CN102142599A - 用于便携式终端的内置天线和包括其的便携式终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于便携式终端的内置天线和包括其的便携式终端。内置天线包括：基板，包括地区域和非地区域；天线辐射器，以具有预设的形状的图案形成在基板的非地区域内；至少一个子辐射图案，以图案形式形成，并包括距天线辐射器的预设的分开距离；导电板，具有预设的高度，将子辐射图案电连接到天线辐射器和/或子辐射图案。

Description

用于便携式终端的内置天线和包括其的便携式终端
技术领域
本发明涉及一种用于便携式终端的内置天线。更具体地讲，本发明涉及一种用于便携式终端的增强印刷电路板嵌入式天线(PEA)的辐射特性并减小电磁波的比吸收率(SAR，Specific Absorption Rate)的内置天线。
背景技术
因为最初开发了便携式无线终端(下文中称为便携式终端)，所以已经开发了不断增加的服务和功能。当前，支撑传统的语音通信的服务已经从发送短消息和图片扩展至互联网和广播服务。除了单一的通信功能之外，还向终端提供了诸如相机功能和MPEG音频层3(MP3)功能的功能，终端的显示器已经从黑白显示器变为高清晰度彩色液晶显示(LCD)显示器。以前，一个带中的可通信服务的数量为两个或三个，现在，一个带中使用六个或更多个服务。与最初的终端的大小相比，当前的终端的大小已经发展为更轻更薄。这是因为在终端中内置的元件被设计为大小非常小且性能非常高。然而，对于终端天线来说也不例外。作为外部型天线的最初的终端天线仅保证单个或两个服务带，而作为内置型天线的当前的终端天线保证至少四至六个或更多个服务带。此外，当前终端天线的大小显著减小。考虑到天线性能与天线的物理尺寸密切相关，天线条件已逐渐地劣化。
已经提出了用于设计天线的几种方法，以减小天线在便携式终端中的物理空间，从而保证各种高性能服务带并降低制造成本。一种代表性的天线是印刷电路板嵌入式天线(PEA)，其在基板表面上形成辐射图案。PEA在降低终端的制造成本方面非常重要，这是因为与根据现有技术的载体型(carrier-type)天线相比，PEA的制造成本低。另外，可以将PEA实现为小于使用电介质或磁介质材料的天线(下文中称为芯片天线)。这是因为PEA不需要像根据现有技术的芯片天线和载体型天线一样的3D立方空间，而仅需要2D平面空间。
同时，在终端的有限的天线空间中开发高性能且小的天线需要可观的成本。在不可能安装载体型天线的情况下，应使用特定的材料(即，电介质材料或磁介质材料)。然而，所述特定的材料的成本昂贵。当考虑到终端制造商每年开发并投放市场的终端模型的数量时，设计天线并确保天线的性能所必需的时间、成本、劳动力超出了预期。每当开发一种终端时，就急需减小设计天线所必需的时间、成本、劳动力，以减小用于制造终端所必需的总成本和时间。因此，在终端制造商方面可以增加利润，且消费者可以得到极大的经济利益和便利。
根据现有技术的在设计多带天线中经常使用的载体型天线需要一定的空间，载体型天线的形状也依赖于终端外壳的形状。因此，每当设计出一种终端时，就应独立地设计载体。此外，应逐个地手动组装天线，这样导致开发天线所需的时间和成本增加。如果因终端的天线空间非常小而难以确保载体的性能，则使用利用电介质或磁介质材料的芯片天线。在这样的情况下，用于芯片天线的材料的成本进一步增加，组装天线需要的时间仍在增加。随着终端变得更小更纤薄，在给定的天线空间中安装载体型天线和芯片天线的难度增加。因此，因为已经开发出了PEA，所以在天线的大小或材料成本方面已经解决了许多问题，但是其他的问题仍然存在。
在载体型天线内置在根据现有技术的终端中的情况下，难以将载体型天线应用于纤薄的终端。这是因为应一定程度地保证天线的高度，并因载体型天线本身的高度而导致不可能将载体型天线安装在纤薄的终端中。在使用芯片天线的情况下，芯片天线的高度小于载体型天线的高度，但是也一定程度地保证了芯片天线的高度。此外，芯片天线的成本大约是载体型天线的成本的两倍大，因此，难以将芯片天线应用于纤薄的终端。
因此，应降低用于天线的材料的成本，以减小整个终端的成本。当组装终端时，独立地组装载体型天线或芯片天线，这样效率低下，且因此导致劳动力成本增加。
PEA已经解决了载体型天线或芯片天线的许多问题。然而，当将PEA安装在终端中时，PEA的位置靠近用户的头部。因此，PEA可对人体产生不良的影响。此外，难以制造具有可以用于多带服务的服务带宽的PEA。
发明内容
本发明的一方面在于至少解决上述问题和/或缺点并至少提供下面的优点。因此，本发明的一方面在于提供一种用于便携式终端的可以实现辐射效率的内置天线。
本发明的另一方面在于提供一种用于便携式终端的内置天线，其中，包括预设的高度和长度的导电板安装在印刷电路板嵌入式天线(PEA)上，从而增加了PEA带宽。
本发明又一方面在于提供一种便携式终端的内置天线，其可以通过将内置天线设置在便携式终端上的在通话期间距用户的头部距离远的位置处来减小电磁波的比吸收率(SAR)。
本发明的再一方面在于提供一种便携式终端的内置天线，其实现了优良的辐射效率和组装性质，并减小了制造成本。
根据本发明的一方面，提供了一种用于便携式终端的内置天线。该天线包括：基板，包括地区域和非地区域；天线辐射器，以具有预设的形状的图案形成在基板的非地区域内；至少一个子辐射图案，以图案形式形成，并包括距天线辐射器的预设的分开距离；导电板，具有预设的高度，将子辐射图案电连接到天线辐射器和/或子辐射图案。
根据本发明的一方面，提供了一种具有内置天线的便携式终端。该便携式终端包括：基板，包括地区域和非地区域；天线辐射器，以具有预设的形状的图案形成在基板的非地区域内；至少一个子辐射图案，以图案形式形成，并包括距天线辐射器的预设的分开距离；导电板，具有预设的高度，将子辐射图案电连接到天线辐射器和子辐射图案中的至少一种。
通过下面的公开了本发明的示例性实施例的结合附图的详细描述，对于本领域技术人员来说，本发明的其他方面、优点、特征将变得明显。
附图说明
通过下面结合附图的描述，本发明的特定示例性实施例的上面的和其他方面、特征和优点将变得更明显，在附图中：
图1是根据本发明示例性实施例的应用内置天线的便携式终端的立体图；
图2是根据本发明示例性实施例的应用导电板的内置天线的立体图；
图3是根据本发明示例性实施例的应用导电板的内置天线的组装后的立体图；
图4A和图4B是根据本发明示例性实施例的导电板的立体图；
图5是根据本发明示例性实施例的比较应用导电板的印刷电路板嵌入式天线(PEA)的性能和没有应用导电板的PEA性能的曲线图。
贯穿各个附图，应注意的是，相同的标号用于表示相同或相似的元件、特征、结构。
具体实施方式
提供下面的参照附图的描述，以有助于对由权利要求及其等同物限定的本发明的示例性实施例的全面的理解。其包括各种特定的细节，以有助于理解，但这些意在仅被理解为是示例性的。因此，本领域技术人员应该认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对在此描述的实施例进行各种改变和修改。另外，为了简明，可以省略公知的功能和结构的描述。
在下面的描述和权利要求中使用的术语和词语不限于书面含义，且发明人仅将其用于使对本发明能够有清楚和一致的理解。因此，本领域技术人员应该清楚，下面仅以举例说明的目的而不以限制如由权利要求及其等同物所限定的本发明的目的来提供对本发明的示例性实施例的描述。
应该理解的是，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式包括复数个对象。因此，例如，提到“组成表面”包括提到一个或多个这样的表面。
术语“基本”的含义为不需要精确地实现所述特性、参数或值，但术语“基本”的含义为可以以不排除所述特性意在提供的效果的量出现包括例如公差、测量误差、测量精确度限制和其他本领域技术人员已知的因素的偏差或变化。
在本发明的示例性实施例的描述中，将示出并描述直板型便携式终端。然而，应该清楚的是，本发明的示例性实施例可以应用于应用内置天线的各种开放/封闭型终端，例如，折叠型终端和滑动型终端。
图1是根据本发明示例性实施例的应用内置天线的便携式终端的立体图。
参照图1，便携式终端100是直板型(bar-type)终端，显示器102安装到便携式终端100的前部面(front face)101。扬声器103安装到显示器102的上部，传声器104安装到显示器102的下部。触摸屏幕可以应用于显示器102，且可以不包括使用机械式金属穹顶片的按键。
根据本发明示例性实施例的(在图2中示出的)内置天线1应用于便携式终端100。内置天线可以应用于便携式终端100的底部(即，图1中的虚线指示的部分)。应用于便携式终端100的内置天线的这样的位置可以提供在便携式终端通话期间距用户的头部的最大分开距离和辐射特性的最小的改变。可选择地，根据本发明示例性实施例的内置天线可以应用于便携式终端100的印刷电路板(PCB)的后部面(rear face)。因此，天线辐射器可以设置在距人体最远的位置处，从而最小化影响人体的电磁波的比吸收率。
图2是根据本发明示例性实施例的应用导电板的内置天线的立体图。
图3是根据本发明示例性实施例的应用导电板的内置天线的组装后的立体图。
参照图2和图3，基于根据现有技术的PCB嵌入式天线(PEA)来应用内置天线1。如果在PCB上二维地实现PEA，则根据本发明示例性实施例的内置天线1与根据现有技术的PEA的不同之处在于将具有高度的金属板另外地应用于根据现有技术的PEA，从而三维地实现内置天线1。
因此，内置天线1应用于PCB 30(在下文中，称为基板)的与便携式终端的后方向对应的后部面。因此，基板30被分为地区域32和形成有天线辐射图案的区域31。构成地区域32的导体没有应用于形成有天线辐射图案的区域31。
可以根据使用带和对应终端的性能不同地实现天线辐射图案。当形成基板30时，天线辐射图案可以与基板30一起形成为图案。天线辐射图案包括主辐射图案10和具有与主辐射图案10物理分开的距离的子辐射图案11。主辐射图案10没有电连接到子辐射图案11。主辐射图案10包括馈线14和地线15。馈线14可以电连接到安装在基板30上的射频(RF)连接器33，地线15可以电连接到基板30的地区域32。当最初形成基板30时，馈线14和地线15可以与基板30一起形成为图案。
由具有预设的长度、宽度、高度的导电板20电连接主辐射图案10和子辐射图案11。连接焊盘12和13可以分别设置到主辐射图案10的端部和子辐射图案11的端部。导电板20包括具有预设的长度的连接平台21和分别形成在连接平台21的两端处的弯曲表面22和23。因此，导电板20作为表面安装装置(SMD)安装在基板30上，从而弯曲表面22和23分别与连接焊盘12和13接触。导电板20可以通过包括焊接和结合等的工艺而被固定到基板30。导电板20的长度、高度、宽度可以根据对应的终端的使用带和天线的辐射特性等而变化。
虽然没有示出，但是天线辐射图案可以分为多个子辐射图案。在这样的情况下，每个子辐射图案可以电连接到主辐射图案，或者出于在子辐射图案之间电连接的目的，可以应用形状不同的多个导电板。导电板可以连接在基板上的辐射图案中的馈线的附近，或者可以连接在辐射图案的中部中。可选择地，导电板可以连接到辐射图案的端部。
虽然没有示出，但是以图案式形成在基板上的主辐射图案和子辐射图案可以形成在基板的前部面或后部面上，或可以形成在基板的前部面和后部面上。然而，以谐振频率操作的导电板可以形成在基板的后部面上，从而被设置在移动电话上的在通话期间距用户的头部距离最远的位置处。结果，可以减小电磁波的SAR。
图4A和图4B是根据本发明示例性实施例的导电板的立体图。
参照图4A和图4B，可以不同地修改导电板20。在图4A中，形成具有预设的长度的连接平台21，通过使连接平台21弯曲两次来形成弯曲表面22和23。弯曲表面22和23可以分别与主辐射图案的连接焊盘和子辐射图案的连接焊盘接触。例如，导电板可以包括：连接平台，包括预设的长度和预设的宽度；弯曲表面，分别从连接平台的两端沿相同的方向弯曲两次，以包括预设的高度和结合表面。
在这样的情况下，导电板20的高度t可以不超过5mm。
在图4B中示出的导电板40中，连接平台41的一端具有如图4A中所示的弯曲表面43，另一弯曲表面42形成为从连接平台41的中心延伸。即，可以不同地修改导电板40。
表1示出在根据现有技术的PEA和根据本发明示例性实施例的应用导电板的内置天线(PEA+)的全球移动通信系统(GSM)带和数字蜂窝服务(DCS，Digital Cellular Service)带中的效率。在表1中，TRP指发射功率，TIS指发射接收器敏感性。
表1
Figure BSA00000416542000061
Figure BSA00000416542000071
可以看出，在GSM带和DCS带中，根据本发明示例性实施例的内置天线的效率略优于根据现有技术的PEA的效率。
图5是比较应用导电板的PEA性能和没有应用导电板的PEA性能的曲线图。即，将应用根据本发明示例性实施例的导电板的内置天线(PEA+)的回波损耗性能与没有应用导电板的内置天线(PEA)的回波损耗性能进行比较。
参照图5，在GSM带和DCS带中，PEA的带宽分别是45MHz和86MHz，在GSM带和DCS带中，PEA+的带宽分别提高31MHz和39MHz。
在根据本发明示例性实施例的内置天线中，具有预设长度、宽度、高度的导电板应用于根据现有技术的PEA，从而内置天线的带宽可以增加，从而得到优良的辐射效率。因为内置天线可以设置在距用户的头部距离最远的位置处，所以可以减小电磁波的SAR，以增强内置天线的组装性质，并减小制造成本。
虽然已经参照本发明的特定示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解的是，在不脱离如由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此对形式和细节作出各种改变。

Claims (9)

1.一种用于便携式终端(100)的内置天线(1)，该内置天线(1)包括：
基板(30)，包括地区域(32)和非地区域(31)；
天线辐射器(10)，以具有预设的形状的图案形成在基板(30)的非地区域(31)内；
至少一个子辐射图案(11)，以图案形式形成，并包括距天线辐射器(10)的预设的分开距离；
导电板(20)，具有预设的高度，将子辐射图案(11)电连接到天线辐射器(10)和子辐射图案(11)中的至少一种。
2.如权利要求1所述的内置天线，其中，天线辐射器包括：
馈线，电连接到安装在基板上的射频连接器；
地线，电连接到基板的地区域。
3.如权利要求2所述的内置天线，其中，射频连接器安装在非地区域中。
4.如权利要求1所述的内置天线，其中，导电板包括：
连接平台，包括预设的长度和预设的宽度；
弯曲表面，分别从连接平台的两端沿相同的方向弯曲两次，以包括预设的高度和结合表面。
5.如权利要求4所述的内置天线，其中，作为表面安装装置的导电板的各弯曲表面通过焊接和结合中的至少一种而被安装到在天线辐射器和子辐射图案处形成的连接焊盘。
6.如权利要求1所述的内置天线，其中，导电板安装在基板的后部面上，以被设置在便携式终端上的在通话期间距人的头部距离最远的位置处。
7.如权利要求2所述的内置天线，其中，导电板设置在下述位置中的至少一处：靠近天线辐射器的馈线；在天线辐射器的中部中；在天线辐射器的端部中。
8.如权利要求1所述的内置天线，其中，导电板包括5mm或小于5mm的高度。
9.一种便携式终端，包括至少一个如权利要求1至权利要求8中的任意一项权利要求所述的内置天线。
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