CN101884134B - 天线装置和包括这种天线装置的便携式无线通信设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于便携式无线通信设备的天线装置，该天线装置被设置为在至少第一和第二工作频带中接收和/或发射无线信号，所述天线装置包括半环辐射元件，该半环辐射元件包括馈电部分和接地部分，并且被设置为工作在FM频率下。该天线装置包括位于馈电部分处的电容器以及位于接地部分处的电感器，并且所述半环辐射元件被设置为同时工作在FM频率和至少高于FM频率十倍的频率下，其中所述电容器被设置为针对至少高于FM频率十倍的频率将所述半环辐射元件短路接地，而所述电感器被设置为针对FM频率将所述半环辐射元件短路接地。

Description

天线装置和包括这种天线装置的便携式无线通信设备
技术领域
本发明总体上涉及天线装置，更具体地涉及一种用在便携式无线通信设备(例如移动电话)中的天线装置，这种天线装置被设置为接收频率相对较低的无线信号，例如FM频带中的无线信号。
背景技术
内置天线在便携式无线通信设备中已经使用了一段时间了。利用内置天线有诸多优势，其中值得一提的是它们小且轻，这使得它们适合于尺寸和重量比较重要的应用，例如移动电话、PDA、便携式计算机或者类似设备。
然而，在移动电话中应用内置天线的对天线振子的结构产生了一些约束。具体来讲，在便携式无线通信设备中用于内置天线装置的空间是有限的。这些约束可能造成难以找到一个可提供期望用途的天线装置的结构。对于打算与频率相对较低的无线信号相作用的天线而言尤其如此，因为这种天线的期望物理长度相对于工作在相对较高频率下的天线而言很大。
工作在相对较低频带内的一个具体应用是FM无线应用。在世界的大部分地方，FM工作带都被定义为88-108MHz之间的频率，而在日本被定义为76-90MHz之间的频率。现有技术的适配在便携式无线通信设备的壳体内的常规天线结构(例如环形天线或者单级天线)会导致不令人满意的运行，表现在：这种天线要么在足够宽的频带上性能太差，要么在非常窄的频带上性能良好。
相反，便携式无线通信设备的常规FM天线通常被设置在连接到通信设备的耳机线中。这种具有相对较长的线的结构使得允许得到对于低频应用同样足够的天线长度。然而，如果不允许外置天线，则这个方案是明显不可行的。
更进一步地，如今的便携式无线通信设备大部分提供了针对FM之外的其它频带的频率工作覆盖，例如GSM900、GSM1800、GPS、蓝牙、WLAN和WCDMA。便携式无线通信设备的空间是有限的，因此人们希望在可能的情况下为天线装置增加多种功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种用在便携式无线通信设备中的天线装置，其高效地利用了便携式无线通信设备的可用空间，并且提供了至少一种FM频带工作。
本发明提供了一种便携式无线通信设备用天线装置，其适于在至少第一和第二工作频带内接收和/或发射无线信号，该天线装置包括半环辐射元件。该半环辐射元件包括馈电部分和接地部分，并且被设置为工作在FM频率下。该天线装置包括位于馈电部分处的电容器以及位于接地部分处的电感器，并且所述半环辐射元件被设置为同时在FM频率和至少高于FM频率十倍的频率下工作，其中所述电容器被设置为对于至少高于FM频率十倍的频率将所述半环辐射元件短路接地，而所述电感器被设置为对于FM频率将所述半环辐射元件短路接地。
通过利用两个截然不同的工作频带，这两个频带可以同时工作在发射元件上，而无需使用任何开关或者类似功能。
有利的是，至少高于FM频率十倍的频带包括以下频带中的一个或更多个：GPS、蓝牙、WLAN和WCDMA分集。具体来讲，如今在便携式无线通信设备中通常期望使用的是蓝牙。
优选地，该天线装置还被设置为发射FM频率的无线信号，以提供例如从便携式无线通信设备向汽车中的FM接收器发送信息的可能性。
通常，借助电感器将半环天线辐射器调谐到至少高于FM频率十倍的频带，但是取决于FM接收器的性能及其匹配状况，可能还需要一个电容器来进行调谐。然而，仍然需要电感器来进行FM频率接地。该天线装置因此优选地包括与所述电感器并联布置的第二电容器。
本发明还提供了一种包括上述天线装置的便携式无线通信设备。
从属权利要求中限定了更进一步的优选实施方式。
附图说明
通过以下给出的实施方式和附图的详细描述，本发明将能被更加充分地了解，附图仅仅用于示意，因此并不对本发明构成限制，图中：
图1是示出根据本发明的天线装置的第一实施方式的示意图。
图2是根据本发明的天线装置安装在便携式无线通信设备中的局部立体剖视图。
图3是示出本发明的天线装置的第二实施方式的示意图。
具体实施方式
在以下的说明书中，为了清楚地解释并且不具有局限性的目的，将阐述具体的细节，例如为了提供对本发明全面了解的详细技术和应用。然而，本发明可以利用与这些具体细节不同的其它实施方式来实现，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。在其它的实例中，省略了对公知的方法和设备的详细描述，从而避免了不必要的细节对本发明的描述造成混淆。
下面的说明书和权利要求书中使用了术语辐射元件。应该理解的是，这个术语意在覆盖被设置为接收和/或发射无线信号的导电元件。
参照图1和2来描述根据本发明的天线装置的第一实施方式。该天线装置包括半环辐射元件1，该半环辐射元件具有与FM频率有关的馈电部分和接地部分。半环天线是一种设置在地平面(ground plane)设备上的虚拟环形天线。该天线装置还包括位于馈电部分处用于将半环辐射元件1调谐到FM频率的电容器2，和位于接地部分处的电感器3。
该天线装置被进一步设置为同时工作在至少高于FM频率十倍的频率和FM频率下，例如用于GPS、蓝牙、WLAN和WCDMA分集。优选地，该天线装置被设置为同时工作在FM频率和蓝牙频率下，这两个频率都提供了非常期望的功能。
电容器2被设置为针对至少高于FM频率十倍的频率，将半环辐射元件1短路接地。大约10-50pF的电容适于提供至少高于FM频率十倍的频率的短路，并且适于同时将半环辐射元件1调谐到FM频率。
电感器3被设置为针对FM频率将半环辐射元件1短路接地。大约小于10nH的电感适于提供FM频率的短路，同时阻止针对至少高于FM频率十倍的频率的短路。优选地，电感器3被进一步用于将半环辐射元件1调谐到至少高于FM频率十倍的频率。
包括上述天线装置的便携式无线通信设备10包括位于半环辐射元件1下面用于提供虚拟环状天线的地平面设备。例如，该地平面设备是作为便携式无线通信设备10的印制线路板8来提供的。便携式无线通信设备10还设置有针对FM接收器5的匹配网络或者滤波器4，以及针对例如蓝牙收发器7的匹配网络或者滤波器6。针对FM接收器5的匹配网络或者滤波器4连接到半环辐射元件1的馈电部分。针对蓝牙收发器7的匹配网络或者滤波器6连接到半环辐射元件1的接地部分。
图3示意性地示出了根据本发明的天线装置的第二实施方式。除了下述内容之外，该天线装置的第二实施方式与上述该装置的第一实施方式相同。
该天线装置进一步被设置为发射FM频率的无线信号。该便携式无线通信设备包括连接到半环辐射元件1的馈电部分的FM发射器12。优选地，针对FM接收器和FM发射机的匹配网络或者滤波器4为共用的。
更进一步地，当半环辐射元件1、FM接收器5、匹配网络或者滤波器4的性能需要针对蓝牙功能的电容调谐时，第二电容器11优选地被设置为与电感器3并联。出于相同的目的，在上述第一实施方式中也可以使用与电感器3并联设置的第二电容器。
本发明可以在很多方式上变化，这是显而易见的。这些变化不应被认为是与所附权利要求书限定的本发明的意图相背离的。所有这些对于本领域技术人员显而易见的变化都旨在包括在所附权利要求书限定的本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种用于便携式无线通信设备（10）的天线装置，所述天线装置被设置为在至少第一和第二工作频带中接收和/或发射无线信号，所述天线装置包括
半环辐射元件（1），其包括馈电部分和接地部分，并且被设置为工作在FM频率下，
所述天线装置的特征在于
所述天线装置包括位于所述馈电部分处的电容器（2）和位于所述接地部分处的电感器（3），并且
所述半环辐射元件（1）被设置为同时工作在FM频率和至少高于FM频率十倍的频率下，其中，所述电容器（2）被设置为针对至少高于FM频率十倍的频率将所述半环辐射元件（1）短路接地，而所述电感器（3）被设置为针对FM频率将所述半环辐射元件（1）短路接地。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述至少高于FM频率十倍的频率包括以下频带中的一个或更多个：GPS、蓝牙、WLAN和WCDMA分集。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中，所述天线装置还被设置为接收和发射FM频率的无线信号。
4.根据权利要求1或2所述的天线装置，所述天线装置包括与所述电感器（3）并联设置的第二电容器（11）。
5.一种便携式无线通信设备，所述便携式无线通信设备的特征在于包括设置在地平面设备上的根据前述任一项权利要求所述的天线装置。
6.根据权利要求5所述的便携式无线通信设备，所述便携式无线通信设备包括：在所述馈电部分处连接到所述天线装置的FM接收器（4，5）；以及在所述接地部分处连接到所述天线装置的、针对至少高于FM频率十倍的频率的另一接收器（6，7）。
7.根据权利要求5或6所述的便携式无线通信设备，所述便携式无线通信设备包括在所述馈电部分处连接到所述天线装置的FM发射器（12）。
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