CN103201907A - 天线和包括该天线的移动终端 - Google Patents

Abstract

所提供的是一种能够防止天线辐射特性在移动终端的打开状态、关闭状态以及反向状态中的任何一个下的劣化的天线。所述天线包括：一对天线元件1和2，其被布置成为相互平行的并且面对彼此；连接构件3，其用于在所述一对天线元件1和2的尖端处连接所述一对天线元件1和2以电力地使其短路；以及电源构件4和5，其被电容性地耦合到所述一对天线元件1和2的馈电点以供应电力。

Description

天线和包括该天线的移动终端

技术领域

本发明涉及一种用于接收GPS无线电波的天线，以及一种包括该天线的移动终端。

背景技术

在图1和图2中所示出的可折叠移动终端中，具有显示单元10的显示侧外壳9能够通过铰链11相对于具有操作单元的操作侧外壳8打开(打开状态)。在这种情况下，接收GPS无线电波的天线17常常被布置在显示侧外壳9的尖端处。当导航功能等等与设置在打开状态下的可折叠移动终端一起使用时，这个是用于便于从天空GPS卫星接收无线电波的目的。

如图3中所示，其中当移动终端的外壳8和9两者都被关闭(关闭状态)时位置信息被获取的情形已经获得流行。因此，为了甚至在关闭状态下维持良好的接收状态，GPS天线17被尽可能地远离操作侧外壳8定位。用于尽可能地远离操作侧外壳8来定位GPS天线17的原因是因为操作侧外壳8包括诸如电池或基板之类的许多金属，并且如果外壳8与天线17极接近则这可能使辐射特性劣化。

随着触摸面板的普及，如图4中所示，可在通过旋转显示侧外壳9使得显示单元10被设置以致它能够被用户看见情况下折叠(反向状态)的移动终端已经得到广泛应用。

触摸面板的最近普及已经通过其中移动终端在折叠状态下被使用以便显示单元是可见的情形的增加来实现，并且如图4中所示，具有旋转液晶侧的外壳的机构的移动终端已经得到广泛应用。在这样的反向状态下，天线变得与操作侧外壳极接近，并且这可能在辐射特性方面引起主要劣化。

因此，无论移动终端是处于关闭状态还是反向状态，天线被定位使得离操作侧外壳的均匀距离被维持，从而防止特性的劣化。

然而，这个天线布置有其中辐射特性比在普通的可折叠移动终端(不能够被设置处于反向状态的移动终端)中在更大程度上劣化的问题。

用于移动终端的天线的示例在专利文献1 (JP2003-209482A) 和专利文献2 (JP2009-100362A)中被公开。

引用列表

专利文献1：JP2003-209482A

专利文献2：JP2009-100362A。

发明内容

待由发明解决的问题

如上所述，在能够被设置在关闭状态下(还在反向状态下)同时显示单元被设置为可见的移动终端中，存在处于反向状态的天线的辐射特性的劣化的问题。

因此本发明的目的是提供其中能够在移动终端的打开状态、关闭状态以及反向状态下防止天线的辐射特性的劣化的天线，以及包括所述天线的移动终端。

问题的解决方案

为了实现所述目的，根据本发明，天线包括：一对天线元件，其被布置成为相互平行的并且面对彼此；连接构件，其用于在其尖端处连接所述一对天线元件以电力地使其短路；以及电源构件，其被电容性地耦合到所述一对天线元件的馈电点以供应电力。

为了实现所述目的，根据本发明，移动终端包括前述天线。

发明的有益效果

本发明采用其中两个天线元件被对称地布置，并且即使所述天线元件中的一个与金属极接近也能够维持良好的辐射特性的结构。因为所述天线元件是对称的，所以即使两个天线元件都与金属极接近，也能够维持良好的辐射特性。当被用在移动终端中时，不管移动终端的状态，即，打开状态、关闭状态或反向状态，都能够获得良好的辐射性能。

附图说明

图1是示出了根据本发明的可折叠移动终端的示例的解释性视图。

图2是示出了图1中所示出的移动终端的打开状态的视图。

图3是示出了其中图1中所示出的移动终端被折叠的关闭状态的视图。

图4是示出了其中图1中所示出的移动终端的显示单元旋转的状态的视图。

图5是示出了根据本发明的实施例的天线的透视图。

图6是示出了图5中所示出的天线的六角视图。

图7是示出了包括图5中所示出的天线的移动终端的打开状态的视图。

图8是示出了图5中所示出的移动终端的关闭状态的视图。

图9是示出了图5中所示出的移动终端的反向状态的视图。

图10是示出了处于图7中所示出的打开状态的天线部的放大视图。

图11是示出了处于图7中所示出的打开状态的天线的等效电路的视图。

图12是示出了图11中所示出的等效电路的简化视图。

图13是示出了处于包括图7中所示的实施例的天线的移动终端的关闭状态的天线部的放大视图。

图14是示出了处于图13中所示出的关闭状态的天线的等效电路的视图。

图15是示出了图14中所示出的等效电路的进一步视图。

图16是示出了图15中所示出的等效电路的简化视图。

图17是示出了处于包括本实施例的天线的移动终端的反向状态的天线部的放大视图。

图18是示出了处于图17中所示出的反向状态的天线的等效电路的视图。

图19是示出了处于根据作为与本发明相关的移动终端中的一个的“常规示例1”的移动终端的打开状态的天线布置的视图。

图20是示出了处于图19中所示出的移动终端的关闭状态的天线布置的视图。

图21是示出了处于图19中所示出的移动终端的反向状态的天线布置的视图。

图22是示出了处于图19中所示出的打开状态的天线布置的模拟模型的视图。

图23是示出了处于图20中所示出的关闭状态的天线布置的模拟模型的视图。

图24是示出了处于图21中所示出的反向状态的天线布置的模拟模型的视图。

图25是示出了处于根据作为与本发明相关的移动终端中的另一个的“常规示例2”的移动终端的打开状态的天线布置的视图。

图26是示出了处于图25中所示出的移动终端的关闭状态的天线布置的视图。

图27是示出了处于图25中所示出的移动终端的反向状态的天线布置的视图。

图28是示出了处于图25中所示出的打开状态的天线布置的模拟模型的视图。

图29是示出了处于图26中所示出的关闭状态的天线布置的模拟模型的视图。

图30是示出了处于图27中所示出的反向状态的天线布置的模拟模型的视图。

图31是示出了为在根据“常规示例1”的移动终端的打开状态下的模拟结果的阻抗和回波损耗的视图。

图32是示出了为在根据“常规示例1”的移动终端的关闭状态下的模拟结果的阻抗和回波损耗的视图。

图33是示出了为在根据“常规示例1”的移动终端的反向状态下的模拟结果的阻抗和回波损耗的视图。

图34是示出了为在根据“常规示例2”的移动终端的打开状态下的模拟结果的阻抗和回波损耗的视图。

图35是示出了为在根据“常规示例2”的移动终端的关闭状态下的模拟结果的阻抗和回波损耗的视图。

图36是示出了为在根据“常规示例2”的移动终端的反向状态下的模拟结果的阻抗和回波损耗的视图。

图37是示出了为在根据实施例的移动终端的打开状态下的模拟结果的阻抗和回波损耗的视图。

图38是示出了为在根据实施例的移动终端的关闭状态下的模拟结果的阻抗和回波损耗的视图。

图39是示出了为在根据实施例的移动终端的反向状态下的模拟结果的阻抗和回波损耗的视图。

图40是示出了根据“常规示例1”的移动终端与根据“常规示例2”的移动终端之间的特性的比较的视图。

图41是示出了本发明的移动终端在根据“常规示例1”的移动终端与根据“常规示例2”的移动终端之间的比较中的效果的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考图对本发明的实施例进行描述。图5是示出了根据本发明的实施例的天线的透视图。图6是示出了图5中所示出的天线的六角视图。

参考图5和6，根据本发明的天线基本上包括两个元件，即，天线元件1和天线元件2。这对天线元件1和2通过连接待被电力地短路的构件3而被连接在其尖端处。

包括构件4和5的T形电源单元被粗略地布置在天线元件1和2的中心(馈电点)。构件5是电源构件，而构件4是被连接到未示出无线单元的连接构件。

间隙6和7产生在天线元件1及2和电源构件5之间。天线元件1及2和电源构件5经由间隙6和7而被电容性地耦合到彼此以供应电力。

这对天线元件1和2包括矩形平板部分和在该平板部分的尖端处的弯曲部分(1w, 2w)。平板部分通过连接构件3以特定间隔连接为相互平行的并且面对彼此。因此，天线元件1和2是相互线性地对称的。连接构件3在位于天线元件1和2的尖端处的弯曲部分1w和2w的尖端处连接天线元件1和2。

天线元件1和2具有平板形状。然而，天线元件1和2不限于这些形状。例如，能够采用杆形状或U形状。弯曲部分1w和2w定义了天线元件的有效长度。天线元件的有效长度相对于更大量的弯曲部分是成比例地较长的，并且对应频率是较低的。相反地，天线元件的有效长度相对于较小量的弯曲部分是成比例地较短的，并且对应频率是较高的。因此，如果接收频率能够仅由平板部分来支持，则弯曲部分1w和2w是不必要的。

在实施例中，弯曲部分被形成为接收GPS无线电波，从而对GPS频率做出响应。

不限于所示出的示例(粗略地在天线元件的中心)，包括构件4和5的电源单元的位置能够被设置更靠近连接构件3。然而，这种情况是不希望的，因为天线辐射特性劣化。

在根据实施例如此配置的天线中，当天线元件中的一个与金属极接近时，这个天线元件和金属被电容性地耦合到彼此以减少其间的电位差。当金属在GND(接地)电位时，与金属极接近的天线元件还被设置为等于GND电位。因此，天线元件作为由连接元件3接地的倒F型天线GND来操作。

因为电源构件5与天线元件1和2之间的间隙6和7的存在，所以电源构件5以及天线元件1和2被短路，从而防止了天线元件长度的改变并且将电力供应给天线元件1和2的馈电点。

因此，即使所述天线元件中的一个与金属极接近，也能够维持良好的辐射特性。因为天线元件是对称的，所以即使两个天线元件都与金属极接近，也能够维持类似的辐射特性。

在图5和6中所示出的天线中，构成天线元件1和2的金属导体被三维地布置，并且精确度对于部件之间的间隙来说是必须的。作为天线制造方法，能够适当地使用由树脂整体地形成金属板的制造方法或将金属簿膜印刷在由芯片天线所表示的介电体上的制造方法。

图7示意性地示出了其中根据图5和6中所示出的实施例的天线被用于移动终端的示例。在图7中，与图5、6以及2中所示出的那些类似的部分由类似的附图标记来表示。

操作侧外壳8和具有液晶显示单元10的显示侧外壳9由铰链11连接。如图8中所示，显示侧外壳9被构造成可由旋转单元12旋转。这是移动终端的通用配置中的一个。

当根据本实施例的天线位于这样的移动终端的显示侧外壳9的尖端处时，天线元件1和2被设置处于示出的位置关系。具体地，天线被收容在外壳中以致在显示侧外壳9的尖端处，相互平行的天线元件1和2的纵向方向能够平行于与外壳9的纵向方向正交的方向。

图8示出了图7中所示出的移动终端的折叠状态(关闭状态)。天线元件1被设置在最接近于包括诸如电池或基板之类的许多金属的操作侧外壳8的位置，即，大的电容性耦合的位置。这时，天线元件2被设置在离操作侧外壳8最远的位置，即，具有最好辐射特性的位置。

图9示出了其中图7中所示出的移动终端被折叠以致液晶显示单元10对于用户而言是可见的反向状态。在这种状态下，天线元件2被设置在最接近于操作侧外壳8的位置，即，具有大的电容性耦合的位置。另一方面，天线元件1被设置在离操作侧外壳8最远的位置，即，具有最好辐射特性的位置。

接下来，将描述根据本实施例的移动终端当它像图7至9中所示出的那样被使用时的操作。图10示出了在移动终端的打开状态下通过提取主要金属部分所放大的天线3的部分。在天线13周围的金属是显示侧外壳的显示单元10和基板9。这些不会大大地影响天线特性。

图11示出了处于打开状态的天线的等效电路。该天线的配置与图5中所示出的配置类似，天线元件1和2通过连接构件3来连接，并且电力通过作为连接构件的电源单元4来供应。由于电容性耦合，电源单元4与天线元件1和2之间的间隙由电容器6和7来等效地表示。图11中所示出的等效电路能够被简化为图12中所示出的电路。这是倒L型天线(或T形)电路。因此，天线的操作与倒L型天线的操作类似。

图13示出了处于外壳的关闭状态的主要金属部分。在天线的放大视图中，在根据本发明的天线13周围的金属是显示侧外壳的基板9、操作侧外壳的基板8以及显示单元10。在关闭状态下显示单元10位于显示侧外壳的基板9与操作侧外壳的基板8之间。在关闭的状态下，天线元件2和操作侧外壳的基板8彼此非常靠近，因此他们被电容性地耦合。

图14示出了等效电路。在图14中，电容器14表示天线元件2与操作侧外壳的基板8之间的电容。因为天线元件2和操作侧外壳的基板8彼此非常靠近，所以电容器14的电容值是非常大的，并且可以近似为0Ω。因此，等效电路可以是如图15中所示。

图15中所示出的等效电路能够被简化为图16中所示出的电路。这是倒F型天线电路。因此，根据本发明的天线在外壳的关闭状态下作为倒F型天线来操作。

图17示出了处于外壳的反向状态的主要金属部分。它是接近操作侧外壳的基板8的天线元件1。除这个之外，该布置与在关闭状态的情况下的布置类似，由此描述将被省略。因此，因为等效电路如图18中所示，所以像在关闭的状态的情况下那样，天线在外壳的反向状态下还作为倒F型天线来操作。

根据本发明的天线1采用其中布置了两个天线元件，并且甚至当所述天线元件中的一个与金属极接近时也能够维持良好的辐射特性的结构。因为天线元件平行面对彼此并且是对称的，所以天线元件两者都与金属极接近，能够维持良好的辐射特性。当被用在移动终端中时，不管移动终端的状态，即，打开状态、关闭状态或反向状态，都能够获得良好的辐射特性。

将通过参考电磁模拟器的模拟结果来描述本发明的效果。在这种情况下，图10、13以及17示出了根据用于模拟的本发明的天线的打开状态、关闭状态以及反向状态的模拟模型。

模拟模型假定用于比较的常规终端是两个类型，即“常规示例1”和“常规示例2”。“常规示例1”属于与正常的可折叠移动终端(其中显示侧外壳不旋转的类型)的天线布置类似的天线布置。“常规示例1”属于作为“常规示例1”在劣化方面的改进的当前模型的天线布置。

图19至21示出了处于根据“常规示例1”的打开状态、关闭状态以及反向状态的天线布置，并且图22至24示出了其模拟模型。

图25至27示出了处于根据“常规示例2”的天线的打开状态、关闭状态以及反向状态的天线布置，并且图28至30示出了其模拟模型。

除了天线元件之外根据“常规示例1”和“常规示例2”的天线在配置方面与图7至10、13和17中所示出的天线类似，并且因此描述将被省略。根据“常规示例1”的天线元件15和根据“常规示例2”的天线元件16彼此在形状上略微地不同，这是要和共振频率相配的调整的结果，由此对辐射特性的相对质量没有影响。为了易于比较，模拟被调整以便能够在外壳的打开状态下总是获得最好的辐射效率。

图31至33分别示出了在“常规示例1”中的外壳的打开状态、关闭状态以及反向状态下的阻抗和回波损耗。标记(三角形1)被设置为用于GPS的1575.42 MHz。如上所述，在外壳的打开状态下(图31)，回波损耗等于或小于-10 dB，意味着良好特性。然而，在关闭状态下(图32)，因为天线与操作侧外壳极接近，所以阻抗漂移发生了，从而使回波损耗劣化。在反向状态下(图33)，因为天线和操作侧外壳彼此最为接近，所以回波损耗大大地劣化。

对于属于作为在反向状态下“常规示例1”在劣化方面的改进的天线布置的“常规示例2”，图34至36分别示出了模拟结果。在外壳的打开状态下(图34)，回波损耗等于或小于-10 dB，意味着良好特性。在“常规示例2”中，在关闭的状态和反向状态下，天线元件被设置在其中天线元件与操作侧外壳之间的距离是相等的位置处。因此，回波损耗在关闭状态(图35)与反向状态(图36)之间是几乎相等的。虽然在“常规示例1”的反向状态下的显著劣化被大大地矫正了，但是在关闭状态下，因为天线元件与操作侧外壳之间的较短距离，劣化比在“常规示例1”中的更大。

图37至39分别示出了根据本发明的天线的模拟结果。在外壳的打开状态下(图37)，回波损耗等于或小于-10 dB，意味着良好特性。回波损耗在关闭状态(图38)与反向状态(图39)之间是相等的，并且获得了好于“常规示例1”和“常规示例2”的值的值。

图40和41示出了在天线辐射效率方面的相应模拟结果。图40示出了“常规示例1”与“常规示例2”之间的比较。参考图40，虽然在“常规示例1”的反向状态下的显著劣化在“常规示例2”中被防止了，但是在关闭状态下，与“常规示例1”相比较在“常规示例2”中回波损耗劣化了约3 dB。

图41示出了本发明与“常规示例1”、“常规示例2”之间的天线的比较。在根据本发明的天线中，在关闭状态下，获得了几乎等于“常规示例1”的辐射效率的辐射效率。在反向状态下，获得了几乎等于在“常规示例1”的关闭状态下的辐射效率的辐射效率。

根据本发明，甚至当操作侧外壳填充有诸如电池、基板或补强板之类的许多金属时，也能够获得令人满意的辐射特性。因为本发明的设备不同于常规移动终端，因此没必要防止天线免受操作侧外壳的金属，所述操作侧外壳当被折叠时面对位于显示侧外壳中的天线。结果，补强板能够被布置直到操作侧外壳的尖端，并且能够实现比照惯例更强的移动终端。

已经通过以GPS天线为例描述了本实施例的移动终端。然而，能够通过改变元件形状或电源单元的位置容易地改变对应频率。因此，本实施例的移动终端能够被用作为诸如蓝牙(注册商标)或无线LAN之类的其他频率区的天线，并且能够期望与GPS的效果类似的效果。

对于根据本发明的天线的制造方法，天线元件和电源单元的馈电点之间的间隙必须是固定的，并且1 mm 或更小的高准确度是必须的。因此，本实施例和由树脂整体地形成金属导体的制造方法的示例有关。然而，能够实现形状典型地为芯片天线的天线，其中金属薄膜被沉积在介电体上。进一步地，天线元件与电源单元之间的间隙能够用芯片部件来代替。在这种情况下，天线可以被制造为基板天线。

作为天线元件的形状，除平板形状之外，还能够使用杆形状。为了电容性地耦合天线元件和GND (接地)部分以在移动终端的折叠状态(关闭状态或反向状态)下将天线作为GND来操作，平面(包括平板形状)天线元件被期望地使用，以便与该终端的GND表面(基板表面)平行的表面能够被扩大以促进电容性耦合。

本发明针对倒F型天线的操作。通常，考虑到倒F型天线的平面元件配置，平面天线元件是更令人期待的。

已经对本发明的实施例进行了描述。然而，本发明不限于实施例。在不背离本发明的范围的情况下，能够对本发明的配置和细节做出对于本领域的技术人员而言可理解的各种改变。

本申请要求2010年11月17日提交的日本专利申请No. 2010-256375的优先权，其通过引用从而整体地结合在本文中。

附图标记

1、2：天线元件

1w、2w：弯曲部分

3：连接构件

4：连接构件

5：电源构件

6、7：间隙

8：操作侧外壳

9：显示侧外壳

10：显示单元

11：铰链

12：旋转单元

13：天线。

Claims (7)

1.一种天线，其包括：

一对天线元件，其被布置成为相互平行的并且面对彼此；

连接构件，其用于在所述一对天线元件尖端处连接所述一对天线元件以电力地使其短路；以及

电源构件，其被电容性地耦合到所述一对天线元件的馈电点以供应电力。

2.根据权利要求1所述的天线，其中，在所述电源构件与所述一对天线元件中每个的所述馈电点之间存在预定间隙。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的天线，其中，所述一对天线元件包括平板元件，并且所述平板元件被布置成为相互平行的并且面对彼此。

4.一种移动终端，其包括：

根据权利要求1至3中任一项所述的天线。

5.根据权利要求4所述的移动终端，其中，显示侧外壳可相对于操作侧外壳折叠，并且在所述显示侧外壳的尖端处，所述天线的天线元件被收容以便其纵向方向能够与所述显示侧外壳的纵向方向正交。

6.根据权利要求5所述的移动终端，其中，当所述显示侧外壳在其中显示单元相对于所述操作侧外壳对于用户而言是不可见的状态下被重叠时，更靠近所述操作侧外壳的所述一对天线元件中的一个被设置处于接地状态。

7.根据权利要求5所述的移动终端，其中，当所述显示侧外壳在其中显示单元相对于所述操作侧外壳对于用户而言是可见的状态下被折叠时，更靠近所述操作侧外壳的所述一对天线元件中的一个被设置处于接地状态。

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