CN102668238A - 天线构造和包括这种天线构造的便携无线电通信设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种便携无线电通信设备的天线构造，该天线构造包括NFC天线、BT天线和FM天线。NFC天线、BT天线和FM天线彼此紧密接近地放置并且同时能够工作，其中NFC天线通过第一去耦滤波器馈入（5、6）并通过第二去耦滤波器接地（5、6）。

Description

天线构造和包括这种天线构造的便携无线电通信设备
技术领域
本发明总体上涉及天线构造，更具体地涉及用于便携无线电通信设备配备的天线构造。
背景技术
在便携无线电通信设备中使用内部天线已达一定时间。与使用突出的天线相比，存在与使用内部天线相关联的许多优点，其中可以提及的优点是它们小并且轻，使得它们适合于多种应用，其中诸如在移动电话、PDA、便携式计算机或类似设备中尺寸和重量是重要的。
但是，在移动电话中内部天线的应用使得天线的辐射元件的配置受到一些限制。具体地说，在便携无线电通信设备中，用于内部天线构造的空间是有限的。这些限制可能使得难以找到提供理想的使用的天线构造的配置。这特别对于旨在使用较低频率的无线电信号的天线是真实的，因为这样的天线的理想物理长度与利用较高频率工作的天线相比较大。
在较低频带中工作的一个具体应用是FM无线电应用。FM工作频带在世界大多数地方被限定为88-108MHz之间的频率，并且在日本被限定为76-90MHz之间的频率。
此外，便携无线电通信设备如今多次设置有用于除FM之外的其他频带的频率工作覆盖范围，诸如NFC、GSM900、GSM1800、GPS、BT、WLAN、WCDMA和GPS。便携无线电通信设备具有有限的空间，因而，如有可能，希望将多个功能添加到天线构造。此外，所有互补天线（即，非蜂窝天线）通常分配到移动电话的有限区域。由于天线的紧密接近，天线之间的隔离将普遍成问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种便携无线电通信设备的天线构造，该天线构造包括FM天线、NFC天线和BT天线，占据了便携无线电通信设备的有限空间。
该目的等是根据分别通过天线构造和便携无线电通信设备实现的本发明，如所附的权利要求所限定的。
提供一种便携无线电通信设备的天线构造，该天线构造包括NFC天线、BT天线和FM天线，其中NFC天线、BT天线和FM天线彼此紧密接近地放置并且同时能够工作，并由于NFC天线通过第一去耦滤波器馈入并通过第二去耦滤波器接地而是可行的。
去耦滤波器优选地均包括串联感应器，该串联感应器具有大约50-100nH的电感。按照该方式，BT与NFC天线去耦合。
去耦滤波器优选地均包括大约1000nH的电感的另一串联感应器。按照该方式，FM与NFC天线去耦合。
有利地，天线构造还包括GPS天线。为了有效利用可用空间，GPS天线和BT天线优选地具有通过双工器馈入的共用的辐射元件。在另选方案中，GPS天线和BT天线优选地设置在FM天线的相反侧。
同样为了有效利用可用空间，FM天线优选地设置在GPS天线和NFC天线之间。
为了FM天线的良好性能，它优选地沿便携无线电通信设备的印刷电路板的顶部边缘设置。
不同天线紧密接近的优点是它们的辐射元件可以全部设置在公共的柔性膜上。
还提供一种便携无线电通信设备。
另外的优选实施方式在从属权利要求中限定。
附图说明
根据对下面给出的实施方式的详细描述和附图，将更充分地理解本发明，这些实施方式和附图仅以例示的方式给出，因而对本发明不是限制性的，在附图中：
图1是示出根据本发明的第一实施方式的天线构造的示意图。
图2是示出在图1中所示的天线构造的另选构造的示意图。
图3是示出根据本发明的第二实施方式的天线构造的示意图。
图4是示出根据本发明的第三实施方式的天线构造的示意图。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明而非限制的目的，阐述诸如特定技术和应用的具体细节，以提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员明显的是，可以在脱离这些具体细节的其他实施方式中实践本发明。在其他情况下，省略对公知方法和装置的详细描述，以不利用不必要的细节来模糊对本发明的描述。
在下面的描述和权利要求中，使用术语辐射元件。理解的是，该术语旨在覆盖为接收和/或发送无线电信号而设置的导电元件。
现在参照图1和图2描述根据本发明第一实施方式的诸如移动电话或类似设备的便携无线电通信设备的天线构造。
该天线构造包括NFC天线1、BT天线2和FM天线3。
三个天线的辐射元件可以完全地设置在便携无线电通信设备的接地面装置上、部分地设置在便携无线电通信设备的接地面装置上或设置在便携无线电通信设备的接地面装置的外部。在该实施方式中，辐射元件置于印刷电路板（PCB）的接地区域（on-ground region）中，即对应于接地面装置上的位置。此外，辐射元件可以例如被设置为PIFA、IFA、L天线、多圈环形天线、半环形天线或单极天线。在该实施方式中，BT天线被设置为四分之一波的单极，FM天线被设置为电性上小的单极并且NFC天线被设置为电性上小的多圈环。
NFC天线、BT天线和FM天线彼此紧密接近地放置并同时能够工作，其中NFC天线通过第一去耦滤波器馈入并通过第二去耦滤波器接地。FM天线在图1的PCB的右上角的点7馈入。FM天线具有基本沿PCB的顶部边缘的整个长度延伸的辐射元件。NFC天线在多圈环的外部分中的点5馈入，并在多圈环的内部分中的点6接地。但是，另选地，针对NFC天线，相反的馈入/接地点是可能的。NFC天线被设置为与FM天线邻近。BT天线在靠近FM天线的馈点7的点8馈入。BT天线的辐射元件主要沿PCB的右侧边缘延伸，并且此后朝向NFC天线延伸，直到与NFC天线的最小距离。按照该方式，实现了FM天线的最优位置，并且在三个天线之间提供了例如针对扬声器或照相机的可用间隔。
在图2中示出BT天线和FM天线的另选构造。这里，FM天线具有沿PCB的顶部边缘的大部分延伸的辐射元件，并且该辐射元件在PCB上进一步向下延续。BT天线的辐射元件朝向与FM天线平行的NFC天线延伸，并返回成U形，且置于FM天线的上方。按照该方式，实现了BT天线的最优位置，并且利用了可用空间，以将FM天线延长大约10mm。
用于NFC天线馈入和接地的BT去耦滤波器中的每一个优选地包括串联感应器。该串联感应器优选地具有大约50-100nH的电感，这不影响NFC天线性能。在NFC天线的另选差分馈入中，每个馈入通过BT去耦滤波器进行馈入。还为了FM去耦合，去耦滤波器优选地包括大约1000nH的另一串联感应器，但是以NFC天线性能为某种代价。
三个天线的辐射元件的尺寸（针对高于接地面装置5mm的安装）大约如下：NFC天线25×10mm；FM天线40×1mm；BT天线20×1mm。
FM天线被设计为电性上小的单极，并且它主要对电场敏感，同时NFC天线被设计为电性上小的多圈环，并主要对磁场敏感。通过至少大约0.5mm的隔开距离，因而在这些天线之间获得充分的隔离。为了进一步的隔离，可以在去耦滤波器中设置1000nH的另一串联感应器，但是以NFC性能为代价。
FM天线的辐射元件和BT天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约2mm。此外，BT天线的具有电压最大值的开放端优选地被设置为与FM天线尽可能远，以使它们之间的隔离最大化。但是，如果BT天线是通过如1-2pF电容器进行高通滤波，则它们之间小于1mm的间隔距离是足够的。另外，FM天线优选地包括大约100nH的阻挡BT工作的串联感应器。
由于NFC天线在2.4GHz处电性上很长，即使在分配的体积内在NFC天线和BT天线之间最大允许距离处，BT性能由于NFC性能的靠近将显著地劣化，但是该劣化由上面提到的BT去耦电感而去除。在利用了上面提到的BT去耦电感的情况下，NFC天线的辐射元件和BT天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约5mm。
通过分别彼此接近地设置FM天线和BT天线的馈入点7和8的优点是可以利用一体的BT和FM引擎模块。
尽管已经将BT天线描述为三种天线之一，但可以替代地使用诸如GPS天线之类的工作频率显著高于FM的另一类型的天线。
现在参照图3描述根据本发明第二实施方式的天线构造。
天线构造包括NFC天线1、BT天线2、FM天线3和GPS天线9。
四个天线的辐射元件可以完全地设置在便携无线电通信设备的接地面装置上、部分地设置在便携无线电通信设备的接地面装置上或设置在便携无线电通信设备的接地面装置的外部。在该实施方式中，辐射元件置于印刷电路板（PCB）的接地区域中，即对应于接地面装置上的位置。此外，辐射元件可以例如被设置为PIFA、IFA、L天线、多圈环形天线、半环形天线或单极天线。在该实施方式中，BT天线和GPS天线被设置为四分之一波的单极，FM天线设置为电性上小的单极并且NFC天线被设置为电性上小的多圈环。
NFC天线、BT天线、GPS天线和FM天线彼此紧密接近地设置并同时能够工作，其中NFC天线通过第一去耦滤波器馈入并通过第二去耦滤波器接地。FM天线在图2的PCB的右边缘处的点7馈入。FM天线具有沿PCB的顶部边缘的大部分延伸的辐射元件。NFC天线在多圈环的外部分中的点5馈入，并在多圈环的内部分中的点6接地。但是，另选地，针对NFC天线，相反的馈入/接地点是可能的。NFC天线被设置为与FM天线邻近。BT天线在靠近FM天线的馈点7的点8馈入。BT天线的辐射元件朝向主要与FM天线平行的NFC天线延伸。GPS天线在靠近FM天线的馈点7的点10馈入。GPS天线的辐射元件部分地沿PCB的顶部边缘延伸并且部分地在PCB的顶侧上向上面对，使GPS天线在移动电话的说话位置向上辐射。
用于NFC天线馈入和接地的去耦滤波器中的每一个包括用于BT去耦合的串联感应器。该串联感应器优选地具有大约50-100nH的电感。在NFC天线的另选差分馈入中，每个馈入通过去耦滤波器进行馈入。还为了FM去耦合，去耦滤波器优选地包括大约1000nH的另一串联感应器，但是以NFC天线性能为某种代价。
GPS天线9和BT天线2被设置在FM天线3的相反侧，保证了良好的BT-GPS隔离。FM天线3设置在GPS天线9和NFC天线1之间。
四个天线的辐射元件的尺寸（针对高于接地面装置5mm的安装）大约如下：NFC天线25×10mm；FM天线50×1mm；BT天线20×1mm；GPS天线10×5mm。
NFC天线的辐射元件和FM天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约0.5mm。
FM天线的辐射元件和BT天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约2mm。但是，如果BT天线是通过如1-2pF电容器进行高通滤波，则它们之间小于1mm的间隔距离是足够的。
NFC天线的辐射元件和BT天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约5mm。
NFC天线的辐射元件和GPS天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约5mm。
FM天线的辐射元件和GPS天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约2mm。
GPS天线的辐射元件和BT天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约6mm。但是，通过在GPS天线和BT天线之间设置FM天线，实现了可用空间的有效使用。
通过分别彼此接近地设置FM天线、BT天线和GPS天线的馈点7、8和10的优点是可以利用一体的FM、BT和GPS引擎模块。
现在参照图4描述根据本发明第三实施方式的天线构造。
天线构造包括NFC天线1、BT天线11、FM天线3和GPS天线12。
四个天线的辐射元件可以完全地设置在便携无线电通信设备的接地面装置上、部分地设置在便携无线电通信设备的接地面装置上或设置在便携无线电通信设备的接地面装置的外部。在该实施方式中，辐射元件置于印刷电路板（PCB）的接地区域中，即对应于接地面装置上的位置。此外，辐射元件可以例如被设置为PIFA、IFA、L天线、多圈环形天线、半环形天线或单极天线。在该实施方式中，BT天线、GPS天线和FM天线被设置为单极天线，并且NFC天线被设置为多圈环形天线。
NFC天线、BT天线、GPS天线和FM天线彼此紧密接近地放置并同时能够工作，其中NFC天线通过第一去耦滤波器馈入并通过第二去耦滤波器接地。FM天线在图3的PCB的右边缘处的点7馈入。FM天线具有沿PCB的顶部边缘的大部分延伸的辐射元件。NFC天线在多圈环的外部分中的点5馈入，并在多圈环的内部分中的点6接地。但是，另选地，针对NFC天线，相反的馈入/接地点是可能的。NFC天线被设置为与FM天线邻近。BT天线在靠近FM天线的馈点7的点13通过BT/GPS双工器馈入。GPS天线在与BT天线的馈点共同的点13通过BT/GPS双工器馈入。BT天线的辐射元件11朝向主要与FM天线平行的NFC天线延伸。GPS天线的辐射元件12部分地沿PCB的顶部边缘延伸并且部分地在PCB的顶侧上向上面对，使GPS天线在移动电话的说话位置向上辐射。BT天线和GPS天线的辐射元件11和12分别是公共的辐射元件。
用于NFC天线馈入和接地的去耦滤波器中的每一个包括用于BT去耦合的串联感应器。该串联感应器优选地具有大约50-100nH的电感。在NFC天线的另选差分馈入中，每个馈入通过去耦滤波器进行馈入。还为了FM去耦合，去耦滤波器优选地包括大约1000nH的另一串联感应器，但是以NFC天线性能为某种代价。
FM天线3被设置在GPS天线12和NFC天线1之间，以及BT天线11和NFC天线1之间。
四个天线的辐射元件的尺寸（针对高于接地面装置5mm的安装）大约如下：NFC天线25×10mm；FM天线50×1mm；BT天线和GPS天线10×10mm。
NFC天线的辐射元件和FM天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约0.5mm。
FM天线的辐射元件和BT天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约2mm。但是，如果BT天线是通过如1-2pF电容器进行高通滤波，则它们之间小于1mm的间隔距离是足够的。
NFC天线的辐射元件和BT天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约5mm。但是，通过在NFC天线和BT天线之间设置FM天线，实现了可用空间的有效使用。
NFC天线的辐射元件和GPS天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约5mm。但是，通过在GPS天线和NFC天线之间设置FM天线，实现了可用空间的有效使用。
FM天线的辐射元件和GPS天线的辐射元件之间的距离应该是至少大约2mm。
通过分别彼此接近地设置FM天线、BT天线和GPS天线的馈点7和13的优点是可以利用一体的FM、BT和GPS引擎模块。
显然，本发明可以按照多种方式变化。这种变化不被认为是脱离由所附权利要求限定的本发明的范围。如对本领域技术人员明显的是，所有这样的修改旨在被包括在所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种便携无线电通信设备的天线构造，该天线构造包括NFC天线（1）、BT天线（2；11）和FM天线（3），其特征在于
所述NFC天线、所述BT天线和所述FM天线彼此紧密接近地放置并且同时能够工作，其中所述NFC天线通过第一去耦滤波器馈入（5、6）并通过第二去耦滤波器接地（5、6）。
2.根据权利要求1所述的天线构造，其中，所述去耦滤波器均包括串联感应器。
3.根据权利要求2所述的天线构造，其中，所述串联感应器具有大约50-100nH的电感。
4.根据权利要求3所述的天线构造，其中，所述去耦滤波器均包括大约1000nH的电感的另一串联感应器。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的天线构造，该天线构造包括GPS天线（9；12）。
6.根据权利要求5所述的天线构造，其中，所述GPS天线和所述BT天线具有通过双工器馈入（13）的共用的辐射元件（11、12）。
7.根据权利要求5所述的天线构造，其中，所述GPS天线（9）和所述BT天线（2）设置在所述FM天线（3）的相反侧。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的天线构造，其中，所述FM天线（3）设置在所述GPS天线（9；12）和所述NFC天线（1）之间。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的天线构造，其中，所述FM天线（3）沿所述便携无线电通信设备的印刷电路板的边缘设置。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的天线构造，其中，所述FM天线和所述BT天线的馈点被设置为与所述NFC天线的馈点保持距离。
11.一种便携无线电通信设备，其特征在于，该便携无线电通信设备包括根据权利要求1至10中任意一项所述的天线构造。
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