CN1100358C - 具有高天线效率的一种无线电话机 - Google Patents

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Abstract

一种无线电话机，最好用在蜂窝式电信中，包括一个设备机壳(20)和至少一个天线(21)，该天线安装在设备机壳上或与该设备机壳连接，用于通过在一给定波长范围内发射和接收射频电磁波来执行无线电话机的无线通信。一个电流减弱装置安装在天线(21)和无线电话机的一个侧面(23)之间，该侧面在正常使用期间面对用户(1)。该装置具有导电性，也具有介电性，以减少或消除出现在天线与所述无线电话机侧面之间的设备机壳内和/或其上的电流。

Description

具有高天线效率的一种无线电话机
技术领域
本发明涉及一种无线电话机，最好用在蜂窝式电信中，包含一个设备机壳和至少一个天线，该天线安装在设备机壳之上或与设备机壳连接用于通过在一给定波长范围内发射和接收射频电磁波来执行无线电话机的无线通信。
现有技术说明
在最近十年间上述技术领域已经成为一个发展非常迅速的主题。由于便携移动电话机已经变得更紧凑和实用，它已经获得普及，今天移动电话机在许多国家已被大部分人所使用。
伴随今天的紧凑和低重量移动电话机的一个问题是信号减弱，该减弱发生在通话期间是由于移动电话机天线位于靠近用户身体尤其是手和头引起的。主要因为反射和吸收损耗，身体和天线近场之间的相互作用通常将引起天线性能恶化。天线和用户之间的距离越短，信号减弱变得越大。这意味着同时实现对良好天线效率的要求和物理上的紧凑性及坚固性要求是困难的。
除了较长的半波长型天线外，或作为替代物，现代移动电话机经常使用四分之一波长型天线。四分之一波长型天线具有尺寸紧凑和坚固的优点，特别是在以一个螺旋天线实现时。四分之一波长型天线的一个特征是在移动电话机的机壳内和/或机壳上产生电流。由于机壳具有导电性，因为实际的原因用金属或镀金属塑料生产机壳，该机壳电流自身产生电磁场，由于上述的与用户相互作用引起天线效率减弱。
需要高的天线效率不仅是因为要改善通信质量，如增加信噪比，也是因为要提供低功利消耗从而延长使用时间和减少产生的热量。为改善天线效率使天线和用户头之间距离最大是以前公知的。在JP-A-7212822和EP-A-0689297中给出了一个例子，其中天线被安放在移动电话机一个长侧面的顶部，而扬声器和送话器被安放在移动电话机的一个相反长侧面。这样，电话机往往是这样握着的即有扬声器和送话器的长侧面接触用户的头，而有天线的长侧面相对远离用户。
DE-A-4300705公开了一种便携电话机，其中安装了一个导电板作为防止在电话机机身产生高频电流的虚拟接地板。
此外，在移动电话机上装备屏蔽、吸收和反射电磁辐射的装置是公知的。这种装置可沿天线面对用户的一侧安放，并安放在电话机机壳上或内部。在US-A-5493704、US-A-5335366、WO95/31048和JP-A-7123463中公开了过去所知的这种类型无线电话机的例子。
发明概述
本发明的主要目的是通过减少电能损耗和使天线与用户之间的相互作用最小来提供一种天线高效率的无线电话机，而不限制获得尺寸紧凑和天线适于通信的无线电话机的可能性。
本发明某些实施例的另一个目的是为紧凑的无线电话机提供用于显示器和小键盘的大空间。
上述主要目的是由最好是用于蜂窝电信的无线电话机获得的，该电话机包含一个设备机壳和至少一个天线，该天线安装在设备机壳上或与机壳连接，通过在某个波长范围发射和接收射频电磁波来进行无线电话机的无线通信，其中在天线与无线电话机的侧面之间安装一个电流减弱装置，无线电话机通常与用户人体接触，安装的电流减弱装置具有导电性也具有介电性以减少或消除出现在天线与所述无线电话机侧面之间的设备机壳内和/或其上的电流。
本发明优选实施例由后面的从属权利要求限定。
附图简要说明
下面将参照附图更详细地描述本发明，在附图中
图1为根据现有技术的便携无线电话机的正视图。
图2为根据图1的现有技术无线电话机的侧视图。
图3图示了根据图1和2的无线电话机的使用。
图4为根据本发明优选实施例的便携无线电话机的正视图。
图5为根据图4的无线电话机的侧视图。
图6为根据图4和5的无线电话机上部分的透视图。
图7图示了电流减弱装置，该装置安装在根据本发明的无线电话机中。
图8图示了根据本发明的无线电话机的使用。
发明的详细说明
作为介绍，在使用常规设计的典型无线电话机时参照图1至3来讨论上面描述的问题和缺陷。已知的无线电话机包含一个机壳10、一个天线11、一个电池12、一个扬声器14、一个送话器15、一个显示器16和一个小键盘17。天线11被安放在无线电话机顶部并可是一个四分之一波长天线，从而提供了尺寸紧凑的优点。扬声器14被安放在无线电话机的正面13上，送话器15也同样，由此限制了小键盘17和尤其显示器16的可用空间。
根据图3无线电话机往往被用户用于与世界其它地方的无线通信。在通话进行期间无线电话机的正面13与用户头部接触。这样，由于上述设计的原因天线11与头1之间的距离d相当短，因此引起信号减弱，这是不可忽略的而相反是相当大的。现实中距离d可短到大约10mm。在天线11为四分之一波长型天线的情况下，由于如上所述在机壳中产生了电流的原因此问题更加严重。
图4中表示了根据本发明优选实施例的一个无线电话机的正视图。图5表示无线电话机的侧视图，和图6为无线电话机上部的透视图。此无线电话机包含一个设备机壳20，在其顶部安放了一个天线21。该天线21具有本身为公知的设计，最好是四分之一波长型设计，和位于靠近设备机壳20的第一长侧面。设备机壳包括适当的材料，如金属或镀金属塑料，除了其它许多东西外，其目的是保护无线电话机内部器件不受外部影响、为用户提供一个方便的“把手”和作为其它器件的机壳。此外，无线电话机包含本身是公知的一个显示器26和一个小键盘27，它们被安放在无线电话机的正面。在无线电话机的后部安放了一个电池22，如在图5中用虚线所表示的。
不象上面描述的常规设计，根据优选实施例的扬声器24被安放在无线电话机的第二长侧面23，送话器25也一样。第二长侧面23位于安装了天线21的第一长侧面的反面。送话器25被安装在可由无线电话机伸出的一个鞭状元件28的尾端。在通话期间当用户手持无线电话机对着头时，根据图8此种布局在天线21与用户1之间提供了一个相当长的距离d。该布局具有特别提供给显示器26一个更大区域的额外优点。显示器26可作得至少象两个根据图1至3的常规电话机显示器16那样大，因而提供了关于用户友好性的重要优点。除具有更多和/或更长的文字行或更大的字符尺寸的可能性外，显示器可能是图形类的而非只是字符型的。
本发明的最重要特征是电流减弱装置被安装在设备机壳20上的无线电话机天线21与所述第二长侧面23之间。该装置的目的是减少或消除出现在设备机壳中的机壳电流以便使电能损耗最小。否则，这种机壳电流会经常发生，尤其在天线是四分之一波长时。根据本发明的优选实施例，电流减弱装置由一个四分之一波长板组成，包含具有近似L形截面的一个金属或其它导电材料元件30(参照图4和7)。在元件30上部和设备机壳20的下部之间形成一个缝隙。
在图7中图示说明了四分之一波长板。该板具有在一定频率范围对电流i起带阻滤波器作用的特性特征。如果长度L对应于天线发射信号载频波长的四分之一，当四分之一波长天线产生的电流流过该板时，在四分之一波长板中将发生驻波现象。由于驻波，阻抗变得几乎无限大，因而多少完全切断了电流。在图7的上部图示说明了电流分布图，从中看出电流幅度i沿四分之一波长板纵向变得越来越弱并在四分之一波长板远端(图中最右端)几乎完全消失。
在如GSM的移动电信系统中使用900MHz附近的载频，其对应的四分之一波长稍长于8cm。可是，在现代无线电话机的设备机壳上或机壳内安放8cm长四分之一波长板明显地不适合，因为这将严重限制了设备紧凑设计的可能性。因而根据本发明优选实施例在缝隙中安放一个电介质元件31，该元件形成于金属元件30上部与设备机壳下部之间。电介质元件31具有相对介电常数εr，其大于1，和因此金属元件30的长度L可明显减小并在要求的上述波长范围内具有保留的电流减小效果。更明确地，必要的长度L按照下列公式减少了( )倍， l = λ / 4 ϵ r
在此λ代表给定载波的波长。
根据优选实施例电介质元件31具有相对介电常数εr≈10，获得L≈2.6cm。
电流减弱装置30、31可安放在设备机壳20的顶部，如图所示，或模铸在机壳中。
根据优选实施例采取进一步措施以便减弱不必要的机壳电流。因此，无线电话机(在无线电话机的正常使用中面对或接触用户面颊的一侧)的长侧面23可覆盖一层能减弱机壳电流的材料32。最好用类似ECCOSORB的复合材料，该材料可从格瑞思电子材料GraceE1ectronic Materials(Grace N.V.)，Nijverheidsstraat 7，2260Westerlo，Belgium购买。此材料族性能本身在各种微波应用中是公知的，因而在此对其不作更详细的描述。作为外层32的一种替换电流减弱材料可与机壳的塑料材料合为一体。
总之，根据上述优选实施例获得的无线电话机，其包含a)用于减弱机壳电流的装置30、31，b)扬声器24和送话器25位于无线电话机的长侧面23的布局，c)在所述长侧面的一层电流减弱材料32，得到的这种无线电话机其中天线21与用户1之间的距离d最大和使电能损耗最小。这样提供了改善天线效率、高信噪比和减少电池消耗的优点。此布局还有另外的改善通信性能(天线与用户之间的相互作用最小)和改善用户友好性(一个大的和信息丰富的显示器)的优点。
上面以优选实施例的方式对本发明进行了描述。所公开的内容仅具有说明的目的而不具有限制的目的。相反，可在本发明保护范围内以多种方式实现本发明，如附加的独立权利要求所限定的。

Claims (7)

1.一个无线电话机，用于蜂窝电信，包含一个设备机壳(20)和至少一个天线(21)，该天线安装在设备机壳上或与机壳连接通过在某个波长范围发射和接收射频电磁波来进行无线电话机的无线通信，特征在于
在机壳(20)上天线(21)与无线电话机的一个侧面(23)之间安装了一个电流减弱装置(30，31)，该侧面在正常使用期间面对用户(1)，所述电流减弱装置具有导电性以及介电性以减少或消除出现在在天线(21)与无线电话机所述侧面(23)之间的设备机壳(20)内和/或其上的电流。
2.根据权利要求1的一个无线电话机，特征在于电流减弱装置是一个四分之一波长板(30，31)。
3.根据权利要求2的一个无线电话机，特征在于四分之一波长板包含一个基本上为L形截面的金属元件(30)，在金属元件(30)上部与机壳(20)下部之间形成一个缝隙。
4.根据权利要求3的一个无线电话机，特征在于介电性元件(31)被安放在所述缝隙内。
5.根据权利要求4的一个无线电话机，特征在于金属元件(30)的长度L和介电性元件(31)的相对介电常数εr的选择满足 l = λ / 4 ϵ r ，在此λ代表所述波长范围的一个波长。
6.根据前面权利要求之一的一个无线电话机，特征在于面对用户(1)的侧面(23)被一层能减弱出现在机壳内和/或上的电流的材料所覆盖。
7.根据权利要求1的一个无线电话机，特征在于面：安装在无线电话机第一长侧面(23)上的一个扬声器(24)和一个送话器(25)；安装在无线电话机相对的第二长侧面上、较高侧面上或较低侧面上的一个天线(21)；和安装在无线电话机的与所述侧面不同的另一面的最好是正面的一个显示器(26)和一个小键盘(27)。
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