CN1127810C - 便携式电话机 - Google Patents

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Abstract

本发明的便携式电话机是可与无线外部接口装置(34)进行无线通信的便携式电话机，其至少包括含有矩形接地用金属层(60a)的叠层衬底(60)、配置在金属层(60a)的对角线(L)的一端(La)上的电话用天线(41)和配置在离对角线(L)的另一端(La)的距离为电话用发送信号(Tx)的波长(λ)的1/4的位置(A)上的无线外部接口用天线(1)。

Description

便携式电话机
技术领域
本发明是涉及便携式电话机，特别是涉及可与无线外部接口装置进行无线通信的便携式电话机。
现有技术
如图7所示，近年来，有人提出下列技术，即，在便携式电话机31和其他的数字设备34(如图中的个人电脑)上分别设置无线外部接口装置33，34，使通过无线通讯在两个设备之间发送和接收数据成为可能。本文中的便携式电话机31，是利用1.95GHz频带发送、2.14GHz频带接收的W-CDMA方式，在无线外部接口装置33、34之间，以2.45GHz(ISM)频带，传送和接收数据。
图8示出便携式电话机31的结构框图。如图8所示，便携式电话机31，配置有电话用天线41、无线外部接口用天线42、匹配电路43、44、电话用高频电路45、无线外部接口用高频电路46、电话用基带电路47和无线外部接口用基带电路48。
天线41，用来发送和接收电话的发送信号Tx及接收信号Rx。天线42用来接收和发送无线外部接口用的接收、发送信号TRx。
匹配电路43，如图9所示，包括线圈51、电容器52、电容器53。线圈51被连接在天线41的底端41a和电话用高频电路45的输入/输出节点45a之间。电容器52、53分别被连接在天线底端41a及输入/输出节点45a与接地电压GND线之间。匹配电路43使天线41和高频电路电路45之间匹配，以提供信号Rx，Tx的高效输入/输出。
匹配电路44，如图10所示，包括线圈54、电容器55、56。线圈54被连接在天线42的底端42a和无线外部接口用高频电路46的输入/输出节点46a之间。电容器55、56分别连接在天线底端42a及输入/输出节点46a与接地电压GND线之间。匹配电路45使天线42和高频电路46之间匹配，以提供信号TRx的高效输入/输出。
电话用高频电路45，按照电话用基带电路47产生的基带信号调制载波信号，以产生发送信号Tx。信号Tx经由匹配电路43和天线41被发送到电话基站。电话用高频电路45解调由天线41和匹配电路43所给的接收信号Rx，以产生给到电话用基带电路47的基带信号。
无线外部接口用高频电路46，按照无线外部接口用基带电路48产生的基带信号，调制载波信号，以产生发送信号TRx。信号TRx经由匹配电路44和天线42被发送到另一个无线外部接口装置34。无线外部接口用高频电路46，解调由天线42及匹配电路44所接收的信号TRx，以产生给到无线外部接口用基带电路48的基带信号。
电话用基带电路47，基于从电话用高频电路45提供的基带信号，产生接收数据。通话时，基于这个接收数据生成声音，并将声音传给便携式电话机用户。另外，电话用基带电路47，按照基于便携式电话机用户的声音产生的发送数据，生成基带信号，并将基带信号供给电话用高频电路45。根据便携式电话机31用户的指示，接收数据及发送数据被传输到无线外部接口用基带电路48。
无线外部接口用基带电路48，基于由无线外部接口用高频电路46所提供的基带信号，生成接收数据。无线外部接口用基带电路48，基于来自电话用基带电路47的数据，生成基带信号并提供给无线外部接口用高频电路46。
下面对本便携式电话机31的操作进行说明。在正常通话时，通过匹配电路43，将由天线41接收的信号Rx提供给电话用高频电路45，再由高频电路45变换成基带信号。由电话用基带电路47，将该基带信号变换成受话数据，把接收了的受话数据变换成声音，传给用户。而且，用户的声音被变换成送话数据，送话数据由电话用基带电路47变换成基带信号。该基带信号由电话用高频电路45变换成发送信号Tx，发送信号Tx通过匹配电路43及天线41，发送给基站。
而且，将便携式电话机31接收的数据(图像数据、音乐数据、邮件等)发送给个人电脑32时，由天线41所接收的信号Rx，经匹配电路43、电话用高频电路45、电话用基带电路47、无线外部接口用基带电路48及无线外部接口用高频电路46变换成信号TRx，该信号TRx通过匹配电路44及天线42发送给个人电脑32的无线外部接口装置43。
而且，在将个人电脑32所存储的数据发送给便携式电话机31时，存储在个人电脑32的数据，由无线外部接口装置34变换成信号TRx，发送给便携式电话机31的无线外部接口33。天线42接收的信号TRx，由无线外部接口用高频电路46以及无线外部接口用基带电路48，变换成为接收数据，并存储到包含在基带电路48内的存储部。接收数据，根据便携式电话机31的用户的指令，由电话用基带电路47及电话用高频电路45，变换成发送信号Tx，该信号Tx通过匹配电路43及天线41，发送给基站。
作为这样的无线外部接口装置33的实际装配方法，有将接口装置33和便携式电话机放在分开的外壳中，再机械地将它们连接起来的方法，还有将其安装在便携式电话机蓄电池的背面等的各种方法。
然而，如图11所示，将来预想会采用把图8所示的部分装配到一块衬底60上的方法。图11中，在矩形的衬底60表面的中央部配置电话用基带电路47，在其一侧配置电话用高频部+匹配电路61，使天线41的底端与电话用高频部+匹配电路61相连接。另外在电话用基带电路47的另一侧配置无线外部接口用基带部+高频部+匹配电路62及天线42。
衬底60，是至少包含接地用金属层60a、绝缘层以及布线层的叠层衬底。如图12所示，接地用金属层60a，同衬底60一样为矩形。在金属层60a的1条对角线的一端与天线41底端之间连接振荡器65。该振荡器65，被设置在图8中的电话用高频电路45的内部，确切地讲，是通过匹配电路43等连接到天线41的底端。
这时，如图12中的曲线所示，在金属层60a上有高频电流流动，天线41和42之间产生耦合。这样，在2个天线41和42之间产生耦合时，将会发生下述故障。
也就是如图13所示，无线外部接口装置33、34的发送信号TRx，以2.45GHz为中心，包含有宽频带的噪音成分，这种噪音成分也将波及便携式电话机31的接收频带(2.14GHz带)。因此，这种噪音成分由于被天线41所接收，从而使便携式电话机31的接收灵敏度下降。
而且，由于天线41和42相接近，所以在基于天线41的接收和基于天线42的发送同时进行时，来自天线42的信号TRx，将比天线41的原有的接收信号Rx的电平还高。由此，包含在电话用高频电路45中的低噪音放大器(LNA)的放大特性将饱和，由此引起灵敏度下降。以上的内容对无线外部接口装置33也是一样。
发明内容
本发明是以提供高灵敏度的便携式电话机为目的。
本发明的目的是通过提供下述便携式电话机来实现的，即该便携式电话机可与无线外部接口装置进行无线通信，并至少包括矩形的含有接地用金属层的叠层衬底；设置在叠层衬底一角的第1天线；形成在叠层衬底表面的第2天线；形成在叠层衬底表面，并通过第1天线进行电话用信号的发送/接收的第1发送/接收电路；形成在叠层衬底表面，并通过第2天线进行无线外部接口用信号的发送/接收的第2发送/接收电路，其中第2天线在连接设置有第1天线的叠层衬底的一角和与其相对角的对角线上，被设置于从相对角开始距离为电话用发送信号波长的1/4的位置。
本发明的主要优点在于，由于第2天线被配置在叠层衬底表面上第1和第2天线之间耦合最弱的位置上，所以能够将由第1和第2天线之间的干扰而导致的灵敏度的下降控制在小的程度，从而，能够提供高灵敏度的便携式电话机。
理想的是，第2天线是设置在一个矩形区域里，该矩形以从相对角开始距离为电话用发送信号波长的1/4处为中心，其短边约为电话用发送信号波长的1/20，其长边约为电话用发送信号波长的1/10，且其长边平行于对角线。在这个区域里第1和第2天线之间的耦合与叠层衬底的角落相比，将减弱10分贝左右。
更理想的是，第2天线是由在电介质上形成的螺旋状或蛇曲线状的天线导体所构成的片状天线。在这种情况下，在叠层衬底上可以很容易地构成第2天线。
更理想的是，在第1天线和第1发送/接收电路之间，还设置一谐振电路，该谐振电路用于衰减由第1天线所接收的无线外部接口用信号。这样可以衰减从第2天线发送，由第1天线接收的无线外部接口用信号，从而能够将由第1和第2天线之间的干扰而导致的灵敏度的下降控制在更小的程度。
更理想的是，在第2天线和第2发送/接收电路之间，还设置一谐振电路，该谐振电路用于衰减由第2天线所接收的电话用发送信号。这样可以衰减从第1天线发送，由第2天线接收的电话用发送信号，从而能够将由第1和第2天线之间的干扰而导致的灵敏度的下降控制在更小的程度。
附图说明
图1示出本发明实施方式1的便携式电话机主要部分的图。
图2示出图1所示的在接地用金属层上流动的高频电流的波阵面图。
图3示出图2所示的接地用金属层的电场强度图。
图4示出图2所示的接地用金属层及其周边的电场强度分布的计算结果图。
图5示出本发明实施方式2的便携式电话机的匹配电路10的结构电路框图。
图6示出在图5说明的便携式电话机的匹配电路20的结构电路框图。
图7是为说明现有的便携式电话机使用方法的斜视图。
图8示出图7所示的便携式电话机的结构框图。
图9示出图8所示的匹配电路43的结构电路框图。
图10示出图8所示的匹配电路44的结构电路框图。
图11示出图7所示的便携式电话机的内部结构图。
图12是图7所示的便携式电话机问题点的说明图。
图13是为说明图7所示的便携式电话机问题点的频谱图。
实施方式
实施方式1
图1示出了本发明实施方式1的便携式电话机的主要部分，是用来与图12对比的图。
在图1的便携式电话机中，在矩形金属层60a的一条对角线L的一端La和天线41的底端之间连接一振荡器65，并配置无线外部接口装置用天线1，该天线1覆盖位于离其对角线L的另一端Lb的距离为λ/4(这里λ是便携式电话机的发送信号Tx的波长)处的对角线L上的点A。
而且，天线1是短边长为λ/20、长边长为λ/10的矩形形状，并配置为其中心位于点A，其长边与对角线L平行。为了简化计算，设发送信号Tx为2GHz，λ为150mm，λ/4＝37.5mm，λ/10＝15mm，λ/20＝7.5mm。天线1是由在电介质中形成的螺旋状或蛇曲线状的天线导体所构成的片状天线。除天线1的位置外，因其它都与图7～图13所示的便携式电话机31相同，所以不再重复说明。
下面对为什么将天线1设置在这样的区域S的理由进行说明。图2示出了流经衬底60的金属层60a的高频电流的波阵面图。在图2中，高频电流的行进波的波阵面用实线表示，反射波的波阵面用虚线表示。高频电流波，从振荡器65的连接点La开始，向对角线L的延长方向行进，在对角线L的另一端Lb反射，向与行进波相反的方向传播。所以点Lb为开端，如图3所示，在点Lb电场强度为最大，在对角线L上的离点Lb的λ/4位置的点A的电场强度为最小。而且，在以点A为中心的上述λ/20×λ/10的区域S中，天线41和1之间的耦合比在对角线L另一端Lb点上要弱10分贝左右。
图4示出了金属层60a及其周边的电场强度分布的计算结果图。从分布图也可以看出，点A上的电场强度为最低，也就是说，把天线1设置在点A上，可以使天线41和1的耦合变得最弱，进而可以防止因天线41和1间的干扰所导致的灵敏度的下降。另外，金属层60a的4个角落附近的点B、C、D、E的电场强度为最高，所以当将天线1放置在金属层60a的4个角落时，天线41和天线1的耦合变强，由天线41和天线1之间的干扰所导致的灵敏度下降变大。
这样，在实施方式1中，因在衬底60的表面上，在天线41和天线1之间的耦合最小的区域S上设置天线1，所以能够将由天线41、1之间的干扰而导致的灵敏度的下降控制在小的程度。
另外，在此实施方式1中，是将λ/20×λ/20的天线1设置在λ/20×λ/10的区域S内，还可以将比天线1还小的天线设置在区域S内，也可以以覆盖区域S的形式设置比天线1稍微大一点的天线。
而且，天线1的长边设置成与对角线L平行，也可以设置天线1的长边与金属层60a的长边平行。在这种情况下，尽管天线41和天线1之间的耦合会高一些，但衬底60上的安装效率将有所提高。
实施方式2
图5及图6，示出了本发明实施方式2的便携式电话机的匹配电路10、20的电路框图，是与图9、图10的对比图。
图5中，匹配电路10，是取天线41和电话用高频电路45之间的匹配，来谋求信号Rx、Tx的输入/输出的高效率，同时，还使由天线41所接收的无线外部接口用的信号TRx衰减，从而防止便携式电话机的接收灵敏度的下降。因此，匹配电路10，具有使无线外部接口用信号TRx衰减的谐振特性。
具体而言，匹配电路10，包括线圈11～13及电容器14～16。线圈11和电容器14，被并联连接在天线41的底端41a和电话用高频电路45的输入/输出结点45a之间。电容器15和线圈12，被串联连接在底端41a和接地电压GND线之间。电容器16和线圈13，被串联连接在输入/输出结点45a和接地电压GND线之间。通过将线圈11～13的各自的电感及电容器14～16的各自的电容设定为适当的值，可以得到上述的匹配及谐振特性。
而且，图6中的匹配电路20是取天线1和无线外部接口用高频电路46的匹配，来谋求信号TRx的输入/输出的高效率，同时，还使由天线1所接收的电话用发送信号Tx衰减，从而防止无线外部接口装置的接收灵敏度的下降。因此，匹配电路20具有使电话用信号Tx衰减的谐振特性。
具体而言，匹配电路20包括线圈21～23、电容器24～26。线圈21和电容器24，被并联连接在天线1的底端1a和无线外部接口用高频电路46的输入/输出结点46a之间。电容器25和线圈22，被串联连接在底端42a和接地电压GND线之间。电容器26和线圈23，被串联连接在输入/输出结点46a和接地电压GND线之间。通过将线圈21～23的各自的电感及电容器24～26的各自的电容设定为适当的值，可以得到上述的匹配及谐振特性。
其它的结构及操作都与实施方式1相同，所以不再重复说明。
在本实施方式2中，让电话天线41和电话用高频电路45之间的匹配电路10具有使由天线41接收的无线外部接口用信号TRx衰减的谐振特性，同时让无线外部接口用天线42和无线外部接口用高频电路46之间的匹配电路20具有使由天线42所接收的电话用发送信号Tx衰减的谐振特性，因此，能够将由天线41、1之间的干扰而导致的灵敏度的下降控制在小的程度。

Claims (5)

1.一种可与无线外部接口装置(34)进行无线通信的便携式电话机，其至少包括：
含有矩形接地用金属层(60a)的叠层衬底(60)；
设置在上述叠层衬底(60)一角(La)的第1天线(41)；
在上述叠层衬底(60)表面形成的第2天线(1)；
在上述叠层衬底(60)表面形成，经上述第1天线(41)进行发送/接收电话用信号(Tx，Rx)的第1发送/接收电路(45，47)；
在上述叠层衬底(60)表面形成，经上述第2天线(1)进行发送/接收无线外部接口用信号(TRx)的第2发送/接收电路(46，48)，
其中，上述的第2天线(1)被配置在，连接配置有上述第1天线(41)的上述叠层衬底(60)的一角(La)和其相对角(Lb)的对角线(L)上，离上述相对角(Lb)的距离为电话用发送信号(Tx)的波长的1/4之处。
2.权利要求1记载的便携式电话机，其中
上述的第2天线(1)被配置在一矩形区域中，其矩形以离上述相对角(Lb)的距离为上述电话用发送信号(Tx)的波长的1/4处的(A)点为中心，其短边长约为上述电话用发送信号(Tx)的波长的1/20，其长边长约为上述电话用发送信号(Tx)的波长的1/10，且上述长边与上述对角线(L)平行。
3.权利要求1记载的便携式电话机，其中
上述第2天线(1)，是由在电介质中形成的螺旋状或蛇曲线状的天线导体所构成的片状天线。
4.权利要求1记载的便携式电话机，还包括一谐振电路(10)，
其设置在上述第1天线(41)和第1发送/接收电路(45，47)之间，用于使由上述第1天线(41)所接收的无线外部接口用信号(TRx)衰减。
5.权利要求1记载的便携式电话机，还包括一谐振电路(20)，
其设置在上述第2天线(1)和第2发送/接收电路(46，48)之间，用于使由上述第2天线(1)所接收的电话用发送信号(Tx)衰减。
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