CN102413209A - 移动无线终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动无线终端，其中改进了诸如改善的内置天线的方向性及其增益之类的特性并可以尺寸缩减。移动无线终端包括：容纳上板的导电的上外壳；容纳下板的下外壳；将所述上外壳和所述下外壳彼此连接的连接部分。设置在所述下板上的天线元件和辅助金属装置(寄生元件)彼此相对使得所述天线元件和所述辅助金属装置每个都通过铰部分与所述上外壳静电地电容耦合。上外壳由前封盖和后封盖构成，并且导电镀层施加到前封盖和后封盖中的一者或两者的表面。由于所述辅助金属装置和所述天线元件设置为靠近所述上外壳的一部分，所述辅助金属装置和所述天线元件能够改变方向性。由此可以改善天线特性而不牺牲外观设计。

Description

移动无线终端

分案申请说明

本申请是申请号为200510109582.8、申请日为2005年10月26日、发明名称为“移动无线终端”、并要求享有2004年10月29日递交的日本在先专利申请JP2004-316602的优先权的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及移动无线终端，更具体而言，涉及诸如具有内置天线的便携式电话之类的移动无线终端。

背景技术

传统地，作为普通移动无线终端的便携式电话经常使用可以拉起或可藏起的鞭状天线或固定线圈天线。但是，由于最近便携式电话的尺寸缩减和将天线包括在壳体内，对于天线的设计不可缺少的要将壳体的设计考虑在其中。

改变移动终端的天线方向性的已知方法是其中寄生元件设置在天线元件的馈电部分附近(见JP-A-2003-037413)。

在具有尺寸缩减/内置的天线的移动无线终端中，天线特性趋向于劣化。此外，天线特性容易受人体影响。因而已经出现特性劣化、增益损失等的问题。因此难以不牺牲外观设计而改善天线方向性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种移动无线终端，其使天线能够尺寸缩减并内置而不劣化天线的特性。

本发明的另一个目的是提供一种移动无线终端，其能够改善具有内置天线的移动无线终端的天线特性，诸如天线的方向性、增益等。

根据本发明的移动无线终端涉及一种移动无线终端，包括：容纳上(电路)板的导电的上外壳；容纳下(电路)板的下外壳；将所述上外壳和所述下外壳彼此连接的连接部分；和设置在所述下外壳中的天线元件和寄生元件(辅助金属装置)，所述天线元件和所述寄生元件彼此相对使得所述天线元件和所述寄生元件每个通过浮动电容(floating capacity)在所述连接部分处与所述上外壳电容耦合。

在连接部分中的辅助金属装置设置在靠近上外壳的一部分，与天线元件相对(对称)的位置处。以此方式，改变方向性以改善天线特性而不牺牲外观设计。

更具体地，所述连接部分构造为允许所述上外壳和所述下外壳折叠的铰部分。在这些可折叠外壳中，分别设置电路板。天线元件和辅助金属装置设置在下外壳等的电路板上。天线元件和辅助金属装置的每个都位于下外壳的一部分附近来改善天线特性。辅助金属装置是不供应高频信号的寄生元件。在与辅助金属装置连接的电路板等上，辅助金属装置连接到地线或对地线开路，并设置在上外壳附近的与天线元件或其馈电点的附近区域不同的位置处，从而改变方向性。这样，改善了天线特性。

就是说，根据本发明的方面，提供由一种移动无线终端，包括：容纳上板的导电的上外壳；容纳下板的下外壳；和将所述上外壳和所述下外壳彼此连接的连接部分，其中设置在所述下外壳中的天线元件和寄生元件在所述连接部分附近彼此相对使得所述天线元件和所述寄生元件每个在所述下外壳内与所述上外壳电容耦合。所述连接部分可以构造为允许所述上外壳和所述下外壳折叠的铰部分。

所述下外壳可以由前封盖和后封盖构成，且所述天线元件和所述寄生元件可以设置在所述后封盖中。所述上外壳的前封盖或者后封盖可以具有铰接到所述下外壳的两个圆筒状凸起。所述上外壳的所述前封盖和所述后封盖中的至少一个可以是导电的。

此外，所述两个圆筒状凸起可以是导电的，且可以电连接到所述上外壳的所述前封盖和所述后封盖中的至少导电的一个。所述天线元件和所述寄生元件可以分别设置在所述两个圆筒状凸起附近的位置处。

此外，所述天线元件和所述寄生元件可以在所述连接部分中具有彼此相对的端部，且平行于所述铰部分的铰轴定位。所述下外壳可以由非导电材料制成。

根据本发明，寄生元件设置在连接上外壳和下外壳的连接部分中与天线元件不同的位置处。导电的上外壳和寄生元件位于彼此靠近来电容耦合寄生元件和上外壳。以此方式，可以改变上外壳中的电流。因此，可以改变方向性以改善天线特性。这样可以维持优良的通信质量。

天线元件和寄生元件两者都设置在连接部分的小空间中或具体地在下外壳的后封盖的上端部中。因此，不需要在外壳表面上设置任何凸起。因此，可以改善天线特性而不牺牲移动无线终端的外观设计。

代替直接将天线元件和寄生元件与导电的上外壳电容耦合，本发明可以采用其中通过设置在上外壳的前封盖和后封盖之一上并铰接到下外壳的两个导电圆筒状凸起实现电容耦合的结构。结果，可以改善电容耦合使得可以实现在增益上的提高和方向性上的改善。

此外，诸如棒状、板金属状、倒F形、和F形元件之类的各种元件中的一种或组合可以用于天线元件和寄生元件。寄生元件可以具有开路端或接地端。这允许改变或调整天线特性。

附图说明

在附图中：

图1是示出在本发明的发明过程中讨论的移动无线终端的天线结构的视图；

图2是示出根据本发明实施例的移动无线终端的视图；

图3是根据本发明的移动无线终端的三维立体图；

图4A和图4B是示出图1和图2所示的移动无线终端的天线方向性的总体趋势的曲线图，其中图4A示出了图1所示天线的方向性，而图4B示出了图2和图3所示天线的方向性；

图5A和图5B示出了根据本发明实施例的移动无线终端的前面和后面；

图6是处于折叠状态的移动无线终端的铰部分的正视图；

图7A至图7C是铰部分附近，包括天线元件和寄生元件、去掉后封盖的剖视图和后视图，其中图7C是铰部分附近的后视图，图7A是设置了天线元件的位置处的A-A剖视图，而图7B是设置了寄生元件8的位置处的B-B剖视图；

图8A和图8B是铰部分附近，包括后封盖的剖视图，其中图8A是A-A剖视图，而图8B是B-B剖视图；

图9A和图9B是示出在外壳中的电流分布的变化的视图，其中图9A示出不具有寄生元件的情况下的电流分布，而图9B示出另一个具有寄生元件的情况下的电流分布；且

图10A和图10B是示出取决于寄生元件的存在/不存在，根据矩量法(moment method)通过计算方向性特性中的差获得的结果的曲线图，其中图10A示出了在不设置寄生元件的情况下的计算结果，而图10B示出了另一个在设置寄生元件的情况下的计算结果。

具体实施方式

<实施例的结构>

图1是示出在本发明的发明过程中讨论的移动无线终端的天线结构的视图。此图是从移动无线终端的后侧观察的立体图并由可折叠结构构造，其中包括显示部分等的上外壳1和包括按键操作部分等的下外壳2可以通过定位在外壳的端部处的铰部分5来旋转这两个外壳而折叠。上外壳1和下外壳2分别包含上板3和下板4。板3和4由从外壳内部通过铰部分5螺旋地缠绕的柔性板电连接。

而且，下板4设有将高频信号通过无线电路供应到天线元件的馈电点7。作为天线元件6的金属元件设置在下外壳2的上端部内，从馈电点7延伸。例如，金属元件类似棒。金属元件在下外壳2的长度方向上延伸并在下外壳2的上端部内弯折在基本垂直方向上，这样在平行于铰轴的方向上延伸。上外壳1由导电材料制成，且上外壳1的在铰部分5侧上的端部的电容与天线元件6的电容耦合。这样，该结构布置为能通过天线元件6自身以及其电容与天线元件6的电容耦合的上外壳1发送和接收电磁波。

在图1所示的移动无线终端的天线结构中，高频信号的辐射特性中的增益是不够的，且在所期望的方向上出现零特性。这样，难以实现移动无线终端所需的优选的天线方向性特性。

图2是示出根据本发明实施例的移动无线终端的视图。此图是从移动无线终端的后侧观察的立体图。类似图1，此图示出了应用到构造成其中上外壳1和下外壳2可以通过铰部分5折叠的结构的可折叠移动无线终端的示例。

形成可折叠结构的部分的上外壳1至少在前侧是导电的。外壳分别具有板3和4。天线元件6在铰部分5附近设置在板中的一个上，即电路板4上。在下外壳2的上端部处的长边缘上与天线元件6对称的位置处设置辅助金属装置作为连接到接地端子9的寄生元件8。

图3是根据本发明的移动无线终端的三维立体图。具有显示部分并由导电材料制成的上外壳1和由绝缘材料制成并具有按键操作部分的下外壳2构造成其中这些外壳是铰接的并通过定位在外壳的端部处的铰部分5绕铰轴旋转的结构。上外壳1和下外壳2分别包括上板3和下板4。上板3和下板4通过铰部分5从外壳的内部由螺旋地缠绕的柔性板10电连接。

而且，下板4设有无线电路11和将高频信号通过无线电路11供应到天线元件6的馈电点7。例如，作为天线元件6的棒状金属元件在下外壳2的长度方向上从馈电点7延伸到铰部分5的那侧(下外壳的上端部的内部)。此外，棒状金属元件在下外壳的上端部内以直角弯折，平行于铰轴延伸，并定位在铰部分5侧中以通过浮动电容(floating capacity)与由导电材料制成的上外壳的端部电容耦合。

此外，在下板4中，寄生元件8连接到下板4的地线9。寄生元件8例如由棒状金属元件构成并具有如下述的结构。即，类似天线元件6，寄生元件8在下外壳2的长度方向上从下板4的连接点延伸到在下外壳2内部的铰部分5的那侧。此外，此元件在下外壳的上端部的内部基本以直角弯折，并具有平行于铰轴略延伸的端部。

<实施例的操作>

将描述本实施例的操作和特性。在图1和图2所示的移动无线终端中，从板4供应到天线元件6的高频信号通过天线元件6流动。天线元件6和导电上外壳1彼此靠近使得天线元件和此外壳两者的电容耦合在一起。因此，高频电流也流动通过上外壳1。由此，天线元件6自身辐射电磁波，且其电容与天线元件6耦合的上外壳1也辐射电磁波。作为整体的天线元件6和上外壳1，作为具有相对高的辐射效率的天线起作用。

图4A和图4B是示出图1和图2所示的移动无线终端的天线方向性的总体趋势的曲线图。图4A示出了图1所示天线的方向性。图4B示出了图2(和图3)所示天线的方向性。在这些图中，内特性曲线示出了水平极化波的方向性，而外特性曲线示出了竖直极化波的方向性。

如图4A可见，在图1所示的移动无线终端中，当天线具有在朝向在上外壳1侧中的水平方向之下的下侧上的方向性时，出现零特性或类似特性。此特性对于移动无线终端的特征相当地不方便，因为上外壳1位于在其中移动无线终端保持直立(例如，以移动无线终端保持在人的头部的电话通话)的通常使用状态下的上侧中。此特性被认为取决于如下因素：流动通过与天线元件6电容耦合的上外壳1的高频电流的电流水平在天线元件6的横向侧中下降使得电磁波的辐射增益在对应方向上降低。

相反，图2和图3所示的另一个移动无线终端构造为使得寄生元件9设置在远离天线元件6的位置处，以与上外壳1电容耦合，如图4B可见。与单独地设置天线元件6的情况不同，其可以防止由零特性等引起的增益降低。在其中移动无线终端保持直立的使用状态下，当方向性处在水平方向之上的向上方向时，增益特性得到了改善。这是因为由辅助金属装置组成的寄生元件8设置在与设置天线元件6处相对的位置处，从而提高了上外壳1中天线元件6侧中的电流流动。

<示例>

接下来，将参考图5至图8详细描述根据本发明的移动无线终端的实际示例。

图5示出了根据本发明实施例的移动无线终端的前面和后面。图6是处于折叠状态的移动无线终端的铰部分的正视图。

在此示例中的上外壳1由彼此配合的前封盖1f和后封盖1r构成。前封盖1f通过模铸制造并由金属材料制成。后封盖1r由非金属材料制成。两个凸起(或所谓圆筒状凸起)1f1和1f2分别一体地形成在前封盖1f的两个下侧端部上，并在两个侧端部稍向内。每个凸起都具有用于铰接连接的铰轴孔并具有圆筒状截面。

通过配合两者都由非金属材料制成的前封盖2f和后封盖2r构成下外壳2。在前封盖2f的上侧上，每个具有用于铰接连接的铰轴孔的两个圆筒状凸起2f1和2f2形成为使得两个凸起2f1和2f2与前述两个圆筒状凸起1f1和1f2从凸起1f1和1f2每个的两端配合，并且凸起2f1和2f2分别与凸起1f1和1f2由不同的铰轴(51和52)铰接。此示例构造成其中用于电池(下文描述的11)的容纳匣形成在后封盖2r后侧并且用封盖2a覆盖容纳匣的后侧的结构。

在下外壳2的中间的另一个凸起2f3是从前封盖2f的弧状延伸。此凸起2f3与设置在下外壳2的后封盖2r上与凸起2f3相同的位置处的弧状延伸2r3配合。在上外壳1的后封盖1r的中间的另一个凸起1r3是从后封盖1r的弧状延伸。此凸起1r3与从上外壳1的前封盖1f的圆筒状凸起1f1在朝向凸起1f1的中间的方向上延伸的弧状延伸配合。虽然这些凸起中的每一个都表现为形成铰部分的中间部分，但是与外壳内部内连通的圆筒状空腔形成在这些凸起的每个的内部。在相应部分处，将板3和4彼此电连接的柔性板等插入在上外壳1和下外壳2之间。

图7A至图7C是其中在铰部分附近从包括天线元件和寄生元件的部分去掉后封盖的剖视图和后视图。图7C是铰部分附近的后视图。图7A是设置了天线元件的位置处的(A-A)剖视图。图7B是设置了寄生元件8的位置处的(B-B)剖视图。

如A-A剖视图所示，在此示例的天线元件6的结构中，从安装在下外壳2的前封盖2f中的馈电点(例如，馈电电极)供应的高频信号通过弹簧状触点供应到由基本L形板金属制成的天线元件6的端部。如下定位天线元件6。即，天线元件6在外壳的长度方向上延伸并在上外壳1的前封盖1f的圆筒状凸起1f1附近稍稍倾斜。天线元件6还在铰轴方向(垂直于纸面)上延伸。

如B-B剖视图所示，由基本L形板金属制成的辅助金属装置构成寄生元件8的结构。固定寄生元件8使得没有高频信号供应到安装在下外壳2的前封盖2f内的下板4的任何上部(端部开路且未连接到地线等)。寄生元件8在外壳的长度方向上延伸并在上外壳1的前封盖1f的圆筒状凸起1f2附近稍稍倾斜。寄生元件8还在铰轴方向(垂直于纸面)上延伸。

根据上述结构，在本示例中，下板4的地表面(earth surface)用作地线，且天线元件6、与天线元件6电容耦合的上外壳1的前封盖1f、和与上外壳的前封盖1f电容耦合的寄生元件8用作天线以发送/接收电波。

图8A和8B是铰部分附近，包括后封盖的剖视图。图8A是A-A剖视图，而图8B是B-B剖视图。这些图示出了天线元件6和寄生元件8的安装结构。

天线元件6和寄生元件8由下外壳2的后封盖夹持。下外壳2的后封盖2r在铰部分侧中的上端的侧壁内的两端侧的每个中都具有槽结构。槽结构足够长以安装天线元件6和寄生元件8。在槽结构中，由L形板金属制成的天线元件6以及寄生元件8在下外壳2的长度方向上沿着后封盖2r的内表面延伸，并到达在铰部分的上端部的侧壁内的槽结构。为了从此位置在铰轴方向上可延伸，槽结构形成在后封盖2r的上端部的侧壁和电池11的容纳匣之间。

图9A和图9B是示出取决于寄生元件的存在/不存在，在外壳中的电流分布的变化的视图。图9A示出不具有寄生元件的情况。图9B示出具有寄生元件的情况。在如图9A所示不设置寄生元件8的情况下，电流在用于显示部分(LCD：液晶显示屏)的开口部分的在上外壳1的天线元件6那侧的侧部(如圆圈所示)中减小。可以理解的是，通过提供根据此示例的寄生元件8，如图9B所示，提高了上外壳1的侧部(如圆圈所示)中的电流。

图10A和图10B是示出取决于寄生元件的存在/不存在，根据矩量法(moment method)通过计算方向性特性中的差获得的结果的曲线图。图10A示出了在不设置寄生元件的情况下的计算结果。图10B示出了另一个在设置寄生元件的情况下的计算结果。在这些曲线图中的内特性曲线示出了水平极化波的方向性，而外特性曲线示出了竖直极化波的方向性。如从这些曲线图可见，在移动无线终端的使用状态(其中上外壳1保持直立)下，通过设置寄生元件8，在水平方向之上的向上方向上的增益被完全地提高了，且改变了方向性使得可以相对于上侧提高零特性。

就是说，设置天线元件6来接近上外壳1的凸起，同时设置寄生元件8来接近上外壳1的另一个凸起。以此方式，各个元件在基本对称位置处与上外壳1电容耦合。结果，可以有效地改变在上外壳1上的电流且也可以改变方向性以改善天线特性。

<其他实施例>

(1)外壳结构

上述实施例示出了其中作为导电上外壳的前封盖由金属材料制成的示例。可选地，如果后封盖由金属材料制成，也可以实现本发明。还可选地，上外壳的封盖两者可以都由金属材料制成。导电镀层(金属镀层)可以施加到前封盖或后封盖的表面，或者封盖两者的表面。在此情况下，实现天线功能的金属镀层不需要施加到前封盖或后封盖的前表面或后表面、或者封盖两者的前表面或后表面的整体。此外，具有导电性的上外壳可以构造为电连接到安装在上外壳1中的电路板的地表面。

下外壳可以是不导电的并可以具有其中下外壳中的电路板的接地板表面(earth-plated surface)是用于天线元件等的地线的天线结构。可选地，作为天线的地线结构，下外壳的前封盖或后封盖可以由金属材料制成以类似上外壳成为导电性的，或也可以通过施加金属镀层作为用于天线元件等的地线。

(2)铰结构

根据本发明的移动无线终端的由铰部分连接上外壳和下外壳的结构不限于如图4和图5所示的其中上封盖通过铰轴连接在一起的可折叠结构。显而易见地，本发明可应用到其中上外壳的前封盖和下外壳的后封盖、上外壳的后封盖和下外壳的前封盖、或上下外壳的后封盖由铰轴连接的可选的可折叠结构。

此外，作为本发明的移动无线终端，可以将本发明应用到具有连接结构的移动无线终端，其中：设置第二轴结构以连接上外壳和下外壳使得上外壳相对于下外壳绕垂直于铰轴的轴可旋绕；上外壳连接到下外壳使得上外壳相对于下外壳在平行于下外壳的前面的方向上可旋转；或上外壳滑移以相对于下外壳在长度方向或类似方向上可延伸或收回。换言之，无论上外壳具有怎样的相对于下外壳的可动结构，在下外壳的上端部内的天线元件和寄生元件都可以在各个部分处与导电的上外壳电容耦合，且只要在用于电话会话等的使用期间保持下外壳的上端侧与上外壳的下端侧相对的位置关系，则本发明是可应用的。

(3)天线结构和布局

关于天线结构，已经描述了作为天线元件或寄生元件的棒状金属元件或板金属元件的使用示例。但是，本发明不限于此形状或结构，而是0.25波长元件、L形元件、曲折元件、螺旋形、基于金属板元件的倒F天线等也可应用作天线元件。天线元件和寄生元件可以构造为如上所述元件的任何可能的不同组合。

在上述天线结构的示例中，天线元件和寄生元件容纳在下外壳的后封盖中。但是，考虑倒上外壳和下外壳的铰结构和可动形式，这些元件可以可选地构造为容纳在下外壳的前封盖中。此外，该结构可以布置为分别在前封盖和后封盖中容纳两个元件。

如果上外壳的两个圆筒状凸起是导电的且分别与天线元件和寄生元件电容耦合，那么给予导电性的封盖和圆筒状凸起不需要构造成一体结构而可以构造成彼此分离，只要封盖和圆筒状凸起电连接即可。

此外，本发明的天线元件和寄生元件不限于与用于上外壳的铰接的圆筒状凸起电容耦合的结构。显而易见的是铰部分可以由非导电材料制成并可以构造为直接与上外壳的前封盖和/或后封盖电容耦合。

Claims (15)

1.一种移动无线终端，包括：

容纳上板的上外壳，所述上外壳是导电的；

容纳下板的下外壳；

将所述上外壳和所述下外壳彼此连接的连接部分；

设置在所述下外壳中的天线元件；

设置在所述下外壳中的寄生元件，所述天线元件和所述寄生元件在所述下外壳的位于所述连接部分侧的端部处彼此相对使得所述天线元件和所述寄生元件每个都在所述下外壳内与所述上外壳电容耦合，

其中，所述上外壳由前封盖和后封盖构成，并且导电镀层施加到所述前封盖或所述后封盖的表面，或者所述前封盖和所述后封盖两者的表面。

2.根据权利要求1所述的移动无线终端，其中所述前封盖或所述后封盖的前表面或后表面，或者所述前封盖和所述后封盖两者的前表面或后表面具有无镀层的部分。

3.根据权利要求1或2所述的移动无线终端，其中具有导电性的所述上外壳电连接到被包含在所述上外壳中的上板的地表面。

4.根据权利要求1或2所述的移动无线终端，其中所述连接部分构造为允许所述上外壳和所述下外壳折叠的铰部分。

5.根据权利要求1或2所述的移动无线终端，其中所述下外壳由前封盖和后封盖构成，且所述天线元件和所述寄生元件设置在所述后封盖中。

6.根据权利要求1或2所述的移动无线终端，其中所述上外壳由前封盖和后封盖构成，所述上外壳的所述前封盖或者所述后封盖具有铰接到所述下外壳的两个圆筒状凸起。

7.根据权利要求6所述的移动无线终端，其中所述上外壳的所述前封盖和所述后封盖中的至少一个是导电的。

8.根据权利要求7所述的移动无线终端，其中所述两个圆筒状凸起是导电的，且电连接到所述上外壳的所述前封盖和所述后封盖中的至少导电的一个。

9.根据权利要求7所述的移动无线终端，其中所述天线元件和所述寄生元件分别设置在所述两个圆筒状凸起附近的位置处。

10.根据权利要求1或2所述的移动无线终端，其中所述寄生元件连接到所述下板的地电极。

11.根据权利要求1或2所述的移动无线终端，其中所述寄生元件对所述下板的地电极是开路的。

12.根据权利要求4所述的移动无线终端，其中所述上外壳构造成相对于所述下外壳在垂直于所述铰部分的铰轴的方向上可旋转。

13.根据权利要求4所述的移动无线终端，其中所述天线元件和所述寄生元件每个都是棒状元件或金属板状元件，在所述连接部分中具有彼此相对的端部，且平行于所述铰部分的铰轴定位。

14.根据权利要求1或2所述的移动无线终端，其中所述天线元件构造为倒F形天线元件或L形天线元件。

15.根据权利要求1或2所述的移动无线终端，其中所述下外壳由非导电材料制成。

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