CN1230800A - 无线电通信终端的机内天线 - Google Patents

Abstract

本发明的无线电通信终端的机内天线包含环形天线,其周长约等于或小于一个波长,放置在离终端底板平面的距离比波长短很多的位置上,因此,其环路平面可能垂直于在通信期间与人体方向相反的所述终端底板平面,具有阻抗转换功能的平衡/非平衡转换电路,供电给这个环形天线。

Description

无线电通信终端的机内天线

本发明涉及便携式电话和便携式终端等用的无线电通信终端的机内天线，尤其涉及能够分集接收的在无线电装置通信期间对人体影响小的无线电通信终端的高增益机内天线。

传统的便携式无线电装置的机内天线具有如图1所示的结构。图1是表明无线电通信终端采用的传统机内天线结构的示意图。所述附图中所示的每个元件都装在无线电通信终端的机壳中，但是，为了简化说明这里省略了无线电通信终端的总图。如图所示，传统的无线电通信终端设置有板状反向F型天线7和底板1。X、Y和Z表示其相应的坐标轴。

上述机内天线也可以用作分集天线，分集天线能有效地解决因无线电波多路径传播的不同强度的接收电场。图2是表明传统无线电通信装置采用的分集天线结构的示意图。如图2所示，它的结构除了上述的传统板状反向F型天线7外还采用单极天线3作为外接天线。通过两个天线(板状反向F型天线7为内部天线，而单极天线3为外接天线)进行分集接收，可提供稳定的通信。

具有图1所示传统结构的板状反向F型天线起激励无线电装置的底板的激励器的作用而不是天线的作用。因此，天线电流在无线电装置底板中流动，无线电装置底板控制着天线。图3和图4示出尺寸为125mm×35mm的无线电装置底板在800MHz下的定向辐射测量值。图3示出自由空间中水平平面(X-Y平面)的定向辐射图。由于无线电装置底板起天线的作用，图3所示几乎没有定向性。因此，如图5所示在无线电装置的通信期间，电磁波也会均匀地向人体辐射。图4示出在如图5所示的无线电装置通信期间水平平面(X-Y平面)的定向性。图4表明存在由于人体影响造成增益降低的问题。

当便携式无线电装置正在进行通信时，通常会相对于垂直方向倾斜约60度。即，由于在如图5所示的通信期间便携式无线电装置是在相对于人体α度(约60度)的角度下使用的，基地台天线的极化平面与便携式无线电装置天线的极化平面相差α度(约60度)，导致在至/自基地台发射/接收期间因极化面失配而造成增益降低的问题。

在具有图2所示传统结构的分集天线中，如果板状反向F型天线7起构成分集天线的一个天线元件的作用，那么，该天线存在如上所述的相同问题。

如上所述，由于传统的无线电通信终端的机内天线在水平平面内几乎都没有方向性，它也会向人体均匀地发射电磁波，产生增益受人体影响而降低的问题。因此，如何消除人体的影响是无线电通信终端机内天线的一个问题。此外，由于无线电装置在通信期间是在相对于人体约60度的角度下使用的，至/自基地台的发射/接收的极化面相差约60度，产生增益降低的问题。问题是如何使其极化面与基地台的极化面相匹配。再有，在便携式无线电装置的分集天线中，如果上述的板状反向F型天线7起构成分集天线的单个天线元件的作用，那么，它存在如上所述的相同问题。本发明试图解决这些问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种无线电通信终端的机内天线，它包括一个周长约等于或小于一个波长的环形天线，放置在离无线电装置底板的距离比波长短很多位置上，以使环路平面可以垂直于无线电装置底板，在通信期间它与人体方向相反；以及在阻抗转换后给所述环形天线供电的平衡/非平衡转换电路。这种结构提供了天线与发射电路之间的匹配，降低了从平衡/非平衡转换电路流入无线电装置底板中的天线电流，使无线电装置底板起反射器的作用，以及使无线电装置底板的平面对于与人体方向相反的天线装置提供定向辐射性，从而实现在通信受人体影响较少的高增益天线。

此外，本发明具有环形天线的环路平面的纵向相对于无线电装置底板平面主轴方向放置成约60度角度，从而使环路平面的纵向在通信期间可以垂直于地面的结构。这种结构允许在通信期间发射波或接收波的极化平面与基地台的极化平面相匹配，通过防止因极化平面与基地台极化面失配而造成的增益降低，从而得到高增益天线。

此外，本发明具有使环形天线的环路平面纵向单元折弯的结构。这种结构增大垂直极化分量，从而允许对水平和垂直两个极化波进行发射/接收。

本发明还具有在环形天线的环路平面纵向上在一端或两端设置底板的结构。这种结构使天线的谐振频率降低，从而能够等效地减小天线的尺寸并实现宽带天线。

另外，本发明采纳了利用一个仅接收环形天线作为构成分集天线的一个天线元件和利用接收和发射用的单极天线作为另一个天线元件的结构。这种结构实现受人体影响较少的高增益分集天线。

此外，本发明采纳了利用环路平面纵向折弯的环形天线作为分集分集天线的一个接收天线元件的结构。这种结构允许在分集操作期间对两种极化波进行接收

图1示出传统的无线电通信终端机内天线的方块图。

图2示出传统的便携式无线电装置分集天线的方块图。

图3示出传统的无线电通信终端机内天线的定向辐射图。

图4示出传统的无线电通信终端机内天线在与无线电装置进行通信时的定向辐射图。

图5示出载有无线电装置的外壳。

图6示出根据本发明实施例1的无线电通信终端机内天线的方块图。

图7示出根据本发明实施例1的无线电通信终端机内天线的布局图。

图8示出根据本发明实施例1的无线电通信终端机内天线在自由空间中的定向辐射图。

图9示出根据本发明实施例1的无线电通信终端机内天线在与无线电装置进行通信时的定向辐射图。

图10示出根据本发明实施例2的无线电通信终端机内天线的布局图。

图11示出当根据本发明实施例2的无线电通信终端机内天线的极化平面相差60度时的自由空间定向辐射图。

图12示出当根据本发明实施例2的无线电通信终端机内天线的极化平面匹配时的自由空间定向辐射图。

图13示出根据本发明实施例3的无线电通信终端机内天线的方块图。

图14示出根据本发明实施例3的无线电通信终端机内天线的方块图。

图15示出根据本发明实施例4的无线电通信终端机内天线的方块图。

图16示出根据本发明实施例5的无线电通信终端机内天线的方块图。

图17示出根据本发明实施例6的无线电通信终端机内天线的方块图。

图18示出根据本发明实施例7的无线电通信终端机内天线的方块图。

图19示出根据本发明实施例8的无线电通信终端机内天线的方块图。

图20示出根据本发明实施例9的无线电通信终端机内天线的布局图。

图21示出根据本发明实施例10的无线电通信终端机内天线的布局图。

图22示出根据本发明实施例11的无线电通信终端机内天线的布局图。

图23示出根据本发明实施例12的无线电通信终端机内天线的布局图。

图24示出根据本发明实施例13的无线电通信终端机内天线的方块图。

图25示出根据本发明实施例13的无线电通信终端机内天线的方块图。

图26示出与本发明实施例13的无线电通信终端机内天线有关的天线定向辐射图。

图27示出本发明实施例13的无线电通信终端机内天线的定向辐射图。

图28示出根据本发明实施例14的无线电通信终端机内天线的方块图。

图29示出与本发明实施例14的无线电通信终端机内天线有关的天线阻抗特性图。

图30示出本发明实施例14的无线电通信终端机内天线的天线阻抗特性图。

图31示出根据本发明实施例1 5的无线电通信终端机内天线的方块图。

图32示出本发明实施例15的无线电通信终端机内天线的天线阻抗特性图。

图33示出根据本发明实施例16的无线电通信终端机内天线的方块图。

图34示出根据本发明实施例16的无线电通信终端机内天线的方块图。

图35示出根据本发明实施例16的无线电通信终端机内天线的方块图。

图36示出根据本发明实施例17的无线电通信终端机内天线的方块图。

图37示出根据本发明实施例18的便携式无线电装置分集天线的方块图。

图38示出根据本发明实施例19的便携式无线电装置分集天线的方块图。

图39示出根据本发明实施例20的便携式无线电装置分集天线的方块图。

图40示出根据本发明实施例21的便携式无线电装置分集天线的方块图。

图41示出根据本发明实施例22的便携式无线电装置分集天线的方块图。

图42示出根据本发明实施例23的便携式无线电装置分集天线的方块图。

图43示出根据本发明实施例24的便携式无线电装置分集天线的方块图。

图44示出根据本发明实施例25的便携式无线电装置分集天线的方块图。

图45示出根据本发明实施例26的便携式无线电装置分集天线的方块图。

图46示出根据本发明实施例27的便携式无线电装置分集天线的方块图。

现在参考图6至46，详细描述本发明的实施例。

(实施例1)

本发明第一实施例是一个无线电通信终端的机内天线，它包括一个周长约等于或小于一个波长的环形天线，放置在离无线电装置底板的距离比波长短很多的立置上，其环路平面设定为垂直于无线电装置底板平面与人体相反的方向上，经平衡/非平衡转换电路供电。

图6示出根据本发明实施例1的无线电通信终端机内天线结构的方块图。图7是无线电装置底板和环形天线的布局图。所述附图中的每个元件都装在无线电通信终端的机壳中，但是，为了简化说明省略了无线电通信终端的总图。根据本实施例的无线电通信终端的机内天线包括底板1、环形天线2、和平衡/非平衡转换电路3。X、Y和Z分别表示其相应的坐标轴。下面将说明每个部件。

在图6和图7中，1代表无线电装置底板，它为板形接地导体，实际上并行于无线电通信终端中的平面(垂直平面)，在该平面上有操作按钮、显示器和扬声器等(图中未示出)。2代表环形天线，3代表平衡/非平衡转换电路。环形天线2为周长约等于或小于一个波长的环形天线，放置在离无线电装置底板的距离比波长短很多的位置上，当无线电装置正在通信时其环路平面设定为垂直于无线电装置底板，与人体相反方向的平面上。平衡/非平衡转换电路3为设置在环形天线馈电端的阻抗转换比为1∶1或n∶1(n为整数)的转换电路。X、Y和Z代表其相应的坐标轴。

平衡/非平衡转换电路的阻抗转换使这一环形天线获得天线与发射/接收电路之间阻抗匹配变得更容易。此外，由于它将发射电路的非平衡信号转变为平衡信号并将其提供给天线，因此，使流入无线电装置底板中的天线电流减至最小，所以无线电装置底板起反射器的作用。结果，它在天线的安装方向上提供定向辐射，该方向相对于无线电装置底板平面与人体相反的方向，因此，在通信时无线电装置实现受人体影响较少的高增益天线。

图8示出在无线电装置底板尺寸为125mm×30mm、无线电装置底板平面与环形天线间距离为3mm的情况下在2GHz下自由空间水平平面(X-Y平面)的定向辐射图。从图8可清楚地看到，在天线的安装方向(X轴方向)上存在定向性，该方向相对于无线电装置底板平面与人体相反。图9示出在通信时无线电装置水平平面(X-Y平面)的定向辐射。可得出这样的认识，无线电装置底板起反射器的作用，从而实现受人体影响较少的高增益天线。

如上所述，根据本发明第一实施例的无线电通信终端的机内天线包括一个周长约等于或小于一个波长的环形天线，放置在离无线电装置底板的距离比波长短得多的位置上，其环路平面设定为垂直于无线电装置底板平面，与人体相反的方向上，经平衡/非平衡转换电路供电，这使得无线电装置底板起反射器的作用，实现在天线的安装方向上具有定向辐射特性的天线，该方向相对于无线电装置底板平面与人体相反的方向。

此外，该天线可获得天线与发射/接收电路之间的阻抗匹配，通过平衡/非平衡转换电路使流入无线电装置底板中的天线电流减至最小，使得无线电装置底板起反射器的作用并在天线的安装方向上具有定向辐射特性，该方向相对于无线电装置底板平面与人体方向相反。

(实施例2)

本发明的第二实施例为一种无线电通信终端的机内天线，这里，环形天线的环路平面纵向从无线电装置底板主轴方向倾斜约60度，在通信时无线电装置环路平面的纵向设定为垂直于地面。

图10是根据本发明第二实施例的天线的布局图。X、Y和Z代表其各个坐际轴。1代表无线电装置底板，2代表环形天线。环形天线2以环路平面的纵向偏离无线电装置底板的主轴方向(Z轴方向)约60度而放置。实际情况通常是，便携式无线电装置用于通信时从垂直于地面的方向上倾斜约60度，如图10所示。按照图10所示放置环形天线允许基地台一方的天线极化平面与无线电装置天线极化平面相匹配。

图11和图12示出在无线电装置底板尺寸为125mm×30mm、环形天线尺寸为30mm×5mm、无线电装置底板平面与环形天线间距离为3mm、无线电装置底板从垂直于地面的方向上倾斜约60度的情况下在2GHz下自由空间水平平面(X-Y平面)的定向辐射图。图11示出当环形天线的环路平面的纵向位于无线电装置的主轴方向(Z轴方向)上时的定向辐射图。图12示出当环形天线的环路平面的纵向位于偏离无线电装置的主轴方向(Z轴方向)约60度时的定向辐射图。图11示出当极化平面倾斜约60度时水平平面上的定向辐射图。图12示出当极化平面不倾斜时水平平面上的定向辐射图。从图11和图12显然可见，发射方与极化平面不倾斜时获得匹配，可实现增益提高约6dB。

如上所述，根据本发明第二实施例的无线电通信终端机内天线，其环形天线的环路平面的纵向从无线电装置底板平面的主轴方向倾斜约60度，在通信时无线电装置垂直于地面，这允许在通信时其极化平面与基地台的极化平面相匹配，防止因其极化平面与基地台极化平面失配而造成增益降低，因此，实现高增益天线。

(实施例3)

本发明的第三实施例是一种在环形天线元件中部装有一个电抗元件的无线电通信终端的机内天线。

图13和图14是根据本发明第三实施例的无线电通信终端机内天线的方块图。在图13和14中，2代表环形天线元件，4代表接在环形天线元件中部的电抗元件。图13示出电抗元件接在中点(相对于馈电端)的情况，图14示出电抗元件接在馈电端与环形天线中点之间的另一种情况。

在环形天线元件中点接电抗元件允许通过改变天线的电流分布而改变环形天线馈电端的阻抗。即使采用更小的环形天线，电抗元件也允许对阻抗进行控制。使获得的阻抗特性等效于较大环形天线的阻抗特性成为可能，缩小了环形天线的尺寸。此外，改变接入电抗元件的位置或者改变电抗元件的电抗大小可改变馈电端上的阻抗、发射图和谐振条件，因此，控制接入电抗元件的条件有可能实现宽带环形天线。

如上所述，根据本发明第三实施例的无线电通信终端机内天线在环形天线元件的中点接入电抗元件，使改变环形天线的阻抗成为可能。这种天线还可缩小环形天线的尺寸或者提供更宽的频带。

(实施例4)

本发明的第四实施例是一种在环形天线的馈电端接入一可变电容元件的无线电通信终端机内天线。

图15是根据本发明第四实施例的无线电通信终端机内天线的方块图。在图15中，2代表环形天线元件，6代表设置在环形天线元件馈电端的可变电容元件。

周长约等于或小于半个波长的环形天线的阻抗中的电抗分量是电感性的。将可变电容元件插在所述环形天线的馈电端并改变接入的电容值使天线阻抗能够在特定范围内相匹配。控制小型天线的可变电容值也允许在较宽的频率范围上实现阻抗匹配，从而实现宽带天线。

如上所述，根据本发明第四实施例的无线电通信终端机内天线在环形天线元件的馈电端接入一可变电容元件，通过改变可变电容元件的电容而实现阻抗的匹配，实现一种小型且是宽带的天线。

(实施例5)

本发明的第五实施例是一种在环形天线的馈电端并联地接入由调谐元件和开关元件组成的一个或多个电路的无线电通信终端机内天线，由每个开关元件进行频带的切换。

图16是根据本发明第五实施例的无线电通信终端机内天线的方块图。在图16中，2代表环形天线元件，61、62和6n代表接在环形天线馈电端的调谐元件，611、622和6nn代表接在环形天线馈电端的开关元件

由调谐元件和开关元件组成的一个或多个电路并联地接在环形天线的馈电端。当所有开关元件闭合时，可以在其原始调谐频率上使用环形天线。只闭合一个开关元件意味着并联接入相应的调谐元件，导致调谐到不同于原始调谐频率的频率上。闭合多个开关元件意味着并联地接入相应的调谐元件，导致调谐到对应于被连接调谐元件的频率上。通过切换每个开关元件而切换频带允许对每个频带进行调谐，因此，实现小型且宽带的天线。

如上所述，根据本发明第五实施例的无线电通信终端机内天线在环形天线的馈电端并联地接人由调谐元件和开关元件组成的一个或多个电路，通过切换每个开关元件而切换频带允许对每个频带进行调谐，从而实现每个频带的阻抗匹配。这种天线也能够实现小型且宽带的天线。

(实施例6)

本发明的第六实施例是一种将一些元件或整个环形天线组成之字形状的无线电通信终端机内天线。

图17是根据本发明第六实施例的无线电通信终端机内天线的方块图。在图17中，2代表环形天线元件，将一些元件或整个环形天线组成之字形状可等效地实现小型天线。

如上所述，根据本发明第六实施例的无线电通信终端机内天线的一些元件或整个环形天线采用之字形结构，使实现小型天线成为可能。

(实施例7)

本发明的第七实施例是一种将一些元件或整个环形天线组成板状的无线电通信终端机内天线。

图18是根据本发明第七实施例的无线电通信终端机内天线的方块图。在图18中，2代表环形天线元件，将一些元件或整个环形天线制成板状。将天线元件的形状从线形改变为板状可降低天线阻抗的频率变化，从而有可能实现宽带天线。

如上所述，根据本发明第七实施例的无线电通信终端机内天线采用板状结构作部分元件或整个环形天线，使实现宽带天线成为可能。

(实施例8)

本发明的第八实施例是一种采用直径等于或小于0.1个波长的螺线形双极天线代替环形天线置于无线电装置底板附近的无线电通信终端机内天线。

图19是根据本发明第八实施例的无线电通信终端机内天线的方块图。在图19中，2代表螺线形双极天线元件。将直径等于或小于0.1个波长或更小的螺线形双极天线代替环形天线置于通信期间与人体相反的无线电装置底板附近，通过具有阻抗转换功能的平衡/非平衡转换电路供电，以及使之象磁性电流天线那样工作，在通信期间在与人体相反的方向上将提供定向辐射性，因此，实现具有实际功能等效于周长等于或小于1个波长、其环路平面垂直于无线电装置底板平面的环形天线功能的小型天线。

此外，将双极天线从无线电装置底板平面主轴方向倾斜约60度放置，将螺线形双极天线的纵向设置为在通信期间垂直于地面，这允许通信期间有效地发射接收垂直极化波，因此，降低了通信期间因极化平面与基地台极化平面之间失配而造成的增益降低。

如上所述，由于本发明第八实施例的无线电通信终端采用一种直径等于或小于0.1个波长的螺线形双极天线代替环形天线置于无线电装置底板附近，因此，它能够实现实际等效于环形天线功能的小天线。

(实施例9)

本发明的第九实施例是一种便携式无线电装置分集天线，采用在与人体相反方向上具有定向辐射性的环形天线作为构成分集天线一个只接收天线元件和采用一个发射/接收单极天线作为另一个天线元件。

图20是根据本发明第九实施例的便携式无线电装置分集天线的布局图。在图20中，1代表无线电装置底板，2代表构成分集天线的一个天线元件。这是一个周长约等于或小于一个波长、其环路平面设置在垂直于无线电装置底板平面，与人体方向相反的方向上，X轴方向)。8代表构成分集天线的另一个天线元件的单极天线。X、Y和Z代表其相应坐标轴。

采用第一实施例中所述的环形天线2作为构成分集天线的一个只接收天线元件。采用既发射又接收的单极天线8作为另一个天线元件。在发射期间，只有单极天线8在工作。在接收期间，单极天线8和环形天线2都起作用，进行分集操作。第一实施例的环形天线在通信期间在与人体相反方向上具有定向辐射性，因此，实现了高增益分集天线，在通信期间不受人体影响。

如上所述，根据本发明第九实施例的便携式无线电装置的分集天线采用在与人体相反方向上具有定向辐射性的环形天线作为一个只接收天线元件，因此，在分集操作期间无线电装置底板起反射器的作用，从而实现了高增益分集天线，在通信时无线电装置受人体的影响较小。

(实施例10)

本发明的第十实施例是一种便携式无线电装置分集天线，它采用一个当无线电装置在通信时环路平面的纵向垂直于地面的环形天线作为构成分集天线一个只接收天线元件和采用一个发射/接收单极天线作为另一个天线元件。

图21是根据本发明第十实施例的便携式无线电装置分集天线的布局图。在图21中，1代表无线电装置底板，2代表构成分集天线的一个天线元件。这是一个天线环路平面纵向偏离无线电装置底板主轴方向(Z轴方向)倾斜约60度的环形天线。8代表构成分集天线的另一个天线元件的单极天线。X、Y和Z代表其相应的坐标。

采用第一实施例中所述的环形天线2作为构成分集天线的一个只接收天线元件。采用既发射又接收的单极天线8作为另一个天线元件。在发射期间，只有单极天线8在工作。在接收期间，单极天线8和环形天线2都在工作，完成分集操作。在环形天线2中，在通信期间天线环路平面的纵向实际上垂直于地面，因此，其极化平面实际上与基地台的垂直极化波相匹配。在通信期间的分集操作中，防止因极化平面失配而造成的增益降低，因此，实现了高增益分集天线。

如上所述，根据本发明第十实施例的便携式无线电装置的分集天线采用倾斜的环形天线作为一个只接收天线元件，在通信接收期间使极化平面能够与基地台的极化平面相匹配，因此，防止增益降低并实现高增益分集天线。

(实施例11)

本发明的第十一实施例是一种便携式无线电装置分集天线，它采用一倾斜环形天线作为构成分集天线的一个发射/接收天线元件和采用一个只接收环形天线作为另一个天线元件。

图22是根据本发明第十一实施例的便携式无线电装置分集天线的布局图。在图22中，1代表无线电装置底板，2代表构成分集天线的一个天线元件。这个天线元件是一环形天线，其环路平面纵向偏离无线电装置底板主轴方向(Z轴方向)倾斜约60度。2’代表类似于环形天线2的天线元件。其环路平面纵向与环形天线2的环路平面纵向成一角度。X、Y和Z代表其相应的坐标。

采用第二实施例中所述的倾斜环形天线2作为构成分集天线的一个发射/接收天线元件。采用只接收的环形天线2’作为另一个天线元件。在发射期间，只有环形天线2在工作。在接收期间，环形天线2和环形天线2’都在工作，进行分集操作。

在环形天线2中，在通信期间天线环路平面的纵向实际上垂直于地面，因此，其极化平面实际上与基地台的垂直极化相匹配。在通信发射期间，它防止因极化平面失配而造成的增益降低。由于环形天线2具有定向辐射性，向人体辐射较小，电磁波受人体的影响很小。在通信接收期间，它防止因极化平面失配而造成的增益下降，因此实现高增益分集天线。

如上所述，根据本发明第十一实施例的便携式无线电装置的分集天线采用倾斜的环形天线作为构成分集天线的一个发射/接收天线元件和采用只接收天线作为另一个天线元件，因此，防止因极化平面失配而造成的增益降低，和实现字增益分集天线，与此同时，降低在发射(通信)期间向人体的辐射，因而实现电磁波受人体影响很小的天线。

(实施例12)

本发明的第十二实施例是一种便携式无线电装置分集天线。采用一倾斜环形天线作为构成分集天线一个发射/接收天线元件和将另一个只接收天线元件置于无线电装置底板的平面上，与人体相同的方向上。

图23是根据本发明第十二实施例的便携式无线电装置分集天线的布局图。在图23中，1代表无线电装置底板，2代表构成分集天线的一个天线元件。环形天线2是一个环路平面的纵向偏离无线电装置底板主轴方向(Z轴方向)倾斜约60度的环形天线。2’代表类似于环形天线2的天线元件，其环路平面的纵向置于人体方向上、与无线电装置底板平面上环形天线2的环路平面纵向成一角度的方向上。 X、Y和Z代表其相应的坐标。

采用第二实施例中所述的倾斜环形天线2作为构成分集天线的一个发射/接收天线元件。采用放置在与人体相同方向上的环形天线2’作为另一个只接收天线元件。在发射期间，只有环形天线2在工作。在接收期间，环形天线2和环形天线2’都在工作，完成分集操作。

由于环形天线2’也具有指向人体的定向辐射性，在诸如等待时刻的接收期间，它能够与环形天线2一起在所有的方向上实现具有定向辐射性的分集操作。

如上所述，根据本发明第十二实施例的便携式无线电装置的分集天线采用倾斜的环形天线作为构成分集天线的一个发射/接收天线元件和采用放置在人体方向上的环形天线作为另一个只接收天线元件，在诸如等待时刻的接收期间，它能够在所有的方向上进行具有定向辐射性的分集操作。此外，该天线可防止因极化面失配而造成的增益降低、降低在发射(通信)期间向人体的辐射、以及在所有的方向上执行具有定向辐射性的分集操作。

(实施例13)

本发明的第十三实施例是一种采用环路平面纵向折弯的环形天线元件的无线电通信终端机内天线。

图24和25是根据本发明第十三实施例的无线电通信终端机内天线的方块图。在图24和25中，1代表无线电装置底板，2代表环形天线元件。图24是环形天线放置成与无线电装置底板右上角配合的一个例子，25是环形天线放置成与无线电装置底板左上角配合的一个例子。使环形天线元件折弯允许对在折弯方向上的两种极化波进行发射/接收，图26和27分别示出每个环形天线元件在折弯和不折弯时的定向辐射图。在图26和27中，H和V分别代表水平极化分量和垂直极化分量。从图27可见，使环形天线元件折弯可增大垂直极化分量，使得对垂直和水平两个极化波进行发射/接收成为可能。

如上所述，根据本发明第十三实施例的无线电通信终端机内天线具有环形天线元件的环路平面纵向元件折弯的结构，使得在折弯方向上对两种极化波进行发射/接收成为可能。

(实施例14)

本发明的第十四实施例是一种无线电通信机内天线，它具有垂直于无线电装置底板平面的一块小底板，该小底板置于环形天线元件一端的环路平面的纵向上，且共间距与波长相比为极小的位置上。

图28是根据本发明第十四实施例的无线电通信终端机内天线的方块图。在图28中，1代表无线电装置底板；2代表环形天线元件；10代表小底板。在环形天线元件一端的环路平面的纵向上设置一小底板使天线谐振频率降低，等效于降低天线的尺寸并实现宽带天线。图29和图30示出在环形天线元件一端的环路平面的纵向上没有小底板和有小底板时的阻抗特性，在两种情况下环路长度都为31mm。在图29中，天线谐振频率为2.59GHz，带宽为41MHz，比带宽为15％。在图30中，天线谐振频率为2.42GMz，带宽为51MHz，比带宽为17％。在图29和图30中，采用和不采用小底板谐振频率从2.59GHz降低到2.42GHz，表明设置小底板能够等效地降低天线尺寸。与此同时，比带宽从15％增大到17％，能够等效地实现宽带天线。

如上所述，根据本发明第十四实施例的无线电通信终端机内天线具有在环形天线元件一端的环路平面间距与波长相比为极小处设置一个垂直于无线电装置底板平面的小底板的结构，它不仅能够减小天线的尺寸而且能够实现宽带天线。

(实施例15)

本发明的第十五实施例是一种无线电通信终端机内天线，在环形天线元件两端的环路平面的纵向上，间距与波长相比为极小处设置垂直于无线电装置底板平面的小底板。

图31是根据本发明第十五实施例的无线电通信终端机内天线的方块图。在图31中，1代表无线电装置底板；2代表环形天线元件；10代表小底板。在环形天线元件两端环路平面的纵向上设置小底板使天线谐振频率降得比第十四实施例更低，这等效于降低天线的尺寸并实现宽带天线。图32示出在环形天线元件两端的环路平面的纵向上设有小底板，且当环路长度为31mm时的阻抗特性。在图32中，天线谐振频率为2.24GHz，带宽为60MHz，比带宽为24％。

当与第十四实施例中的环形天线进行比较时，其谐振频率从2.42GHz降低到2.24GHz，在两端的环路平面的纵向上设置小底板等效于进一步降低天线尺寸。与此同时，比带宽从17％增大到24％，进一步展宽天线的带宽。

如上所述，根据本发明第十五实施例的无线电通信终端机内天线具有在环形天线元件两端的环路平面的纵向上间距与波长相比为极小处设置垂直于无线电装置底板平面的小底板的结构，它不仅能够减小天线的尺寸而且能够实现宽带天线。

(实施例16)

本发明的第十六实施例是一种无线电通信终端机内天线，它在环形天线元件一端的环路平面纵向折弯处设置一个垂直于无线电装置底板平面的小底板。

图33和图34是根据本发明第十六实施例的无线电通信终端机内天线的方块图。图33示出使环形天线元件折弯以装配在无线电装置底板右上角处的一种情况，图34示出使其折弯以装配在左上角处的一种情况。在图33和图34中，1代表无线电装置底板；2代表环形天线元件；10代表小底板。

在环形天线元件一端的环路平面的纵向折弯处设置一个小底板，不仅允许象第十三实施例的情况那样对极化波进行发射/接收，而且使天线的谐振频率降低，因此，等效于减小天线尺寸并实现宽带天线。

如上所述，根据本发明第十六实施例的的无线电通信终端机内天线具有在环路平面纵向折弯的环形天线元件的一端设置一个小底板的结构，这使它不仅能够对两种极化波进行发射/接收，而且能够降低天线的谐振频率，因此，等效于减小天线尺寸并实现宽带天线。

实施例17

本发明的第十七实施例是一种无线电通信终端的机内天线，具有垂直于无线电装置底板的平面的小底板，该小底板设置在环路平面的纵向折弯的环形天线元件的两端，与无线电装置之间的间距与波长相比为极小处。

图35和36是根据本发明的第十七实施例，用于无线电通信终端的机内天线的方块图。图35示出环形天线元件折弯，并装配在无线电装置底板的右上角处的情况，而图36示出其折弯并装配在左上角处的情况。在图35和36中，1代表无线电装置底板；2代表环形天线元件；10代表小底板。在环路平面纵向折弯的环形天线元件的两端设置小底板，不仅允许两个极化波和第十三实施例的情况下一样地发射/接收，并且有可能使天线的谐振频率比第十六实施例降低得更低，因此等效于减小天线尺寸，并实现宽带天线。

如上所述，根据本发明第十七实施例，用于无线电通信终端的机内天线具有这种结构：在环路平面纵向折弯的环形天线元件的两端设置小底板，这不仅可能沿两个折弯方向发射/接收极化波，而且天线的谐振频率还比第十六实施例降得更低，因此等效于减小了天线的尺寸，并实现宽带天线。

实施例18

本发明的第十八实施例是用于便携式无线电装置的分集天线，它采用第十三实施例的环形天线作为分集天线的一个只接收天线，并且将用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件。

图37是根据本发明的第十八实施例，用于便携式无线电装置的分集天线的方块图。在图37中，1代表无线电装置底板，2代表第十三实施例的环形天线元件。其是构成分集天线的只接收天线。8代表单极天线，是构成分集天线的另一个天线元件。第十三实施例中描述的环形天线2构成分集天线的一个天线元件，作为只接收。单极天线8用于发射和接收二种情况作为另一个天线元件。在发射期间，只有单极通信8工作。在接收期间，单极天线8和环形天线2工作，并实现分集操作。第十三实施例的环形天线可以在天线元件的两个折弯方向接收两个极化波。

如上所述，根据本发明的第十八实施例用于便携式无线电装置的分集天线采用第十三实施例中构成分集天线的一个环形天线的只接收天线，并将用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件，因此有可能在分集操作期间可接收两个极化波。

实施例19

本发明的第十九实施例是一个便携式无线电装置的分集天线，采用第十四实施例的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线，并将用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件。

图38是是根据本发明的第十九实施例的分集天线的方块图。在图38中，1代表无线电装置底板，2和10代表实施例14的环形天线，它是构成分集天线的一个只接收天线。8代表单极天线，它是构成分集天线的另一个天线元件。使用实施例14中具有小底板10的环形天线2，作为构成分集天线的一个只接收天线元件。能发射和接收的单极天线8作为另外一个天线元件。在发射期间，只有单极天线8工作。在接收期间，单极天线8和具有小底板10的环形天线2工作，并实现分集操作。第十四实施例的环形天线是小型宽带天线。

如上所述，根据本发明的第十九实施例的用于便携式无线电装置的分集天线采用第14实施例的环形天线作为构成分集天线的只接收天线，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件，因此实现小型宽带分集天线。

实施例20

本发明的第二十实施例是用于便携式通信设备的分集天线，它采用第十五实施例的环形天线作为一个构成分集天线的只接收天线，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件。

图39是根据本发明的第二十实施例的便携式无线电装置的方块图。在图39中，1代表无线电装置底板，2和10代表第十五实施例中的环形天线，它是构成分集天线的一个只接收天线。8代表单极天线，它是构成分集天线的另一个单极天线元件。使用第十五实施例中带有小底板10的环形天线2作为构成分集天式线的一个只接收天线元件。使用能发射和接收的单极天线8，作为另一个天线元件。在发射期间，只有单极天线8工作。在接收期间，单极天线8和带有小底板10的环形天线2工作，并完成分集操作。第15实施例的环形天线比第十四实施例的天线更小、频带更宽。

如上所述，根据本发明的第二十实施例用于便携式无线电装置的分集天线采用第十五实施例的环形天线作为构成分集天线的只接收天线，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件，因此实现小型宽带分集天线。

实施例21

本发明的第二十一实施例是用于便携式无线电装置的分集天线，它采用第十六实施例的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线，并采用用于接收和发射的的单极天线作另一个天线元件。

图40是根据本发明的第二十一实施例的用于便携式无线电装置的分集天线。在图40中，1代表无线电装置底板，2和10代表第16实施例的环形天线，它是构成分集天线的一个只接收天线。8代表单极天线，它是构成分集天线的另一个天线元件。第十六实施例带有小底板10的环形天线2，用作构成分集天线的一个只接收天线元件。使用能发射和接收的单极天线8作为另一个天线元件。在发射期间，只有单极天线8工作。在接收期间，单极天线8和具有小底板10的环形天线2工作，并实现分集操作。第16实施例的环形天线是小型、宽带天线，能够接收两个极化波。

如上所述，根据本发明的第二十一实施例用于便携式无线电装置的分集天线采用第16实施例的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件，因此实现小型宽带分集天线，能够接收两个极化波。

实施例22

本发明的第二十二实施例是便携式无线电装置分集天线，采用第十七实施例的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件。

图41是根据本发明的第二十二实施例的用于便携式无线电装置的分集天线的方块图。在图41中，1代表无线电装置底板，2和10代表第十七实施例的环形天线，它是构成分集天线的只接收天线。8代表另一个构成分集天线的天线元件。采用第十七实施例带有小底板10的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线元件。采用能发射和接收的单极天线8作为另一个天线元件。在发射期间，只有单极天线8工作。在接收期间，单极天线8和有小底板10的环形天线2工作，并实现分集操作。第十七实施例的环形天线是比第十六实施例更小型、具有更宽频带的天线。

如上所述，根据本发明的第二十一实施例用于便携式无线电装置的分集天线采用第十七实施例作为构成分集天线的只接收天线，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件，因此实现小型宽带分集天线，能够作为只接收天线接收两个极化波。

实施例23

本发明的第二十三实施例是用于便携式无线电装置的分集天线，采用第十三实施例的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线，并采用用于接收和发射的板状单极天线作为另一个天线元件。

图42是根据本发明的第二十三实施例的用于便携式无线电装置的分集天线的方块图。在图42中，1代表无线电装置底板，2代表第十三实施例的环形天线，它是构成分集天线的只接收天线。2’代表作为构成分集天线的另一个天线元件，它是第七实施例中的板状环形天线，设置在和人相反方向底板的平面上。使用第十三实施例的环形天线2作为构成分集天线的只接收天线元件。使用第七实施例中描述的能发射和接收的环形天线2作为另一个天线元件。在发射期间，只有板状环形天线2’工作。在接收期间，板状环形天线2’和环形天线2工作，并实现分集操作。第七实施例的环形天线具有宽带特性，并且第十三实施例的环形天线能够沿天线元件的折弯方向接收两个极化波。

如上所述，根据本发明的第二十三实施例的便携式无线电装置的分集天线采用第十三实施例的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线，并采用第七实施例的用于接收和发射的板状环形天线作为另一个天线元件，因此实现小型宽带分集天线，能够接收两个极化波。

第二十四实施例

本发明的第二十四实施例是用于便携式无线电装置的分集天线，采用第十四实施例的环形天线作为构成分集天线的只接收天线，并采用用于接收和发射的板状单极天线作为另一个天线元件。

图43是根据本发明的第二十三实施例的用于便携式无线电装置的分集天线的方块图。在图43中，1代表无线电装置底板，2代表第十四实施例的环形天线，它是构成分集天线的只接收天线。2’代表构成分集天线的另一个天线元件，它是第一七实施例的板状环形天线，设置在和人相反方向底板的平面上。使用第十四实施例的环形天线2作为构成分集天线的一个只接收天线元件。采用第七实施例中描述的能发射和接收的环形天线2’作为另一个天线元件。在发射期间，只有板状环形天线2’工作。在接收期间，板状环形天线2’和环形天线2工作，并实现分集操作。第七实施例的环形天线具有宽带特性，并且第十四实施例的环形天线是小型宽带天线。

如上所述，根据本发明的第二十四实施例用于便携式无线电装置的分集天线采用第14实施例作为构成分集天线的一个只接收天线，并采用第七实施例的用于接收和发射的板状环形天线作为另一个天线元件，因此实现了小型宽带分集天线。

实施例25

实施例25是用于便携式无线电装置分集天线，采用第15实施例的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线，并采用用于接收和发射的第七实施例的板状环形天线作为其他天线元件。

图44是根据本发明的第二十五实施例的用于便携式无线电装置的分集天线。在图44中，1代表无线电装置底板，2代表第15实施例的环形天线，它是构成分集天线的一个只接收天线。2’代表另一个构成分集天线的天线元件，它是第七实施例的板状环形天线，放置在和人体反方向的底板的平面上。使用第15实施例的环形天线2作为构成分集天线的一个只接收天线元件。采用第七实施例用于专输和接收的的环形天线2’作为另一个天线元件。在发射期间，只有板状环形天线2’工作。在接收期间，板状环形天线2‘和环形天线2工作，并实现分集操作，第七实施例的环形天线具有宽带特性，并且第十五实施例的环形天线是比第十四实施例的更小，具有更宽频带的天线。

如上所述，根据本发明的第二十五实施例的用于便携式无线电装置的分集天线采用第十五实施例的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线，并采用用于接收和发射的第七实施例的板状环形天线作为其他天线元件，因此实现小型的，宽带分集天线。

实施例26

实施例26是便携式无线电装置的分集天线，它采用第十六实施例的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线，并采用用于接收和发射的第七实施例中的板状环形天线作为另一个天线元件。

图45是根据本发明的第二十六实施例的用于便携式无线电装置的分集天线。在图45中，1代表无线电装置底板，2代表第16实施例的环形天线，它是构成分集天线的只接收天线。2’代表另一个构成分集天线的天线元件，它是第七实施例的板状环形天线，放置在和人体反方向的底板的平面上。采用第16实施例的环形天线2作为构成分集天线的只接收天线元件。采用第七实施例的用于传输和接收的环形天线2’作为另一个天线元件。在发射期间，只有板状环形天线2’工作。在接收期间，板状环形天线2‘和环形天线2都工作，并实现分集操作。第七实施例的环形天线具有宽带特性，并且第16实施例的环形天线是小型宽带天线，能够接收两个极化波。

如上所述，根据本发明的第二十六实施例的用于便携式无线电装置的分集天线采用第十六实施例的环形天线作为构成分集天线的只接收天线，并采用用于接收和发射的第七实施例的板状环形天线作为另一个天线元件，因此实现小型的，宽带分集天线，能够接收两个极化波。

实施例27

实施例27是便携式无线电装置的分集天线，它采用第十七实施例的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线，并采用用于接收和发射的第七实施例的板状环形天线作为另一个天线元件。

图46是根据本发明的第二十七实施例的用于便携式无线电装置的分集天线。在图46中，1代表无线电装置底板，2代表第十七实施例的环形天线，它是构成分集天线的一个只接收天线。2’代表另一个构成分集天线的天线元件，它是第七实施例的板状环形天线，放置在和人体反方向的底板的平面上。采用第十七实施例的环形天线2作为构成分集天线的只接收天线元件。采用第七实施例的用于发射和接收的环形天线2’作为另一个天线元件。在发射期间，只有板状环形天线2’工作。在接收期间，板状环形天线2‘和环形天线2工作，并实现分集操作。第七实施例的环形天线具有宽带特性，并且第十七实施例的环形天线是比第16实施例的更小，具有更宽频带的天线。

如上所述，根据本发明的第二十七实施例的用于便携式无线电装置的分集天线采用第十七实施例的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线，并采用用于接收和发射的第七实施例的板状环形天线作为另一个天线元件，因此实现比第十六实施例更小，并具有更宽频带的天线，并能够接收两个极化波。

如上所述，根据本发明的无线电通信终端的机内天线在通信期间其环形天线设置在和人体反方向的无线电装置底板的平面上，其效果是不仅可以实现在人体的相反方向上具有方向性的高增益天线，而且还可以减小在发射期间电磁波朝人体的辐射。

另外，根据本发明的无线电通信终端的机内天线是如此放置环形天线的，即在通信期间允许垂直极化的波在通信期间发射/接收，所提供的效果是防止由于极化平面和基地台的不匹配引起的增益降低的效果，以实现高增益天线。

根据本发明的无线电通信终端分集天线采用和人体方向相反的环形天线作为只接收天线元件，其效果为实现高增益分集天线，在通信期间受人体的影响较小。

本申请是以1998年1月30日提交的第HEI 10-32401号日本专利申请为基础的，在这里通过参照明确地包括结合了其全部的内容。

Claims (27)

1．一种用于无线电通信终端的机内天线，其特征在于包含环形天线，所述环形天线具有等于或小于一个波长的周长，设置在离终端底板平面的距离和波长相比非常小的位置上，并如此设置使环路平面垂直于在通信期间和人体反方向的所述终端底板的平面，还包含具有阻抗变换功能的平衡/非平衡转换电路，所述转换电路供电给所述环形天线。

2．如权利要求1所述的无线电通信终端的机内天线，其特征在于所述环形天线从所述终端底板的平面沿主轴方向倾斜约60度，从而在通信期间，所述环形天线的环路平面的纵向可设置或垂直于地面。

3．如权利要求1所述的无线电通信终端的机内天线，其特征在于一电抗元件接在环形天线元件的中点。

4．如权利要求1所述用于无线电通信终端的机内天线，其特征在于可变电容元件插在所述环形天线的馈电端。

5．如权利要求1所述的无线电通信终端的机内天线，其特征在于在所述环形天线的馈电端至少接入一个由调谐元件和开关元件组成的电路，并通过转换所述开关元件转换频带，以实现对每一个频带的调谐。

6．如权利要求1所述的用于无线电通信终端的机内天线，其特征在于有一些元件或整个所述环形天线具有之字的结构。

7．如权利要求1所述的无线电通信终端的机内天线，其特征在于所述的环形天线至少有一些元件具有板状结构。

8．如权利要求1所述的用于无线电通信终端的机内天线，其特征在于其直径等于或小于0.1波长的螺线形双极子天线，放置在接近于所述终端底板处以代替所述环形天线。

9．一种无线电通信终端的分集天线，其特征在于采用如权利要求1所述的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线元件，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件。

10．一种无线电通信终端的分集天线，其特征在于采用如权利要求2所述的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线元件，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件。

11．一种无线电通信终端的分集天线，其特征在于采用如权利要求2所述的环形天线作为构成分集天线的发射/接收天线元件，并采用只接收天线作为另一个天线元件。

12．一种无线电通信终端的分集天线，其特征在于采用如权利要求2所述的环形天线作为波长分集天线的发射/接收天线元件，并采用沿和终端通信期间置于和人体相同方向的底板平面上的环形天线作为另一个只接收天线元件。

13．一种无线电通信终端的机内天线，其特征在于如权利要求1所述的环形天线的环路平面折弯，并设置在终端底板上。

14．一种无线电通信终端的机内天线，其特征在于设置有垂直于终端底板平面的小底板，该小底板如权利要求1所述的环形天线的环路平面纵向元件的一端的距离比波长小很多。

15．一种无线电通信终端的机内天线，其特征在于设置有垂直于终端底板平面的小底板，该小底板到如权利要求1所述的环形天线的环路平面纵向元件的两端的距离比波长小很多。

16．一种无线电通信终端的机内天线，其特征在于设置有垂直于终端底板平面的小底板，该小底板到如权利要求13所述的环形天线折弯纵向元件的一端的距离比波长小很多。

17．一种无线电通信终端的机内天线，其特征在于设置有垂直于终端底板平面的小底板，该小底板到如权利要求13所述的环形天线的折弯纵向元件的两端的距离比波长小很多。

18．一种无线电通信终端分集天线，其特征在于采用如权利要求13所述的环形天线作为构成分集天线的只接收天线元件，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件。

19．一种用于无线电通信终端的分集天线，其特征在于采用如权利要求14所述的环形天线作为构成分集天线的只接收天线元件，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件。

20．一种用于无线电通信终端分集天线，其特征在于采用如权利要求15所述的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线元件，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件。

21．一种用于无线电通信终端的分集天线，其特征在于采用如权利要求16所述的环形天线作为构成分集天线的只接收天线元件，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件。

22．一种用于无线电通信终端的分集天线，其特征在于采用如权利要求17所述的环形天线作为构成分集天线的只接收天线元件，并采用用于接收和发射的单极天线作为另一个天线元件。

23．一种便携式无线电装置分集天线，其特征在于采用如权利要求13所述的环形天线最为构成分集天线的只接收天线元件，并采用如权利要求7所述用于接收和发射的板状环形天线作为另一个设置在和人本相反方向的终端底板平面上的天线元件。

24．一种用于无线电通信终端的分集天线，其特征在于采用如权利要求14所述的环形天线作为构成分集天线的只接收天线元件，并采用如权利要求7所述用于接收和发射的板状环形天线作为另一个设置在和人体反方向的终端底板平面上的天线元件。

25．一种用于无线电通信终端的分集天线，其特征在于采用如权利要求15所述的环形天线作为构成分集天线的只接收天线元件，并采用如权利要求7所述用于接收和发射的板状环形天线作为另一个设置在和人体反方向的终端底板平面上的天线元件。

26．一种用于无线电通信终端的分集天线，其特征在于采用如权利要求16所述的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线元件，并采用如权利要求7所述用于接收和发射的板状环形天线作为另一个设置在和人体反方向的终端底板平面上的天线元件。

27．一种无线电通信终端的分集天线，其特征在于采用如权利要求17所述的环形天线作为构成分集天线的一个只接收天线元件，并采用如权利要求7所述用于接收和发射的板状环形天线作为另一个设置在和人体反方向的终端底板平面上的天线元件。

Images