，另一端馈电，并且跨过接地面器件，如印刷线路板(PWB)7或金属接地面，以提供虚拟的环形天线。
辐射元件1具有连接到调谐电容器2的馈电部，调谐电容器2被构成为在第一工作频带(如FM频带)中与辐射元件1谐振。在FM频带中工作的情况下，该频带在例如欧洲是在88-108MHz之间，或者，在日本是在76-90MHz之间。天线装置接收的信号由连接到馈电部的高阻抗LNA(低噪声放大器)4放大，该高阻抗LNA继而连接到FM接收机电路5。高阻抗LNA 5的固有阻抗在图中以电容器6来表示(用虚线表示)。
优选的是，调谐电容器2被设置为相对接近于辐射元件1，以最小化寄生效应和来自外部源的干扰。
平行于辐射元件1的调谐电容器2对于FM频带大致表现出约1kΩ的电容性阻抗。固有电容器6对于FM频带也大致表现为约1kΩ的电容性阻抗。低通滤波器3连接到馈电部，并且连接到高阻抗LNA 5，即位于调谐电容器和高阻抗LNA 5之间(或高阻抗LNA 5的紧上游)。低通滤波器3优选为串联感应器件，如电感器。低通滤波器3优选地对于FM频带为小于1kΩ的阻抗，从而对于天线装置实质上是无损耗的，这是因为它位于两个较大阻抗之间。对于较高频率，低通滤波器具有较高的阻抗。
串联感应器件的电感器优选为分立元件，其为简单的低通滤波器，其工作从而既去除较高频率信号(如GSM)的串扰，又在一定程度上保护免受ESD脉冲的影响。为了改善对串扰的去除，可以采用几个串联电感器。通过串联提供例如1个10nH的电感器，1个100nH的电感器和1个1000nH的电感器，实现了对于300-5000MHz的强去除响应。
通过将串联感应器件提供为螺线管，实现了宽频带上的强响应。通过对螺线管提供铁芯，这种效果进一步加强。
另选的是，高阻抗LNA4和低通滤波器3可以包括在电路装置中，如ASIIC，其也可以包括其他部件。
为了改善ESD脉冲保护，优选地提供瞬态电压抑制器件11，该瞬态电压抑制器件11连接到辐射元件1的馈电部，其处于调谐电容器2和辐射元件1之间。例如，将直接前向瞬态电压抑制器件提供为反并联二极管。
FM天线辐射元件被优选地设置为在PWB的与辐射元件所在的端部相对的端部连接到FM电路。辐射元件随后沿着PWB的长边延伸，直到它到达PWB的另一端，在此处它接地到PWB上提供的接地面。
为了使天线装置对便携式无线电通信装置的朝向较不敏感，辐射元件也可以被设置为在它接地到PCB上提供的接地面之前还沿着PWB的短边延伸。
现在将参考图3描述以第二实施方式的形式的本发明思想的另选实施方式。与上面描述的第一实施方式相似，这个天线装置包括具有馈电部的辐射元件1、和调谐电容器2。但是，在这个第二实施方式中，辐射元件是具有差分馈电的环状天线，连接到高阻抗差分LNA。
天线装置因此包括两套的上述第一实施方式的馈电部、调谐电容器和低通滤波器。环状辐射元件的每一端都有调谐电容器和低通滤波器，每个低通滤波器都连接到高阻抗差分LNA的相应部分。
显然，本发明可以以许多方式改变。这样的改变不应被视为脱离由所附权利要求限定的本发明的范围。所有这样的改变对于本领域技术人员都是明显的，因此旨在将其包括在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种用于便携式无线电通信装置的天线装置，该便携式无线电通信装置适于接收至少第一工作频带中的无线电信号，所述天线装置包括：
辐射元件(1)，其包括馈电部，以及
调谐电容器(2)，其连接到所述辐射元件(1)的所述馈电部，
所述天线装置的特征在于，
所述天线装置包括针对所述至少第一工作频带的低通滤波器(3)，该低通滤波器(3)连接到所述辐射元件(1)的所述馈电部，并连接到高阻抗低噪声放大器(4)，处于所述调谐电容器(2)和所述高阻抗低噪声放大器(4)之间。
2.根据权利要求1的天线装置，其中，所述低通滤波器包括串联电感器件。
3.根据权利要求2的天线装置，其中，所述串联电感器件包括至少一个电感器。
4.根据权利要求3的天线装置，其中，所述串联电感器件包括多个串联电感器。
5.根据权利要求3或4的天线装置，其中，所述电感器包括螺线管。
6.根据权利要求5的天线装置，其中，所述螺线管包括铁芯。
7.根据权利要求1-6中的任一项的天线装置，该天线装置包括瞬态电压抑制器件(11)，该瞬态电压抑制器件(11)在所述调谐电容器和所述辐射元件之间连接到所述馈电部。
8.根据权利要求1-7中的任一项的天线装置，其中，所述辐射元件是半环状辐射元件，并且所述天线装置包括接地面器件。
9.根据权利要求1-7中的任一项的天线装置，其中，所述辐射元件是环状辐射元件，所述馈电部是差分馈电部，并且所述天线装置针对所述差分馈电部的每个馈电部都包括调谐电容器和低通滤波器。
10.根据权利要求1-9中的任一项的天线装置，其中，所述第一工作频带为FM频带。
11.一种便携式无线电通信装置，该便携式无线电通信装置包括根据前述权利要求中的任一项的天线装置。
12.一种用于便携式无线电通信装置的电路装置，该便携式无线电通信装置适于接收至少第一工作频带中的无线电信号，所述电路装置的特征在于：
高阻抗低噪声放大器(4)，其被构成为放大所述第一工作频带内的无线电信号，以及
低通滤波器(3)，其被构成为让所述第一工作频带内的信号通过，其中，所述低通滤波器(3)被设置在所述高阻抗低噪声放大器(4)的紧上游。
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