CN1217446C - 移动终端中的内置单频带天线装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

提供一种移动终端中的内置单频带天线装置和一种操作该装置的方法。在该内置单频带天线装置中，内置单频带天线在从主印刷电路板的上边伸出的板上被形成导电图。鞭状天线连接到该内置单频带天线，并且当该鞭状天线缩回时，包含在移动终端的内部。鞭状天线驱动器伸出或缩回该鞭状天线。天线共用器分离从内置单频带天线收到的射频信号和被发送到该内置单频带天线的射频信号。控制器处理从该天线共用器接收到的及从天线共用器发送的射频信号，并且控制一鞭状天线驱动器以在通话状态下或者在有来自用户的呼叫尝试时，伸出该鞭状天线。

Description

移动终端中的内置单频带天线装置及其操作方法

                            优先权

本申请要求标题为“在移动终端中内置单频带天线装置及其操作方法”、2000年9月20在韩国工业产权局提交的、分配号为2000-55284的申请的优先权，因此其内容通过引用并入本申请。

                           技术领域

总的来说，本发明涉及一种移动终端，尤其涉及一种移动终端中的内置单频带天线装置及其操作方法。

                           背景技术

一般来说，移动终端中的天线装置包括从终端伸出的螺旋天线和鞭状天线。当鞭状天线缩回终端内部时，螺旋天线操作，而当鞭状天线从终端伸出时，鞭状天线操作。

图1A和1B说明了适用于移动终端的常规天线。当鞭状天线100包含在图1所示的终端104内部时，通过在外部突出部分106中形成的螺旋天线102发送/接收RF(射频)信号。当鞭状天线100像式样1B所示的那样拉出时，通过鞭状天线100发送/接收该射频信号。

在具有常规可伸出的鞭状天线和螺旋天线的交互操作结构的终端之外的螺旋天线的伸出，阻碍了符合遵循小型化的原则的终端的多样化设计，并降低了可携带性。此外，在用户不小心地把该终端从一定高度的地方掉下来的情况下，该螺旋天线容易受损。

该螺旋天线从终端一边的伸出使得终端结构不对称。导致的射频频带中的辐射特性的不对称性降低有关于定向性的性能。

                           发明内容

因此，本发明的目的是提供一种移动终端中的内置单频带天线装置及其操作方法，以克服常规移动终端所遇到的设计限制、低可靠性和关于移动通信的麻烦的问题。

为了实现上述目的，这里提供一种移动终端中的内置单频带天线装置及其操作方法。在该内置单频带天线装置中，内置单频带天线在从主PCB(印刷电路板)的上边伸出的板上被形成一导电图(conductive pattern)。鞭状天线连接到内置单频带天线，并在该鞭状天线缩回时包含在移动终端中。一鞭状天线驱动器伸出或缩回该鞭状天线。一天线共用器从要发送到该内置单频带天线的射频信号中，分离从内置单频带天线收到的射频信号。一控制器处理天线共用器中收到的及从该天线共用器发送的射频信号，并且在通话状态下或当有来自用户的呼叫尝试时控制该鞭状天线驱动器伸出该鞭状天线。

操作内置单频带天线和鞭状天线的方法依据移动终端处于通话还是闲置状态而变化。在闲置状态下，内置单频带天线连接到一天线共用器，而在通话状态下，鞭状天线连接到该天线共用器并且伸出。

                           附图说明

从下列联系附图进行的详细描述，将会更明白本发明的上述和其他目的、特征和优点，在这些附图中：

图1A和1B说明适用于移动终端的常规天线的操作状态；

图2是根据本发明的内置单频带天线装置的一个实施例的方框图；

图3是图2的内置单频带天线装置的侧视图；

图4是根据本发明的内置单频带天线装置的另一个实施例的方框图；

图5、6和7说明了适合于根据发明的内置单频带天线式样(pattern)的

实施例；

图8A和8B分别是示出根据发明实施例的内置单频带天线和常规的固定螺旋天线的阻抗匹配状态的曲线图；

图9A和9B分别是示出根据发明实施例的内置单频带天线和常规的固定螺旋天线的消声室辐射特性的特性曲线图；

图10说明了根据本发明的内置单频带天线式样的第四个实施例；

图11详细说明了图10所示的内置单频带天线；

图12是根据本发明的内置单频带天线的另一实施例的侧视图；

图13A和13D分别是示出图12所示的内置单频带天线和常规可伸出天线的阻抗匹配状态的曲线图；

图14A和14B分别是示出在其鞭状天线缩回时，图12所示的内置单频带天线和常规可伸出天线的辐射特性的曲线图；以及

图15A和15B分别是示出在其鞭状天线拉出时，具有常规可伸出天线的移动终端的天线辐射特性和具有图12所示的内置单频带天线的移动终端的天线辐射特性的曲线图。

                         具体实施方式

以下将参考附图描述本发明的优选实施例。在下列的描述中，熟知的功能或构造不详细描述，以免不必要的描述使得本发明晦涩难懂。

图2是根据本发明的内置单频带天线装置的一个实施例的方框图。参考图2，该内置单频带天线装置由内置单频带天线206、射频开关204、天线共用器202、控制器200、鞭状天线驱动器208和鞭状天线216组成。

内置单频带天线206在从主PCB(印刷电路板)210伸出的板212上被形成曲折线式样、单极型或双极型。必要时，可修改内置单频带天线206。设计内置单频带天线206使得其馈入点位于板212的中心。这样可以防止在具有常规可伸出天线的移动终端中遇到的性能劣变。如上所述，该问题是由因为不适当的中心供电导致的高频带中不对称天线辐射特性所引起的。鞭状天线驱动器208在控制器200的控制下，通过驱动鞭状天线216两边的滚轮(未示出)，来上下移动鞭状天线216。射频开关204在控制器200的控制下，有选择地将内置单频带天线206和鞭状天线216切换到天线共用器202。

控制器200提供对该移动终端的整体控制。根据本发明的实施例，控制器200通过控制射频开关204，有选择地将内置单频带天线206或鞭状天线216连接到天线共用器202。在一次呼叫期间或在用户通过打开翻盖(flip)尝试一次呼叫时，控制器200控制鞭状天线驱动器208将鞭状天线216伸出终端之外。如图2所示，内置单频带天线206在板212上被形成曲折线式样、单极天线式样或双极天线式样，并且在本发明的该实施例中鞭状天线216自动拉出和缩回。

图3是具有根据本发明的内置单频带天线206的移动终端的侧视图。从图3中注意到，内置单频带天线206容易在从主PCB 210的上边伸出的板212上被形成。鞭状天线216通常包含在终端中。在一次呼叫期间或在用户尝试一次呼叫时，鞭状天线216由鞭状天线驱动器208伸出，从而确保最高操作效率。

回过头来参考图2，在操作时，射频开关204在控制器200的控制下，将发送到天线共用器202/从天线共用器202接收的射频信号切换到内置单频带天线206或鞭状天线216。天线206和216独立工作。在闲置状态或使用耳机时，控制器200控制射频开关204将内置单频带天线206切换到天线共用器202。在通话状态下，控制器200控制射频开关204将鞭状天线216切换到天线共用器202。

在闲置状态下，控制器200将射频开关204切换到内置单频带天线206，并导通连接端点c和d、206的无源开关214，以使得内置单频带天线206连接到天线共用器202。当这种情况下正在呼入和用户通过打开该翻盖或按下通话按钮应答时，或者当该用户尝试通过打开该翻盖引起一次呼叫时，控制器200控制鞭状天线驱动器208将鞭状天线216伸出该终端，并控制射频开关204在鞭状天线216和天线共用器202之间建立一信号路径。因此，释放天线共用器202和内置单频带天线206之间的连接，并且只有鞭状天线216工作。

虽然在图2所示的本实施例中，内置单频带天线206和鞭状天线216有选择地通过射频开关204连接到天线共用器202，但可以实现内置单频带天线206和鞭状天线216总是连通的情况，如图4所示。同样在这种情况下，当用户打开该翻盖来应答一次呼入或引起一次呼叫时，控制器200通过鞭状天线216控制鞭状天线驱动器208拉出鞭状天线216，以确保稳定的信号接收。

总之，在鞭状天线216包含于处于闲置状态的终端里边时，内置单频带天线206工作，因而确保了该终端的可携带性。另一方面，鞭状天线216在呼叫期间工作，因而改善了射频信号接收特性，并且因此而提高了通信质量。

图5、6和7是说明根据本发明的内置单频带天线的式样的实施例。如上所述，内置单频带天线可以设计成多种式样。下面将参考图5、6和7解释每个天线式样。

参考图5，内置单频带天线206被形成双极型。由于谐振频率按长度L1和L2的比例进行变化，所以通过控制长度L3和L4达到最佳阻抗匹配。为了在一频带内获得2或低于2的VSWR(电压驻波比)，L3应该至少是3mm，而L4应该至少是4mm或4mm以上。在主PCB 210上形成50Ω的线路，用于从天线共用器202向天线终端供电。

参考图6，由于L1和L2太长，以至于不能达到小型化图5所示的天线式样中的终端的目的，所以沿图6所示的天线式样中的L1和L2的每一个形成一凹槽，以使得L1和L2分别降低成L6和L7，而图5所示的天线式样的谐振频率保持不变。这里，阻抗匹配也可以通过调节长度L9和L11进行控制。调节长度L6和L7以及L11和L13之间的距离来控制该谐振频率。

与图5和6所示的天线式样相比，图7所示的天线式样是具有其上端短的倒F型的。这个天线式样可以设计成与图5和6所示的相比，具有较短的天线终端长度。如图7所示，正如从该天线的中心和右端观察到的那样，该天线式样设计成这样一种结构，在该结构中，将一匹配装置添加到在板212上的凹槽中形成的倒F型，而且长度L13和L14相同。除了L15因为明显影响VSWR值而需要根据L13和L14以及相邻的组件的结构进行适当控制、以使得对阻抗匹配没有任何影响之外，每端的长度按图5和6中的那种方式进行调节。图5、6和7所示的地线防止天线和射频电路之间的干扰，并且将该天线接地。地线应该与该装置的屏蔽墙牢固地接触。

图8A是示出形成到图7所示的天线式样中的内置天线的阻抗匹配状态的曲线图，而图8B是示出典型的固定螺旋天线的阻抗匹配状态的曲线图。如从图8A和8B所注意到的那样，前者示出相对窄的带宽，但具有极佳的特性，原因是VSWR在个人通信系统带(PCS)中为2或2以下。

图9A和9B是示出具有图7的天线式样的内置天线和常规固定螺旋天线的消声室辐射特性的特性曲线图。固定螺旋天线的消声室辐射特性是不对称的，而内置天线的消声室辐射特性是对称的。因此，内置天线已经改善了辐射特性。

单频带天线式样可以被形成在从移动终端中的主PCB的上边成直角地伸出的板上，而不是从移动终端中的主PCB的上边伸出的板上。

图10说明了根据本发明的、被形成在从移动终端中的主PCB的上边成直角地伸出的板上的内置单频带天线式样的另一个实施例。在本实施例中，作为例子，内置单频带天线900被形成曲折线式样。Nokia(诺基亚公司)在像NOKIA 8210或3210型移动终端中的主PCB的背面提供与地隔离的内置天线。在金属或人手接触该终端的背面的情况下，该内置天线的位置可能对天线的辐射特性有严重的影响。因此，降低通信质量。

另一方面，由于该内置单频带天线被形成在从主PCB的上边伸出的板上，因此机械地定位于图2所示的终端的中心，与外部物体的接触对天线辐射特性的影响在本发明的该实施例中达到最小。此外，内置单频带天线900在从主PCB的上边成直角地伸出的板上的形成这一点使得该终端小型化。

参考图10，内置单频带天线900与主PCB 210的地线隔开一预定距离L16。当L16增加时，天线性能改善。然而最好将L16保持在至少4mm或4mm以上。L16每降低大约0.5mm，该性能就要降低10％或以上。因此，在本实施例中，L16设置成4.5mm。

内置单频带天线900和鞭状天线216根据CDMA带设计，并且从主PCB 210的中心供电。鞭状天线216支撑在该终端右边的金属部分902中。因为与常规可伸出天线相比不需要螺旋天线，因此小圆块904可以制成很短，从而增加便携性。如果内置单频带天线900和鞭状天线216之间的距离L17太小，则发生耦合。产生的阻抗匹配改变反过来影响天线辐射特性。按照本发明的该实施例，适当地设置L17以防止由耦合引起的辐射特性的改变，并且由于最佳性能不难用同一匹配获得，所以分别给天线900和216配备匹配电路908和910，用于分离阻抗匹配。

图11说明了图10所示的内置天线的式样。在本发明的该实施例中，该内置天线被形成曲折线式样，并且端子a或端子b可以用作馈入点。

图12是移动终端的一侧视图，该移动终端具有位于从图10所示的主PCB210的上边成直角地伸出的板上的内置单频带天线900。从图12注意到，内置单频带天线900可以很容易地被形成在从主PCB 210伸出的板上，并且鞭状天线216可以整个缩回该终端内部，从而增加了便携性。

图13A和13B分别是示出在其鞭状天线缩回时，具有常规可伸出天线的移动终端的阻抗匹配状态和具有内置单频带天线900的移动终端的阻抗匹配状态的曲线图。由于窄带宽，内置单频带天线900示出图13B所示的阻抗匹配状态。图13C和13D分别是示出在其鞭状天线伸出时，具有常规可伸出天线的移动终端的阻抗匹配状态和具有内置单频带天线900的移动终端的阻抗匹配状态。如果13D所示，由于鞭状天线216和内置单频带天线900之间的耦合而观察到阻抗匹配不平衡。这一点可以通过增加L17加以阻止，并进而防止鞭状天线216和金属部分902之间的耦合。

图14A和14B分别是示出在其鞭状天线缩回时，具有常规可伸出天线的移动终端的天线辐射特性和具有内置单频带天线900的移动终端的天线辐射特性的曲线图。

图15A和15B分别是示出在其鞭状天线拉出时，具有常规可伸出天线的移动终端的天线辐射特性和具有内置单频带天线900的移动终端的天线辐射特性的曲线图。如从图14A至15B所注意到的那样，内置单频带天线900的天线辐射特性类似于常规可伸出天线的天线辐射特性。

按照以上所述的本发明，内置天线在从移动终端的主PCB的上边伸出的板上形成减少了天线辐射特性的失真，增加了移动终端的便携性，并且达到常规可伸出天线那样的通信质量。

在内置天线在闲置状态连接到天线共用器时，如果用户通过打开该翻盖或按下通话按钮应答一次呼入、或者通过打开该翻盖引起一次呼叫，那么在本发明的实施例中，鞭状天线连接到该天线共用器，对用户来说这是可选的。即，虽然本发明的天线装置本质上被配置成使得该鞭状天线在通话状态下使用，但如果用户不想使用鞭状天线，则呼叫可以利用内置单频带天线进行，而不需要天线切换。此外，鞭状天线的自动缩回可以依据移动终端的特性进行不同的设置。

因此，本领域的熟练技术人员应该理解，在不脱离由附属的权利要求所限定的发明思想和范围的情况下，可以进行各种各样的改变。

Claims (16)

1.一种移动终端中的内置单频带天线装置，包括：

内置单频带天线，在从主印刷电路板的上边伸出的板上形成导电图；

鞭状天线，当该鞭状天线缩回时，包含在移动终端的内部；

天线共用器，用于分离在内置单频带天线或鞭状天线处接收的第一射频信号和从该内置单频带天线或鞭状天线发送的第二射频信号；

射频开关，用于有选择地将该内置单频带天线和该鞭状天线切换到该天线共用器；以及

控制器，用于控制该射频开关以将该内置单频带天线或该鞭状天线切换到该天线共用器，该控制器检测所述移动终端是否处于闲置状态和呼叫状态之一，如果所述移动终端处于闲置状态，则该控制器控制所述射频开关将所述内置单频带天线切换到所述天线共用器，如果所述移动终端处于呼叫状态，则控制所述射频开关将所述鞭状天线切换到所述天线共用器。

2.根据权利要求1的内置单频带天线，其中所述呼叫状态是所述移动终端正在通话中或正在尝试连接一个呼叫的状态，所述闲置状态是所述移动终端没有进行呼叫的状态。

3.根据权利要求1的内置单频带天线，其中该控制器在呼叫状态下，控制一鞭状天线驱动器以将该鞭状天线伸出移动终端的外边。

4.根据权利要求3的内置单频带天线，其中该鞭状驱动器包括：

至少一个与该鞭状天线接触的滚轮；以及

驱动马达，用于旋转该滚轮以伸出或缩回该鞭状天线。

5.根据权利要求1的内置单频带天线，其中该内置单频带天线在从主印刷电路板的上边伸出的板上被形成中心馈入曲折线式样。

6.根据权利要求1的内置单频带天线，其中该内置单频带天线在从主印刷电路板的上边伸出的板上被形成中心馈入双极式样。

7.根据权利要求1的内置单频带天线，其中该内置单频带天线在从主印刷电路板的上边伸出的板上被形成倒F型。

8.根据权利要求1的内置单频带天线，其中该内置单频带天线在从主印刷电路板的上边伸出的板上被形成曲折线式样。

9.根据权利要求1的内置单频带天线，其中该内置单频带天线以高频带发送和接收信号和以低频带发送和接收信号。

10.根据权利要求1的内置单频带天线，其中该内置单频带天线与主印刷电路板的地线隔开至少4mm或4mm以上。

11.根据权利要求1的内置单频带天线，其中该内置单频带天线在从主印刷电路板的上边成直角地伸出的板上被形成导电图。

12.一种移动终端中的内置单频带天线装置，包括：

内置单频带天线，在从主印刷电路板的上边伸出的板上形成导电图；

鞭状天线，连接到该内置单频带天线，并且当该鞭状天线缩回时，包含在移动终端的内部；

天线共用器，用于分离从内置单频带天线和鞭状天线收到的第一射频信号和被发送到该内置单频带天线和鞭状天线的第二射频信号；

控制器，用于处理在该天线共用器接收到和从该天线共用器发送的射频信号，该控制器检测所述移动终端是否处于通话状态或有来自用户的呼叫尝试，并且控制一鞭状天线驱动器以在通话状态下或者在有来自用户的呼叫尝试时，伸出该鞭状天线；

其中所述通话状态是所述移动终端正在通话中的状态。

13.根据权利要求12的内置单频带天线，其中该鞭状天线驱动器在用户利用耳机时，使该鞭状天线始终处于缩回状态。

14.一种操作移动终端中的内置单频带天线和鞭状天线的方法，包括步骤：

检查该移动终端是否处于通话状态和闲置状态之一；

在闲置状态下，将该内置单频带天线连接到天线共用器；以及

在通话状态下，将鞭状天线连接到该天线共用器，并且伸出该鞭状天线；

其中所述通话状态是所述移动终端正在通话中的状态，所述闲置状态是所述移动终端没有进行呼叫的状态。

15.根据权利要求14的方法，还包括步骤：当用户尝试引起一次呼叫时，将将鞭状天线连接到该天线共用器。

16.根据权利要求14的方法，还包括步骤：检查用户是否正在使用耳机，并且如果发现耳机处于使用状态，则缩回该鞭状天线。

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