CN102280689A - 便携式终端的可重配置内置天线 - Google Patents

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Abstract

提供了一种便携式终端的可重配置内置天线。所述天线包括：天线辐射器，具有电连接到终端的主板的馈电部的馈电焊盘以及至少一个接地焊盘，其中，所述接地焊盘布置在与馈电焊盘的位置不同的位置以选择性地建立到所述终端的接地部的电连接；开关元件，连接到天线辐射器的所述至少一个接地焊盘，以通过开关操作选择性地建立到接地部的电连接。

Description

便携式终端的可重配置内置天线
技术领域
本发明涉及一种便携式终端的内置天线。更具体地讲，本发明涉及一种实施为能够仅通过使用简单的开关操作来改变天线辐射器(antenna radiator)的形状的便携式终端的可重配置内置天线(re-configurable built-in antenna)，从而有效地改变为期望的频带和辐射方向图(radiation pattern)。
背景技术
近来采用的终端具有各种功能和设计。此外，随着终端逐渐变得更加纤巧，并还变得更轻、更薄、更简单，终端的功能更受重视。为了满足这样的客户的需求，重要的是在保持或提高终端的功能的同时减小终端的体积。
具体地讲，前述终端能够在不同的频带使用具有相同天线辐射器的天线，因此，当频带或辐射方向图改变时，天线辐射器被改变或代替至可行的最小范围。因此，存在不断的竞争来减小终端的大小以及终端用户的电磁波的特殊吸收比率(SAR，Specific Absorption Rate)。
通常，因为便携式终端的天线使用内置天线辐射器，所以近年来流行平板倒F天线(PIFA，Planar Inverted-F Antenna)类型。
然而，问题在于：当确定了方向图、馈电位置(feeding position)以及短路点位置(shorting point position)时PIFA型天线仅具有固定的频率特性，以及天线的大小必须与支持的频带的数量成比例地增加。
为了解决这个问题，可放置能够改变天线接地(antenna ground)的位置的开关元件，或者可在天线信号输入部件的周围的路径上放置开关元件，以改变天线的电气长度，这被用作在GSM850/900频段的切换方法。
同时，随着便携式终端变得更小更纤巧，天线在终端中占据非常有限的空间。然而，通信服务的全球漫游和整合需要多频带天线的实现。由于需要在多频带天线中实现多种谐振长度，因此难以在减少的天线空间中支持需要的所有多个频带，并且由于不能充分保证天线增益，因此在一些频带发生性能恶化。为了解决这个问题，即使终端具有相同的设计和硬件结构，也可根据使用终端的区域来开发不同的天线。然而，在近来消费者希望不管他们在全世界游历到哪里都使用一个终端的情况下，这并不是合适的方法。此外，从制造商的立场来看，由天线更改引起的额外开发成本、开发进度中的延迟、用于确保在每个区域中所需的性能的机械改变、核准成本等亦成问题。
作为解决以上问题的一种方法，可通过利用连接到开关使得对于固定的尾部(end portion)其能够被闭合/断开的附加尾部来使用频带控制天线。
然而，由于连接到开关的所述尾部的位置和方向图是在固定尾部的影响下而被选择的，因此在使用该方法时天线的设计会受限。因此，由于便携式终端的多种设计，可能难以在复杂结构中设计天线空间。
此外，具有前述结构的天线能够使用这样的方法，在该方法中通过GSM850和GSM900频带切换来改变谐振频率，从而通过使用相同的天线仅能够处理多频带功能。因此，传统辐射方向图的改变或对人体的影响不在此方法的考虑之中。
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，并至少提供下述优点。因此，本发明的一方面在于提供一种实施为即使使用用于安装相同天线辐射器的空间，也能够展现更卓越的辐射特性的便携式终端的可重配置内置天线。
本发明的另一方面在于提供一种实施为能够通过仅使用简单的开关操作进行操作来改变相同天线辐射器的形状的便携式终端的可重配置内置天线。
本发明的另一方面在于提供一种实施为通过仅使用简单的开关操作，在改变期望的频带和辐射方向图的同时能够降低电磁波的吸收率的便携式终端的可重配置内置天线。
根据本发明的一方面，提供了一种便携式终端的可重配置内置天线。所述天线包括：天线辐射器，具有电连接到所述终端的主板的馈电部的馈电焊盘以及至少一个接地焊盘，其中，所述接地焊盘布置在与馈电焊盘的位置不同的位置以选择性地建立到所述终端的接地部的电连接；开关元件，连接到所述天线辐射器的所述至少一个接地焊盘，以通过开关操作选择性地建立到接地部的电连接，其中，所述天线辐射器通过使用接地部的选择性电连接来改变该天线辐射器的形状，以具有各种频段和辐射特性。
根据本发明的另一方面，提供了一种多频带便携式终端。所述多频带便携式终端包括：主板；天线辐射器，具有电连接到主板的馈电部的馈电焊盘以及至少一个接地焊盘，其中，所述接地焊盘布置在与馈电焊盘的位置不同的位置以选择性地建立到所述终端的接地部的电连接；开关元件，连接到所述天线辐射器的所述至少一个接地焊盘，以通过开关操作选择性地建立到接地部的电连接；控制器，用于控制开关元件，从而天线辐射器根据终端使用的频段具有最佳辐射方向图。
通过以下结合附图公开本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其他方面、优点和显著特点对本领域的技术人员来说将变得清楚。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的特定示例性实施例的上述和其它方面、特点和优点将会更加清楚，其中：
图1是根据本发明的示例性实施例的使用内置天线的便携式终端100的透视图；
图2是根据本发明的示例性实施例的内置天线的示意图；
图3示出根据本发明的示例性实施例的基于图2的开关操作以各种方式改变天线辐射器的形状；
图4示出根据本发明的另一示例性实施例的内置天线(图4A)，并还示出基于开关元件的操作以各种方式改变天线辐射器的形状；
图5示出根据本发明的另一示例性实施例的内置天线(图5A)，并还示出基于开关元件的操作以各种方式改变天线辐射器的形状。
具体实施方式
提供参照附图的以下描述以帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本发明的示例性实施例。所述描述包括各种特定细节以帮助理解，但这些被认为是仅是示例性的。因此，本领域的普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可对在此描述的实施例进行各种改变和修改。此外，为了清楚和简明，省略对公知功能和构造的描述。
在以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于书面含义，而是，仅由发明人使用以使本发明的理解清楚和一致。因此，本领域的技术人员应该清楚，提供本发明的示例性实施例的以下描述仅用于说明目的，而不是用于限制由权利要求及其等同物限定的本发明的目的。
将理解的是，除非上下文清楚地指出，否则单数形式包括复数形式。因此，例如，参照“组件表面”包括参照一个或多个这样的表面。
对于术语“基本地”，是指叙述的特征、参数或值不需要精确地达到，而是，在不妨碍所述特征将提供的效果的情况下会发生偏移或变化(包括，例如公差、测量误差、测量精确度限制以及本领域技术人员已知的其他因素)。
尽管在本发明的描述中示出条形终端，但是本发明不限于此。因此，本发明的可重配置内置天线还可应用于开放型的各种公知的终端(例如，滑动式终端、折叠式终端等)。
图1是根据本发明的示例性实施例的使用内置天线的便携式终端100的透视图。宽屏液晶显示器(LCD)模块101安装在所述终端的前表面。例如，LCD模块101优选地安装有触摸屏。LCD模块101的上部分安装有作为接收器的听筒102。LCD模块101的下部分安装有作为发射器的麦克风103。尽管没有示出，但还可安装相机模块和扬声器模块，并且可安装各种附加装置以实现其他公知的附加功能。
同时，本发明的图2中的内置天线1可置于便携式终端100的各种位置。尽管内置天线通常传统地位于终端的上部分U，但是由于没有足够的空间来安装天线(例如，由于相机模块的安装等)，所以不可避免地改变内置天线的位置。因此，近年来通常在终端的下部分L安装天线。
在本发明的内置天线中，根据开关元件的开关操作改变天线辐射器的形状，因此存在辐射方向图的改变。因此，天线辐射器能够通过使用开关操作在期望的频带(例如，GSM850频带、GSM900频带)进行操作。更具体地，相同结构的天线辐射器能够根据开关操作以各种方式(例如，平板倒F天线(PIFA)、倒F天线(IFA)、倒L天线(ILA)等)进行操作。
此外，便携式终端100还可包括控制器(未示出)，所述控制器用于控制开关元件，从而天线辐射器根据终端所使用的频段具有最佳辐射方向图。
图2是根据本发明的示例性实施例的内置天线的示意图。所述内置天线置于图1的便携式终端的上部分U或下部分L中。
参照图2，内置天线1包括具有特定方向图的天线辐射器10。天线辐射器10具有一个馈电焊盘(feeding pad)11和两个接地焊盘(ground pad)12和13。馈电焊盘11电连接到终端的主板(未示出)的馈电部(射频(RF)连接器)15。两个接地焊盘12和13选择性地连接到主板的接地部21。然而，本发明不限于此，因此接地焊盘可接地至实现在终端上的各种接地构件。因此，特定开关元件20布置在两个接地焊盘12和13与接地部21之间。开关元件20可以是各种公知的开关装置(例如，单刀双掷(SPDT)、单刀单掷(SPST)、单刀三掷(SP3T)、单刀四掷(SP4T)等)。
尽管本发明提供了将进行开关的两个接地焊盘12和13，但这仅是用于示例性目的。例如，可按各种方式构造和开关两个或更多个接地焊盘。此外，可通过从天线辐射器分出来一个接地焊盘并通过开关元件接通/断开该接地焊盘来在结构方面改变天线辐射器的形状。
图3示出根据本发明的示例性实施例的基于图2的开关操作以各种方式改变天线辐射器的形状。在图3A中，两个接地焊盘中的仅一个被电连接到接地部。在这种情况下，天线辐射器可作为倒F天线(IFA)工作。在图3B中，仅有剩余的一个接地焊盘电连接到接地部。在这种情况下，天线辐射器可作为环形天线辐射器工作。在图3C中，两个接地焊盘针对接地部均断开。在这种情况下，天线辐射器可作为倒L天线(ILA)工作。
结果，根据开关元件的操作，选择性地建立了到耦合至开关元件的至少一个接地焊盘的电连接，从而天线辐射器的形状能够改变，使得天线辐射器在期望的频带工作。
图4示出根据本发明的另一示例性实施例的内置天线2(图4A)，并还示出基于开关元件20的操作以各种方式改变天线辐射器30的形状。开关元件20等同于图2的开关元件。
参照图4A，根据本发明的实施例，经由开关元件20仅一个接地焊盘32连接到终端的接地部21。因此，在图4B的情况下，接地部21和接地焊盘32通过开关元件20彼此电连接，从而天线辐射器可作为IFA工作。在图4C的情况下，接地部32被开关元件20断开，并且仅馈电焊盘11电连接到终端的馈电部15。在这种情况下，天线辐射器30可作为ILA工作。
图5示出根据本发明的另一示例性实施例的内置天线3(图5A)，并还示出基于开关元件20的操作以各种方式改变天线辐射器40的形状。
参照图5A，根据本发明的实施例，经由开关元件20仅一个接地焊盘42连接引终端的接地部21。因此，在图5B的情况下，接地部21和接地焊盘42通过开关元件20彼此电连接，从而天线辐射器可作为IFA工作。在图5C的情况下，接地部21被开关元件20断开，并且仅馈电焊盘11电连接到终端的馈电部15。在这种情况下，天线辐射器40可作为ILA工作。
尽管在前述各种实施例中没有示出，但是可在接地焊盘与接地部之间或者馈电焊盘与馈电部之间串联或并联地另外实现至少一个匹配电路(例如，电阻、电感、电容等)。此外，还可与接地焊盘与开关元件之间或开关元件与接地部之间的接地线串行或并行地设置匹配电路。所述匹配电路可以是电容(C)、电阻(R)和电抗(L)中的一个或电容(C)、电阻(R)和电抗(L)中的一些的组合。
结果，可按这样的方式改变天线辐射器的结构：通过使用特定开关元件来接通/断开从天线辐射器分出来的至少一个接地焊盘，选择性地建立电连接。这意味着在不改变相同结构的天线辐射器的硬件结构的情况下，可通过仅使用简单的开关装置来如期望的实现辐射方向图和频率改变。
根据本发明的示例性实施例，由于可通过仅使用简单的开关操作改变内置天线的天线辐射器的形状来实现期望的辐射方向图，因此其优点在于：当在特定频带实现高辐射特性的同时便携式终端能够变得纤巧。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离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，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (13)

1.一种便携式终端的可重配置内置天线，包括：
天线辐射器，具有电连接到所述终端的主板的馈电部的馈电焊盘以及至少一个接地焊盘，其中，所述接地焊盘布置在与馈电焊盘的位置不同的位置以选择性地建立到所述终端的接地部的电连接；以及
开关元件，连接到所述天线辐射器的所述至少一个接地焊盘，以通过开关操作选择性地建立到接地部的电连接，
其中，所述天线辐射器通过使用接地部的选择性电连接来改变该天线辐射器的形状，以具有各种频段和辐射特性。
2.如权利要求1所述的可重配置内置天线，其中，通过考虑取决于天线辐射器的特定频段和辐射特性的空间，选择每个接地焊盘的位置。
3.如权利要求1所述的可重配置内置天线，其中，将要形成的接地焊盘的数量是两个，从而所述两个接地焊盘从天线辐射器分别分出来，并且所述两个接地焊盘电连接到开关元件，所述开关元件电连接到接地部。
4.如权利要求1所述的可重配置内置天线，其中，通过从所述天线辐射器分出来一个接地焊盘并通过开关元件接通/断开所述接地焊盘来在结构方面改变所述天线辐射器的形状。
5.如权利要求3所述的可重配置内置天线，其中，天线辐射器根据开关元件的操作作为倒F天线IFA、环形天线以及倒L天线ILA工作。
6.如权利要求1所述的可重配置内置天线，其中，还与接地焊盘与开关元件之间或开关元件与接地部之间的接地线串行或并行地设置匹配电路。
7.如权利要求6所述的可重配置内置天线，其中，所述匹配电路是电容C、电阻R和电抗L中的一个或电容C、电阻R和电抗L中的一些的组合。
8.如权利要求1所述的可重配置内置天线，其中，所述开关元件是单刀双掷SPDT、单刀单掷SPST和单刀三掷SP3T中的任意一个。
9.一种多频带便携式终端，包括：
主板；
天线辐射器，具有电连接到主板的馈电部的馈电焊盘以及至少一个接地焊盘，其中，所述接地焊盘布置在与馈电焊盘的位置不同的位置以选择性地建立到所述终端的接地部的电连接；以及
开关元件，连接到所述天线辐射器的所述至少一个接地焊盘，以通过开关操作选择性地建立到接地部的电连接；以及
控制器，用于控制开关元件，从而天线辐射器根据终端所使用的频段具有最佳辐射方向图。
10.如权利要求9所述的多频带便携式终端，其中，通过考虑取决于天线辐射器的特定频段和辐射特性的空间，选择每个接地焊盘的位置。
11.如权利要求9所述的多频带便携式终端，其中，通过从所述天线辐射器分出来一个接地焊盘并通过开关元件接通/断开所述接地焊盘来在结构方面改变所述天线辐射器的形状。
12.如权利要求10所述的多频带便携式终端，其中，天线辐射器根据开关元件的操作作为倒F天线IFA、环形天线以及倒L天线ILA工作。
13.如权利要求9所述的多频带便携式终端，其中，所述开关元件是单刀双掷SPDT、单刀单掷SPST和单刀三掷SP3T中的任意一个。
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