CN1277471A - 具有可收缩天线的无线通信装置及其阻抗匹配方法 - Google Patents

Abstract

一种无线通信装置,在天线环境类似自由空间的天线环境不类似自由空间的两种状况下,可实现可收缩天线和连接至该天线的电路之间的理想的阻抗匹配。该装置包括(a)一个外壳;(b)一个可收缩天线,具有连接在一起的第一和第二部件;第二部件连接至外壳内设置的内部电路;(c)一个天线匹配电路,用于在所述第一和第二种状况下,使天线的阻抗与内部电路的阻抗相匹配;构成的端子匹配电路提供至少两个用于天线的阻抗值;和(d)一个控制电路,用于控制对应于是否该装置处于第一或第二种状况下的端子匹配电路的操作;控制电路以此方式控制端子匹配电路,即当装置处于第一种状况时,选择至少两个端子阻抗值的第一个,当装置处于第二种状况时,选择至少两个端子阻抗值的第二个。

Description

具有可收缩天线的无线通信装置 及其阻抗匹配方法

本发明涉及一种无线通信装置和阻抗匹配方法，更具体地，涉及一种具有可收缩天线的无线通信装置以及这种无线通信装置的阻抗匹配方法，在天线环境类似自由空间的情况与天线环境不类似自由空间的另一种情况下，这种装置能使天线与连接至该天线的电路之间的阻抗匹配。

作为一种典型的无线通信装置的便携式电话具有几种工作状态，例如等待来话消息或数据的等待状态、输入电话号码的拨号输入状态、和传输或接收的通信状态。这些操作状态可以分成两类，即电话机执行传输或接收操作的“非通信状态”和电话机不执行传输或接收操作的“通信状态”。

在“非通信状态”中，天线的环境类似自由空间，因此它可以接近自由空间。而在“通信状态”中，天线的环境不类似自由空间。这是由于为了使用电话机上的微音器和受话器交换声音消息的目的电话机常常用于处于接近使用者头部的位置。因而它是一种典型的无法近似为通信环境状态的自由空间的天线环境。

而且，考虑到电话用于数据传输的状态，这种状态属于“通信状态”；在这种状态中，电话通常用于远离使用者的头的位置。这是由于无须有交换声音消息的微音器和受话器，并且由于电话通常与便携计算机一起工作。结果，天线环境可以接近数据传输状态中的自由空间。

因此，如果电话的操作状态根据天线的环境来分类，它们可以分类成两种情况，即类似于自由空间的第一种情况，和不类似自由空间的第二种情况。因此，天线的输入阻抗需要根据可以应用的两种情况的其中之一而变化。

因此，便携式电话的天线通常是可收缩的，并且正因如此，天线的环境根据是否天线收缩到外壳中而变化。

考虑到上述的天线环境的变化，已经设计和开发了惯常的便携式电话的结构。它可以应用到具有可收缩天线的任何其它无线通信装置。

图1示出现有技术的无线通信装置的示意性结构，该装置构成一个便携式电话。

如图1所示，现有技术的无线通信装置101包括一个鞭状天线102、一个匹配电路105、一个带有用于转换传输和接收操作的三个端子的开关106、一个天线匹配电路107、一个传输电路111、一个接收电路112、一个控制电路113和一个外壳120。匹配电路105、开关106、天线匹配电路107、传输电路111、接收电路112和控制电路113固定在外壳120中。

鞭状天线102包括一个直的部件104和一个螺旋部分103。直的部件103由外壳120支承，所以可从外壳120向外延伸，并可收缩到其内部。部件103串联地连接至部件104。天线102以无线电波的形式发射由传输电路111提供的信号TS，并产生从外部接收的无线电波得来的接收信号RS。

在直的部件104收缩到外壳120中的情况下(以下可称之为鞭状天线102收缩)，只有螺旋部件103从外壳120突出。另一方面，在直的部件104从外壳120伸出外面的情况下(以下可称之为鞭状天线102伸出)，螺旋和直的部件103和104从外壳120中伸出。

端子匹配电路107的一个端子连接至一个连接器121，其另一个端子连接至地。电路107具有预定的特定阻抗。

匹配电路105的一个端子连接至一个连接器122，其另一个端子连接至开关106的第一端子。电路105起到匹配天线102与传输或接收电路111或112之间的阻抗的作用。

如图1所示，当鞭状天线102收缩到外壳120中时，直的部件104的底端与连接器121相连接。因此，端子匹配电路107连接至部件104的底端。部件104的上部分与连接器122相连接，从而将匹配电路105连接至部件104。

当鞭状天线102从外壳120中伸出时，直的部件104的底端与连接器121分开，结果，端子匹配电路107与部件104断开。部件104保持与连接器122的接触，结果，匹配电路105在这种情况下保持于部件104的连接。

开关106的第二和第三端子分别连接至传输电路111的输出端和接收电路112的输入端。开关106交替地将传输和接收电路111和112的其中之一连接至匹配电路105。

传输电路111通过采用具体的传输数据调制载波以产生传输信号TS。数据TS通过开关106和匹配电路105从电路111的输出端输出到鞭状天线102。电路111的工作是由控制电路113提供的传输控制信号TCS控制的。

通过匹配电路105和开关106将天线102产生的接收信号RS输入到接收电路112的输入端。接收电路112解调如此所提供的接收信号RS，并提取在信号RS中包含的数据。电路112的工作是由接收控制信号RCS控制的。

如果接收信号RS包括一个断开信号DCS，则接收电路112将信号DCS输出到控制电路113。在这种情况下，电路113采用控制信号RCS来停止电路112的接收操作。

控制电路113产生开关控制信号SCS、传输控制信号TCS和接收控制信号RCS，分别将它们提供给开关106、传输电路111和接收电路112。

现有技术的无线通信装置101按以下的方式工作。

在信号传输时，操作开关106以将传输电路111连接至匹配电路105。从传输电路111输出的传输信号TS通过匹配电路105和开关106提供到鞭状天线102。如此提供的信号TS以无线电波的形式发射到外面或空气中。

在信号接收时，操作开关106以将接收电路112连接至匹配电路105。由天线102提供的接收信号RS通过匹配电路105和开关106输入到接收电路112。如此输入的信号RS被解调以提取出其中包含的数据。

于是，根据来自控制电路113的开关控制信号SCS，将天线102电连接地切换到传输或接收电路111或112。

如以上解释，当鞭状天线102伸出时，鞭状天线102的螺旋部件和直的部件103和104从外壳120中伸出。结果，部件103和104两者提供具体的天线功能。在这种状态，端子匹配电路107不起作用，因此只有匹配电路105在天线102与接收或传输电路111或112间提供阻抗匹配功能。

另一方面，当鞭状天线102收缩时，只有螺旋部件103从外壳120中伸出。结果，只有部件103提供具体的天线功能。在这种状态，端子匹配电路107起作用，并补偿天线102的输入阻抗。换言之，当只有螺旋部件103有作用时，天线102的输入阻抗被补偿，以匹配天线102与接收或传输电路111或112间的阻抗。于是，类似鞭状天线102伸出的状态，通过匹配电路105实现天线102与接收或传输电路111或112之间的阻抗匹配操作。

通常，以选择最佳阻抗或者当鞭状天线伸出来时匹配天线102与接收或传输电路111或112间的阻抗的方式来调节匹配电路105。在假定天线102处于自由空间(即第一种状况)的情况下，完成所需要的阻抗匹配的调节。

在装置101处于邻近使用者的头部时的状态下(即第二种状况)，由于头的影响，螺旋部件103的输入阻抗改变。因此，阻抗匹配状态将偏离。天线102收缩时的阻抗匹配状态的偏离程度大于天线伸出时的偏离程度。

图2是表示在装置101处于邻近使用者的头部的第二种状况下鞭状天线102(基本上是螺旋部件103)的输入阻抗的史密斯圆图。从图2可见，表示天线102输入阻抗的曲线a1从中心线b1处向下移动，这意味着输入阻抗特性恶化。

图3示出表示在第二种状况下天线102(基本上是螺旋部件103)与传输或接收电路111或112间的回波损耗特性的曲线。从图3可见，在W1频率范围内，回波损耗大于传输和接收的参考值-5dB。这意味着回波损耗特别大。

如果阻抗匹配被确定呈现出天线102的环境是不类似于自由空间的第二种状况，上述的特性恶化可以避免。在这种情况下，出现了这样的问题，在天线102环境是类似自由空间的第一种状况下输入阻抗不是最佳的。

因此，当鞭状天线102收缩到外壳120中时，在第一和第二种状况下很难实现阻抗匹配。这意味着，在这两种状况的任何一种情况下都不能实现阻抗匹配。

近来，有进一步对例如便携式电话这类便携式无线通信装置小型化的趋势，结果，螺旋部件103到使用者的头部的距离减小了。因此，在上述的第一第二种状况中的天线102的阻抗特性趋于在较宽的范围内变化或起伏，并且回波损耗趋于更显著。

因此，本发明的一个目的是提供一种无线通信装置及其阻抗匹配方法，在天线环境类似自由空间状况和天线环境不类似自由空间状况的两种状况下，可实现可收缩天线和连接至它的电路间的理想的阻抗匹配状态。

本发明的另一个目的是提供一种无线通信装置及其阻抗匹配方法，即使在天线收缩时，可实现可收缩天线和连接至该天线的电路之间的理想的阻抗匹配状态。

本发明还有另一个目的是提供一种无线通信装置及其阻抗匹配方法，在天线环境类似自由空间状况和天线环境不类似自由空间状况的每一种状况下，可减小可收缩天线的回波损耗。

以下说明可使本技术领域的普通技术人员清楚地知道上述的和未具体说明的其它目的。

根据本发明的第一个方面，提供一种无线通信装置，包括：

(a)一个外壳；

(b)一个可收缩到所述外壳中的天线；

所述天线具有连接在一起的一个第一部件和一个第二部件；

即使当所述天线收缩时，所述第一部件处于外面；

当所述天线收缩时，所述第二部件收缩至所述外壳中；

所述第二部件连接至在所述外壳中设置的一个内部电路；

(c)一个端子匹配电路，用于在天线环境类似自由空间第一种状况和天线环境不类似自由空间的第二种状况下使所述天线的阻抗与所述内部电路的阻抗匹配；

所述端子匹配电路被构成为向天线提供至少两个端子阻抗值；和

(d)一个控制电路，用于对应于所述装置处于第一种状况或第二种状况而控制端子匹配电路的工作；

所述控制电路以这样的方式控制所述端子匹配电路，即当所述装置处于第一种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第一个端子阻抗，和当所述装置处于第二种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第二个端子阻抗。

采用根据本发明的第一个方面的无线通信装置，在天线环境类似自由空间的第一种状况和天线环境不类似自由空间的第二种状况下，提供端子匹配电路以匹配可收缩天线对于内部电路的阻抗。端子匹配电路被构成为向天线至少提供两种端子阻抗值。

而且，提供控制电路，用于对应于该装置处于第一种状况或第二种状况而控制端子匹配电路的工作。控制电路以这种方式控制端子匹配电路，即当装置处于第一种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第一个端子阻抗，和当装置处地第二种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第二个端子阻抗。

结果，在天线环境类似自由空间的第一种状况和天线环境不类似自由空间的第二种状况中的每一个中，可实现可收缩天线和连接至它的内部电路间的理想阻抗匹配状态。

由于阻抗匹配，可以减小天线的回波损耗。

如果当天线是否收缩到外壳中时能够为天线适当地设定至少两个端子阻抗值，则在天线是否收缩的互不相关的第一和第二种状况的每一个中，都可实现可收缩天线与内部电路间的理想的阻抗匹配状态。

在根据本发明第一个方面的装置的优选实施例中，端子匹配电路包括一个第一终端子电路，一个第二终端子电路、和一个由来自控制电路的控制信号来切换第一和第二终端子电路的开关。

在此实施例中，当装置处于第一种状况时，第一终端子电路最好连接至天线的第二部件，并且当装置处于第二种状况时，第二终端子电路最好连接至天线的第二部件。

或者，当装置处于第一种状况时，第一终端子电路连接至天线的第二部件，并且当装置处于第二种状况时，第一和第二终端子电路连接至天线的第二部件。

在根据本发明的第一个方面的装置的另一个优选实施例中，第一种状况包括装置的一个备用状态和一个数据通信状态，第二种状况包括一个声音消息交换状态。

在根据本发明的第一个方面的装置的又一个优选实施例中，另外提供一个向控制电路输出一个耳机检测信号的耳机检测电路。控制电路以这样的方式控制响应耳机检测信号的端子匹配电路，即选择至少两个端子阻抗值中的第一个。

在根据本发明的第一个方面的装置的再一个优选实施例中，控制电路被设计用来接收一个操作选择信号。控制电路以这样的方式控制响应操作选择信号的端子匹配电路，即当装置处于第一种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第一个端子阻抗，并且当装置处于第二种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第二个端子阻抗。

在此实施例中，当操作选择信号是一个终止声音消息交换信号或者一个来自遥远的装置发送的断开信号时，最好是选择至少两个端子阻抗值中的第一个，并且当操作选择信号是开始声音消息交换信号时，最好是选择至少两个端子阻抗值的第二个。

可以采用由接收数据产生的指示装置的工作状态的信号作为操作选择信号。

用根据本发明的第二个方面，提供一种无线通信装置的阻抗匹配方法。该装置包括：

(i)一个外壳；

(ii)一个可收缩到所述外壳中的天线；

所述天线具有连接在一起的一个第一部件和一个第二部件；

即使当所述天线收缩时，所述第一部件处于外面；

当所述天线收缩时，所述第二部件收缩至所述外壳中；

所述第二部件连接至在所述外壳中设置的一个内部电路；

(iii)一个端子匹配电路，用于使所述天线的阻抗与所述内部电路的阻抗匹配；和

(iv)一个控制电路，用于控制端子匹配电路的工作；

根据本发明的第二方面的方法包括如下步骤：

(a)提供天线对于端子匹配电路的至少两个端子阻抗，使得在天线环境类似自由空间的第一种状况和天线环境不类似自由空间的第二种状况下，使天线的阻抗与内部电路的阻抗匹配；和

(b)以这样的方式操作控制电路，即当装置处于第一种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第一个，并且当装置处于第二种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第二个。

采用根据本发明的第二个方面的无线通信装置的阻抗匹配方法，由于基本相同的理由，在第一和第二种状况的每一种情况下，可实现可收缩天线与连接至该天线的内部电路之间的理想的阻抗匹配。由于阻抗匹配，天线的回波损耗可以减少。

如果当天线是否收缩到外壳中时能够为天线适当地设定至少两个端子阻抗值。则在天线是否收缩的互不相关的第一和第二种状况的每一个中，都可实现可收缩天线与内部电路间的理想的阻抗匹配状态。

在根据本发明的第二个方面的方法的一个优选实施例中，构成的端子匹配电路包括一个第一终端子电路、一个第二终端子电路、和一个开关。由控制电路送出控制信号以切换第一和第二终端子电路。

在此实施例中，当装置处于第一种状况时，第一终端子电路最好连接至天线的第二部件，并且当装置处于第二种状况时，第二终端子电路最好连接至天线的第二部件。

或者，当装置处于第一种状况时，第一终端子电路连接至天线的第二部件，并且当装置处于第二种状况时，第一和第二终端子电路连接至天线的第二部件。

在根据本发明的第二个方面的方法的另一个优选实施例中，第一种状况包括装置的一个备用状态和一个数据通信状态，第二种状况包括一个声音消息交换状态。

在根据本发明的第二个方面方法的又一个优选实施例中，另外提供一个向控制电路输出耳机检测信号的耳机检测电路。控制电路以这样的方式控制响应耳机检测信号的端子匹配电路，即选择至少两个端子阻抗值中的第一个。

在根据本发明的第二个方面的方法的再一个优选实施例中，控制电路被用来接收操作选择信号。控制电路以这样的方式控制响应操作选择信号的端子匹配电路，即当装置处于第一种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第一个端子阻抗，并且当装置处于第二种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第二个端子阻抗。

在此实施例中，当操作选择信号是终止声音消息交换信号或者来自遥远的装置发送的断开信号时，最好是选择至少两个端子阻抗值中的第一个，并且当操作选择信号是开始声音消息交换信号时，最好是选择至少两个端子阻抗值的第二个。

可以采用由接收数据产生的指示装置的工作状态的信号作为操作选择信号。

为了容易地实施本发明，参照附图进行说明。

图1是表示现有技术的具有可收缩鞭状天线的无线通信装置的结构的示意性的功能方框图；

图2是表示在天线收缩到外壳中和装置处于邻近使用者的头部的状况下图1所示的现有技术的装置的天线的输入阻抗的史密斯圆图；

图3是表示在天线收缩到外壳中和该装置处于邻近使用者的头部的状况下现有技术的装置的天线的回波损耗曲线；

图4是表示具有根据本发明的第一实施例的可收缩鞭状天线的天线收缩到外壳中的无线通信装置的结构的示意性的功能方框图；

图5是表示具有根据图4的本发明的第一实施例的可收缩鞭状天线的天线伸出外壳的无线通信装置的结构的示意性的功能方框图；

图6是表示根据图4所示的第一实施例的装置在天线收缩到外壳中和装置处于远离使用者的头部的状况下的天线的输入阻抗的史密斯圆图；

图7是表示根据图4和5的第一实施例的装置在天线收缩入到外壳中和装置处于远离使用者的头部的状况下的天线的回波损耗曲线；

图8是表示根据图4和5的第一实施例的装置在天线收缩到外壳中和装置处于靠近使用者的头部的状况下的天线的输入阻抗的史密斯圆图；

图9是表示根据图4和5的第一实施例的装置在天线收缩到外壳中和装置处于靠近使用者的头部的状况下的天线的回波损耗曲线；

图10是表示用于根据图4和5的第一实施例的装置的端子匹配电路的一个示例的电路图；

图11是表示具有根据本发明的第二实施例的可收缩鞭状天线的天线收缩到外壳中的无线通信装置的结构的示意性的功能方框图。

以下参照附图详细说明本发明的优选实施例。

图4和5示出具有根据本发明的第一实施例的可收缩鞭状天线的一种无线通信装置，它构成为一个便携式电话。

根据第一实施例的无线通信装置1包括一个鞭状天线2、一个匹配电路5、一个用于切换传输和接收操作的三端子开关6、一个端子匹配电路7、一个传输电路11、一个接收电路12、一个控制电路13、一个耳机检测电路14和一个外壳20。

鞭状天线2包括一个直的部件4和一个螺旋部件3。部件4的顶端接到部件3的底端。如图4所示，直的部件3可收缩到外壳20中，并如图5所示，部件3可以伸出外壳20。天线2用来以无线电波的形式发射由传输电路11提供的传输信号TS到大气空间。还有，天线2用来接收通过大气空间传播的无线电波和从接收的无线电波产生接收信号RS。

如图4所示，当直的部件4收缩到外壳20中(即天线2收缩到外壳20中)时，只有螺旋部件3处于外壳20外。另一方面，当直的部件4伸出外壳20(即天线2伸出外壳20)时，如图5所示，直的部件4和螺旋部件3两者都处于外壳20外。

端子匹配电路7包括第一和第二终端电路8和9，以及一个三端子开关7。开关10的第一端子连接至一个连接器21，并用作电路7的输入端子。开关10的第二端子连接至第一终端电路8的一个端子。开关10的第三端子连接至第二终端电路9的一个端子。电路8和9的其它的端子接地。开关10根据控制电路13提供的开关控制信号SCS2交替地将电路8和9连接至连接器21。

当装置1处于离开人体(即装置1的使用者)头部的位置并且同时天线2收缩入外壳20以及电路8连接至直的部件4时，第一终端电路8的阻抗具有使天线2的输入阻抗最优化的值。当装置1处于靠近人体(即装置1的使用者)头部的位置并且同时天线2收缩到外壳20中以及电路9连接至直的部件4时，第二终端电路9的阻抗具有使天线2的输入阻抗最优化的值。

匹配电路5连接至连接器22，同时它连接至开关6的第一端子。电路5具有能够使鞭状天线与传输或接收电路11或12之间的阻抗匹配的结构。

如图4所示，当天线收缩到外壳20中时，直的部件4的底端与连接器21接触，因而将部件4连接至端子匹配电路7的输入端(即，开关10的第一端子)。在这种情况下，部件4的上部与连接器22接触，从而将部件4连接至匹配电路5。

与此不同，如图5所示，当天线2从外壳20中伸出，直的部件4的底部离开连接器21，从而使部件4与端子匹配电路7的输入端断开。然而，在这种情况下，部件4的下部保持与连接器22的接触，从而保持部件4与匹配电路5之间的电连接。

开关6的第二和第三端子分别连接至传输电路11的输出端和接收电路12的输入端。开关6通过控制电路13提供的开关控制信号SCS1交替地将电路11和12的其中之一连接至匹配电路5。

传输电路11通过采用传输数据调制载波而产生传输信号TS。电路11从其输出端通过开关6和匹配电路5向天线2输出如此产生的信号TS。电路11的工作由控制电路13送出的传输控制信号TCS控制。

接收电路12在其输入端接收通过匹配电路5和开关6由天线2产生的接收信号RS。电路12解调信号RS并提取包含在其中的信息。如果信号RS包含一个断开信号DCS，则电路12提取信号DCS和将其传送给控制电路13。电路12的工作由控制电路13送出的接收控制信号RCS控制。

耳机检测电路14检测一个具体的耳机(未示出)的连接。具体地，电路14检测耳机插头对装置1带有的耳机插座(未示出)的连接和断开。如果该插头连接至该插座，电路14输出一个耳机检测信号EDS至控制电路13。

控制电路13接收一个操作选择信号OSS。电路13根据操作选择信号OSS、断开开信号DCS和耳机检测信号EDS识别工作状态或状况。根据所识别的工作状态，电路13产生开关控制信号SCS1和SCS2、传输控制信号TCS和接收控制信号RCS，然后将这些信号SCS1、SCS2、TCS和RCS分别送至开关6和10以及电路11和12。

如以上所解释，当鞭状天线2伸出时，如图5所示，螺旋部件3和直的部件4两者都处于外壳20外，因此，部件3和4两者都起作用。在这种情况下，部件4的底端通过连接器22保持与匹配电路5的电连接。当装置1处于类似自由空间并且天线2伸出时，匹配电路5具有使天线2与传输或接收电路11或12之间的阻抗最优化或匹配的特性。结果，通过电路5的作用，天线2与电路11或2之间的阻抗得到匹配。

另一方面，如图4所示，当天线2收缩时，只有螺旋部件3处于外壳20外，因此，基本上只有部件3起作用。在这种情况下，用端子匹配电路7补偿天线2的输入阻抗。具体地，天线2的输入阻抗的补偿是通过部件3与电路11或12之间实现阻抗匹配完成的。结果，类似天线2伸出的情形，完成了天线2与电路11或12之间的阻抗匹配。

在端子匹配电路7中，第一和第二终端电路8和9的其中之一通过开关10交替地连接至直的部件4的底部。通过由控制电路13送出的开关控制信号SCS2完成开关10的切换操作。因此，在天线2的环境类似自由空间的第一种状况下，第一终端电路8连接至部件4，而在天线2的环境不类似自由空间的第二种状况下，第二终端电路9连接至部件4。换言之，在第一种状况下，对于处于远离使用者头部处的螺旋部件3有可中断的阻抗的第一终端电路8将起作用。在第二种状况下，对于处于接近使用者头部处的螺旋部件3的有可中断的阻抗的第二终端电路9将起作用。因此，在第一和第二种状况的每一种状况中，在天线2与电路11或12间的阻抗得以匹配或最优化。

以下，对具有上述结构的无线通信装置的操作进行如下解释。以下解释图4所示的天线收缩到外壳20中的状况。

在传输或接收操作中，开关6由控制电路13根据传输或接收定时而操作或驱动，据此将传输或接收电路11或12连接至匹配电路5。具体地，在传输操作中，用控制信号SCS驱动开关6，以将传输电路11连接至匹配电路5，于是从电路11输出的传输信号TS通过电路5传送到天线2，并由此以无线电波的形式发送到大气空间。另一方面，在接收操作中，由控制信号SCS驱动开关6，以将接收电路12连接至匹配电路5，于是由天线从接收的无线电波产生的接收信号RS通过电路5传送给电路12，通过解调再现传输的信息。

端子匹配电路7以下述方式工作。

根据装置1的操作状态控制在电路7中的三端子开关10。装置1的使用者通过熟练地操作装置1提供的具体的操作钮或键(未示出)，可以识别操作状态，据此将操作选择信号OSS送至控制电路13。。

在等待输入消息或数据的备用状态中，通过开关10的作用，第一终端电路8连接至直的部件4。在使用者按下装置1提供的接通/接收电话呼叫的具体的键或按钮(未示出)之前，电路8通过开关10保持连接至直的部件4。

在对遥远的无线通信装置进行电话呼叫时，如果使用者拨号并按接通/接收电话呼叫的键或钮，声音通信将开始。在拨号和按接通/接收电话呼叫的键或钮的同时，由从空制电路13输出的控制信号SCS2驱动开关10，从而将第二终端电路9而不是第一终端电路8连接至部件4。在进行电话呼叫的操作期间，保持电路9与部件4之间的连接状态。

如果在声音通信期间使用者按下接通/接收电话呼叫的键或钮，电话呼叫和声音通信被终止，同时，开关10被操作，以将第一终端电路8再连接至部件4。于是，第一终端电路8又连接至部件4。

在声音通信期间，接收电路12可以接收从遥远的通信装置传送的一个特定的断开信号DCS。在这种情况下，执行与按接通/接收电话呼叫的键或钮的相同的操作，于是第一终端电路8重新连接至部件4。当接收电路12接收断开信号DCS时，电路12将信号DCS输出至控制电路13。

在接收来自遥远的无线通信装置的电话呼叫时，如果使用者按接通/接收电话呼叫的键或钮，声音通信开始。同时，由控制信号SCS2驱动开关10，从而将第二终端电路9而不是第一终端电路8连接至部件4。在声音通信期间，保持电路9和部件4之间的连接状态。

如果在声音通信期间使用者按下接通/接收电话呼叫具体的键或钮，声音通信被终止，并且，开关10被操作，以将第一终端电路8再连接至部件4。

在声音通信期间，接收电路12可以接收来自遥远的无线通信装置发送的一个特定的断开信号DCS。在这种情况下，执行与按接通/接收电话呼叫的键或钮的相同操作，于是，第一终端电路8又连接至部件4。

另外，耳机插头连接至装置1的插座，耳机控测电路14输出检测信号EDS至控制电路13。在这种情况下，即使装置1处于声音通信工作状态，由控制信号SCS2驱动开关10，从而将第一终端电路8连接至部件4。这是由于，当使用耳机时，装置1通常放到离开使用者的头部的点。

类似地，当装置1用于数据传输时，开关10被控制信号SCS2驱动，据此将第一终端电路8连接至部件4。这可以由通知具体的传输装置连接至装置1的数据传输终端(未示出)或结合入装置1的中央处理单元(CPU)执行具体的数据传输处理的一个信号来完成。

如上所述，当装置1用于天线2的环境近似为自由空间(例如准备和拨入状态)的第一种状况时，天线的直的部件4通过开关10连接至第一终端电路8，如图6和7所示，导致了天线有优异的特性曲线。

图6是表示在装置1远离使用者的头部的第二种状况下鞭状天线2(基本是螺旋部件3)的输入阻抗的史密斯圆图。从图6可以看到，表示输入阻抗的曲线a2从中线b2的移动小于现有技术装置101的，这意味着天线的输入阻抗特性得到改善。

图7是在天线2的环境近似为自由空间的第一种状况下天线2(基本是螺旋部件3)与传输或接收电路11或12之间的回波损耗特性曲线。如图7所示，回波损耗约小于频率范围W2中的-5dB的参考值，并且完全小于频率范围W3中的参考值。这意味着回波损耗也得到改善。

另一方面，当装置1用于天线2的环境不能近似为自由空间(即第二种状况)的场所时，天线2的直的部件4通过开关10连接至终端电路9。在这种情况下，如图8和9所示，天线2提供了优异的特性曲线。

图8是表示在装置1邻近使用者的头部的第二种状况下鞭状天线2(基本是螺旋部件3)的输入阻抗的史密斯圆图。从图8可以看到，表示输入阻抗的曲线a3从中线b3的移动小于现有技术装置101的，这意味着天线的输入阻抗特性得到改善。

图9是表示在第二种状况下，天线2(基本是螺旋部件3)和传输或接收电路11或12之间的回波损耗特性曲线。如图9所示，回波损耗近似小于频率范围W4中的-5dB的参考值。这意味着回波损耗也得到改善。

具有上面表示的特性的终端匹配电路7可以用各种已知的结构实现。下面参照图10解释电路7的一个示例。

以下，参照图10解释终端匹配电路7的一个示例。

如图10所示，终端匹配电路7包括两个电容器C1和C2、一个电感L1、一个二极管D、五个电阻器R1，R2，R3，R4和R5、一个npn型双极性晶体管Q1、一个pnp型双极性晶体管Q2。电容C1与二极管D并联连接。电容C1和二极管D的连接端通过电容C2连接至连接器21，并通过电阻器R1连接至晶体管Q1的集电极。电容C1和二极管D的另一个连接端通过电感L1连接至地。

晶体管Q1的发射极通过电阻器R2连接至其基极，并直接连接至电源31。晶体管Q1的基极通过电阻器R3连接至晶体管Q2的集电极。通过电阻器R5，晶体管Q2的基极连接至其发射极，并通过电阻器R4连接至一个输入端T。该端T接收由控制电路13发送的开关控制信号SCS2。晶体管Q2的发射极直接接地。

电感器L1构成第一个终端电路8。电容器C1和电感器L1的结合构成第二个终端电路9。晶体管Q1和Q2和电阻器R2、R3、R4和R5构成一个用于将二极管D的工作状态切换成通和断的开关SW。二极管D、电阻器R1和开关SW构成用于切换第一和第二终端电路8和9的开关10。。

电阻器R1起限定流过二极管D的电流的作用。在装置1的工作频率范围内，电容器C2起到降低端子匹配电路7的阻抗的作用。电容器C2的电容被调整或确定，以使电路7的阻抗足够低。

采用具有上述的结构的端子匹配电路7，当来自控制电路13的开关控制信号是逻辑低(L)状态时，开关SW关断，结果，没有电流流过二极管D。因此，电容器C1和电感器L1的结合通过连接器21连接至天线2的直的部件4。另一方面，当开关控制信号是逻辑高(H)状态时，开关SW接通，结果，一个特定的电流流过二极管D。于是，只有电感器L1通过连接器21连接至直的部件4。

二极管D具有在导通状态下随着流过该二极管D的电流增加而阻抗减小的特性。考虑到这种特性，以这样的方法确定电阻器R1的电阻，即由于电流流过二极管D，二极管D导通状态的阻抗要具有需要的值。

由于上述的结构，只有当使用话筒和受话器(或扬声器)时，即装置1处于放置在靠近使用者的头部的第二种状况下，电流流过端子匹配电路7。因此，存在另外的优点，即在备用或数据传输状态下，节省电流消耗。

根据需要的频率范围，调整电容器C2的电容成为适当的值。例如，如果设计装置1用于接近800MH的工作频率，电容器的电容最好设定近似100pF。

由于二极管D是用于切换第一和第二终端电路8和9的，开关SW必须是图10的结构。然而，如果二极管D是由控制电路13直接可控制的适当元件构成(例如GaAs转换元件)，就出现了另外的优点，即可以取消开关SW并简化了结构。

采用根据图4和5的第一实施例的无线通信装置1，如前面所详细解释的，端子匹配电路7包括装置1远离使用者的头部的第一种状况下的第一终端电路8、装置1靠近使用者的头部的第二种状况下的第二终端电路9、和用于切换电路8和9的开关10。由于开关10的工作，电路8和9的其中之一交替地连接至天线2的直的部件4。因此，天线2的输入阻抗在第一和第二种状况的每一种都适当地补偿，据此，在这两种状况下实现阻抗匹配并减少回波损耗。

第二实施例

图11示出根据本发明的第二实施例的一种无线通信装置1A，除了采用端子匹配电路7A而不是端子匹配电路7外，它包括与图4和5所示的第一实施例相同的结构。因此，为简化起见，有关相同结构的解释就省略了，而在图11中标以与第一实施例所用的相同的标号。

端子匹配电路7A包括一个第一终端电路8A、一个第二终端电路9A和一个两端子开关10A。电路8A的一端直接连接至连接器21，它的另一端接地。开关10A的一端直接连接至连接器21，它的另一端通过电路9A接地。采用来自控制电路13的开关控制信号SCS2，开关10A被接通和断开。

当在鞭状天线2收缩到外壳20中的状态下开关10A关断时，第一终端电路8A通过连接器21连接至天线2的直的部件4上。当在相同的状态下开关10A接通时，第一和第二终端电路8A和9A通过连接器21并联连接至直的部件4。

在装置1离开使用者的头部和鞭状天线收缩的第一种状况下，第一终端电路8A具有使天线2的输入阻抗最优化的阻抗。第二终端电路9A的阻抗是以这样的方法确定的，即电路8A和9A总的阻抗在装置1靠近使用者的头部和鞭状天线2收缩的第二种状况下使天线2的输入阻抗最优化。

以下，解释根据第二实施例的无线通信装置1A的工作。

在向遥远的无线通信装置进行电话呼叫和从遥远的无线通信装置接收电话呼叫时，控制电路13根据传输和接收定时驱动开关6，从而将传输和接收电路11和12的其中之一连接至匹配电路5。这与第一实施例相同。

在端子匹配电路7A中，根据类似第一实施例的装置1的装置1A的工作状态，开关10A被控制。

具体地，在等待输入消息或数据的备用状态中，开关10A保持断开，结果，只有第一终端电路8A连接至直的部件4。在使用者按下接通/接收电话呼叫的具体的键或按钮之前，只有电路8A保持与直的部件4的连接，声音通信将开始。

在对遥远的装置进行电话呼叫时，使用者按下接通/接收电话呼叫的键或按钮。这时，通过控制信号SCS2接通开关10A，从而与第一终端电路8A一道，将第二终端电路9A连接至部件4。在声音通信操作期间，保持电路8A和9A与部件4的连接状态。

如果使用者按下接通/接收电话呼叫的键或按钮，或在声音通信期间接收电路12接收来自遥远无线通信装置的具体断开信号DCS，在同时，电话呼叫和声音通信被结束，开关10A关断，用以再连接第一终端电路8A到部件4。因此，只有第一终端电路8A再次连接至部件4。

在从遥远的无线通信装置接收电话呼叫时，如果使用者按下接通/接收电话呼叫的键或按钮，声音通信开始。这时，通过控制信号SCS2接通开关10A，从而与第一终端电路8一道，连接第二终端电路9到部件4上。在声音通信期间，保持电路8和9与部件4的连接状态。

如果使用者按下接通/接收电话呼叫的具体的键或按钮，或在声音通信期间接收电路12接收来自遥远的无线通信装置的一个特定的断开信号DCS，断开第二终端电路9与部件4，声音通信被终止，开关10A关断，同时，保持第一终端电路8连接至部件4。

如果耳机插头连接至装置1A的耳机插座，耳机检测电路14输出检测信号EDS给控制电路13。在这种情况下，即使装置1A处于声音通信工作状态，由控制信号SCS2关断开关10A，从而，断开第二终端电路9A与部件4。这是由于当使用耳机时，装置1A处于离开使用者的头部的点。

同样，当装置1A用于数据传输时，由控制信号SCS2关断开关10A，从而，断开第二终端电路9A与部件4。这可以用通知具体的数据传输装置连接至装置1A的数据传输终端(未示出)或者结合进装置1A的CPU进行具体的数据传输处理的一个信号来完成。

如上所述，当根据第二实施例的装置1A用于天线2的环境可以近似自由空间的位置(例如准备，拨入，和数据传输状态)时，天线的直的部件4只连接至第一终端电路8A，导致了有类似第一实施例的优异的特性。

另一方面，当装置1A用于天线2的环境不可近似为自由空间的位置时，天线2的直的部件4连接至第一和第二终端电路8A和9A两者。在这种情况下，天线2提供了第一实施例中类似的优异的特性。

采用根据第二实施例的无线通信装置1A，如前面所详细解释的，对于装置1A远离使用者的头部的第一种状况，第一终端电路8A起作用，对于装置1A靠近使用者的头部的第二种状况，第一和第二终端电路8A和9A两者通过开关10A的操作起作用。因此，在该两种状况的每一种中，天线2的输入阻抗得以适当的补偿，从而实现阻抗匹配，并减小两种状况的回波损耗。

在上述第一和第二实施例中，根据无线通信装置1或1A的操作状态来控制端子匹配电路7或7A。然而，本发明并不限于这个结构。例如，通过解调从基站传输的信息产生的接收数据和判断是否装置1或1A处于远离使用者头部和靠近使用者的头部的任何一种状况，可完成对开关7或7A控制。

再有，在上述第一和第二实施例中，天线2的直的部件4的底端连接至端子匹配电路7或7A。然而，无须说明，部件4的非底端的其它的位置可以连接至电路7或7A。在这种情况下，第一终端电路8或8A和第二终端电路9或9A设计得具有适当的阻抗，以便在两种状况的每一种之中，使天线2的输入阻抗最优化。

已经描述了本发明的优选形式，可以知道，不脱离本发明实质的改进对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。因此，只由以下的权利要求来确定本发明的范围。

Claims (18)

1.一种无线通信装置，包括

(a)一个外壳；

(b)一个可收缩到所述外壳中的天线；

所述天线具有连接在一起的一个第一部件和一个第二部件；

即使当所述天线收缩时，所述第一部件处于外面；

当所述天线收缩时，所述第二部件收缩至所述外壳中；

所述第二部件连接至在所述外壳中设置的一个内部电路；

(c)一个端子匹配电路，用于在天线环境类似自由空间第一种状况和天线环境不类似自由空间的第二种状况下使所述天线的阻抗与所述内部电路的阻抗匹配；

所述端子匹配电路被构成为向天线提供至少两个端子阻抗值；和

(d)一个控制电路，用于对应于所述装置处于第一种状况或第二种状况而控制端子匹配电路的工作；

所述控制电路以这样的方式控制所述端子匹配电路，即当所述装置处于第一种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第一个端子阻抗，和当所述装置处于第二种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第二个端子阻抗。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述端子匹配电路包括一个第一终端子电路，一个第二终端子电路、和一个由来自所述控制电路的控制信号来切换所述第一和第二终端子电路的开关。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述装置处于所述第一种状况时，所述第一终端子电路连接至所述天线的所述第二部件，并且当所述装置处于所述第二种状况时，所述第二终端子电路连接至所述天线的所述第二部件。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述装置处于所述第一种状况时，所述第一终端子电路连接至所述天线的所述第二部件，并且当所述装置处于所述第二种状况时，所述第一和第二终端子电路连接至所述天线的所述第二部件。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一种状况包括所述装置的一个备用状态和一个数据通信状态，所述第二种状况包括一个声音消息交换状态。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括一个向所述控制电路输出一个耳机检测信号的耳机检测电路；

并且，其中所述控制电路以这样的方式控制响应所述耳机检测信号的所述端子匹配电路，即选择所述至少两个端子阻抗值中的第一个。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路被设计用来接收一个操作选择信号；

并且，其中所述控制电路以这样的方式控制响应所述操作选择信号的所述端子匹配电路，即当所述装置处于所述第一种状况时，选择所述至少两个端子阻抗值中的第一个端子阻抗，并且当所述装置处于所述第二种状况时，选择所述至少两个端子阻抗值中的第二个端子阻抗。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述操作选择信号是一个终止声音消息交换信号或者一个来自遥远的装置发送的断开信号时，选择所述至少两个端子阻抗值中的第一个，并且当所述操作选择信号是一个开始声音消息交换信号时，选择所述至少两个端子阻抗值的第二个。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，可以采用由所述接收数据产生的指示所述装置的工作状态的信号作为所述操作选择信号。

10.一种无线通信装置的阻抗匹配方法。所述装置包括：

(i)一个外壳；

(ii)一个可收缩到所述外壳中的天线；

所述天线具有连接在一起的一个第一部件和一个第二部件；

即使当所述天线收缩时，所述第一部件处于外面；

当所述天线收缩时，所述第二部件收缩至所述外壳中；

所述第二部件连接至在所述外壳中设置的一个内部电路；

(iii)一个端子匹配电路，用于使所述天线的阻抗与所述内部电路的阻抗匹配；和

(iv)一个控制电路，用于控制端子匹配电路的工作；

所述方法包括如下步骤：

(a)提供天线对于端子匹配电路的至少两个端子阻抗，使得在天线环境类似自由空间的第一种状况和天线环境不类似自由空间的第二种状况下，使天线的阻抗与内部电路的阻抗匹配；和

(b)以这样的方式操作控制电路，即当装置处于第一种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第一个，并且当装置处于第二种状况时，选择至少两个端子阻抗值中的第二个。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述端子匹配电路构成得包括一个第一终端子电路，一个第二终端子电路、和一个开关；

并且，其中由来自所述控制电路的控制信号来切换所述第一和第二终端子电路。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当所述装置处于所述第一种状况时，所述第一终端子电路连接至所述天线的所述第二部件，并且当所述装置处于所述第二种状况时，所述第二终端子电路连接至所述天线的所述第二部件。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当所述装置处于所述第一种状况时，所述第一终端子电路连接至所述天线的所述第二部件，并且当所述装置处于所述第二种状况时，所述第一和第二终端子电路连接至所述天线的所述第二部件。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一种状况设置为包括所述装置的一个备用状态和一个数据通信状态，所述第二种状况设置为包括一个声音消息交换状态。

15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，包括一个向所述控制电路输出一个耳机检测信号的耳机检测电路；

并且，其中所述控制电路以这样的方式控制响应所述耳机检测信号的所述端子匹配电路，即选择所述至少两个端子阻抗值中的第一个。

16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述控制电路接收一个操作选择信号；

并且，其中所述控制电路以这样的方式控制响应所述操作选择信号的所述端子匹配电路，即当所述装置处于所述第一种状况时，选择所述至少两个端子阻抗值中的第一个端子阻抗，并且当所述装置处于所述第二种状况时，选择所述至少两个端子阻抗值中的第二个端子阻抗。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，当所述操作选择信号是一个终止声音消息交换信号或者一个来自遥远的装置发送的断开信号时，选择所述至少两个端子阻抗值中的第一个，并且当所述操作选择信号是一个开始声音消息交换信号时，选择所述至少两个端子阻抗值的第二个。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，可以采用由所述接收数据产生的指示所述装置的工作状态的信号作为所述操作选择信号。

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