CN1293670C - 便携式无线电通讯装置及其天线配置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种便携式无线电通讯装置,其包括:设置有电路(1)的第一平介电衬底;天线配置,其包括天线元件(2、2’)和不同于所述第一平介电衬底并设置有电路(3)的第二平介电衬底,其中所述第二平介电衬底的电路连接到所述第一介电衬底的电路以及连接到所述天线元件上;用于放大通过所述天线元件传输的RF信号的至少一个功率放大器;连接到电源(4)上并用于为所述功率放大器供应DC电能的电源连接器;其中所述至少一个功率放大器和所述电源连接器布置在所述第二平介电衬底上并连接到所述第二平介电衬底的电路上。
Description
技术领域
本发明总体涉及便携式无线电通讯装置。
背景技术
在当今无线电通讯系统中,日益增长的需要是将用户装置制成更小。特别是对于例如移动电话的便携式通讯装置的情况尤是如此。移动电话的结构必须使其以低成本方便和快速地制造。但是,移动电话在使用中必须始终可靠并显示出良好的性能。
所述日益增长的需要要求移动电话的天线配置紧凑、灵活并具有良好的天线性能。它还必须坚固、稳定、便于安装、便于连接并布置成有效地使用所得到的空间。当在移动电话的壳体内安装天线配置以避免使得天线元件伸出的情况下所述要求特别高。
用于例如移动电话的小尺寸结构的天线配置的辐射特性很大程度上取决于例如移动电话的印刷电路板(PCB)或电话壳体的支承结构的形状和尺寸。例如共振频率、偏振、增益、带宽和近场图案的所有辐射特性通过天线配置本身及其与PCB和电话壳体的相互作用来影响。
以上陈述对于用于移动电话之外的例如无绳电话、遥测系统、无线数据终端等的其他设备中的便携式无线电通讯系统同样有效。困此,即使结合移动电话说明本发明的天线配置,它可适用于范围很广的不同便携式无线通讯装置中。
对于所有类型的无线电通讯装置,天线元件和RF前端的有效部件之间的部分对于无线电通讯装置的总体性能很重要。这是由于从系统观点出发,这里出现的所有损失都很重要。低噪声放大器(LNA)之前在接收器一侧出现的损失使得接收器的灵敏度降低。功率放大器(PA)之后出现的损失造成传输功率降低,使得PA以更高输出功率传输。
这些因素对于移动电话来说更加重要,这是由于它们经历不同的信号状态并通过电池供电。降低的接收器灵敏度造成该装置在低信号功率的区域内表现更差。来自PA的更高的输出功率增加电池的能量消耗,由此降低所得到的操作时间。
通过缩短天线元件和所需有效部件之间连接线来显著降低阻抗损耗。这可以通过靠近天线元件安装该部件并最好位于离开该部件的公用支承结构上以便形成分开的天线模块。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便携式无线电通讯装置和用于便携式无线电通讯装置并对于靠近该便携式无线电通讯装置的使用者头部减小影响的天线配置。
本发明的另一目的在于提供一种便携式无线电通讯装置和用于便携式无线电通讯装置并有效地利用所得空问的天线配置。
这些目的以及其他目的按照本发明的装置和配置来获得。
本发明提供了一种便携式无线电通讯装置,其包括:设置有电路的第一平介电衬底;天线配置,其包括天线元件和不同于所述第一平介电衬底并设置有电路的第二平介电衬底,其中所述第二平介电衬底的电路连接到所述第一介电衬底的电路以及连接到所述天线元件上;用于放大通过所述天线元件传输的RF信号的至少一个功率放大器;连接到电源上并用于为所述功率放大器供应DC电能的电源连接器;以及其特征在于,所述至少一个功率放大器和所述电源连接器布置在所述第二平介电衬底上并连接到所述第二平介电衬底的电路上,并且所述第一平介电衬底与所述第二平介电衬底分开。
本发明还提供了一种用于包括第一电路板的便携式无线电通讯装置的天线配置,其包括:天线元件;以及不同于所述第一电路板并连接到所述天线元件上而且包括可连接到所述第一电路板上的连接器的第二电路板;其特征在于,用于放大通过所述天线元件传输的RF信号的至少一个功率放大器和为所述功率放大器供应DC电能的电源连接器布置在所述第二电路板上。
通过在天线PCB上设置功率放大器(PA)和电源连接器,电源连接器到PA以及随后到辐射元件之间的距离缩短。到PA以及随后到辐射元件的电流是便携式无线电通讯装置的最高DC电流之一。由于便携式无线电通讯装置内最高电流之一的电流通路缩短,阻抗损耗保持最小。
通过去除便携式无线电通讯装置的主PCB到天线PCB的所需功率放大器和电源连接器,到达靠近便携式无线电通讯装置的使用者头部的距离增加。由于最高DC电流之一移动离开靠近便携式无线电通讯装置的使用者头部,使用者头部和DC电流之间的影响降低。
通过在便携式无线电通讯装置内大致垂直于主PCB设置天线PCB,可以有效利用所得空间。
本发明的另外的特征和优点将从实施例的以下描述中得以明白。
附图说明
本发明将从以下给出的实施例的详细描述和附图中更好地理解,附图只通过说明方式给出,并因此不限制本发明,附图中:
图1表示按照本发明第一实施例的下拉便携式无线电通讯装置的透视图;
图2表示按照本发明第二实施例的下拉便携式无线电通讯装置的侧视图;
图3表示按照本发明第三实施例的下拉便携式无线电通讯装置的侧视图;
图4表示按照本发明第四实施例的下拉便携式无线电通讯装置的侧视图;以及
图5表示按照本发明的总体方面的下拉式移动电话的侧视图以及现有技术下拉式移动电话的侧视图。
具体实施方式
在以下描述中,出于说明而不是限制的目的,给出例如特别技术和应用的特定说明,以便完全理解本发明。但是,对于本领域普通技术人员来说,本发明可以偏离这些特定细节的其他实施例实施。在其他情况下,省略了公知方法和设备的详细描述以便不以不需要的细节混淆本发明的描述。
本发明的第一实施例现在将参考图1进行描述。
例如移动电话的便携式无线电通讯装置包括设置有主电路的平介电衬底(例如设置有用于电话操作部件的主印刷电路板(PCB)1);包括辐射元件的天线元件2;设置有天线电路的平介电衬底(例如设置有用于天线元件操作的天线PCB3);和例如电池的电源4。
天线PCB3通过连接器大致垂直于主PCB1连接,其定向在移动电话内有效地利用了空间。天线PCB3可作为选择平行于主PCB布置或与其呈不同角度布置。天线PCB3设置将电池4连接在天线PCB3上的电源连接器5上,电源4供应DC电能到移动电话的电路上。天线连接器将电池4直接连接到天线PCB3上,即天线PCB3靠近电池4布置。天线PCB3和主PCB1之间连接器的替代方式是集成两个PCB的顶层柔性膜。
两个功率放大器(PA)布置在天线PCB3上,各自用于每个辐射元件。PA是移动电话的消耗功率最高的部件之一。通过在天线PCB3上设置PA和电源连接器5,从电池4到PA以及随后到天线元件2的DC电能的电流路径降低到最小。
在天线PCB上布置PA的另一优点是PA周围增加的空气量可以更好地冷却PA。
天线元件2具有两个辐射元件并连接在天线PCB3上。当天线元件2靠近天线PCB3上的PA时,实现PA和辐射元件之间的低能量损耗。天线元件2表示具有两个辐射元件,但可以具有或多或少的辐射元件。PA的数量与辐射元件的数量相配。
电池4便于拆卸以便重新充电或用于更换。作为选择,电池不需要为了重新充电而可以拆卸,而可以连接在移动电话的同时进行重新充电。可重新充电的电池通常包括例如使得电池不过量充电的控制充电过程的电路。这种电路可设置在天线PCB上,使得电池只包括DC连接器和电池单元。
由于当今的可重新充电电池的寿命与移动电话的其他部件的寿命一样长,不需要设置可更换电池,永久性连接的电池已经足够了,这有助于移动电话的设计。
PA是移动电话内需要DC电能的唯一类型的部件,并且为了给主PCB1提供DC电能,天线PCB3上的板连接器将DC电能从天线PCB3传输到主PCB1上。
天线PCB3可设置用于天线操作的另一电路。用于放大接收到的RF信号的两个低噪声放大器(LNA)有利地靠近天线元件设置,即在天线PCB3上设置。另外的电路可例如包括过滤器、频率上调/下调转换器和开关。通过将用于天线操作的所有的RF电路设置在天线PCB3上,形成优选的天线模块,这是由于在天线PCB3和主PCB1之间形成的自然的界面。
低阻抗连接比50欧姆连接具有更高的损耗。通过靠近天线元件在天线PCB上设置PA和/或LNA,在PA和天线元件以及在LNA和天线元件之间可以并有利地使用非50欧姆连接,这是由于更高的阻抗损耗更小。
本发明的第二实施例将接着参考图2进行描述。
移动电话包括设置有主电路的平介电衬底,例如设置有用于移动电话操作的部件的主PCB1;天线元件2;设置有天线电路的平介电衬底,例如设置有用于天线操作的部件的天线PCB3,其中天线PCB3连接到天线元件2上;支承天线元件3的支承结构6;以及电池4。
天线元件2可以是柔性膜,其中传导部分形成辐射元件,其与天线PCB3的柔性膜集成,但不通过天线PCB3支承。用于天线元件2的支承结构6可包括支承天线元件2的边缘或只支承最远离天线PCB3的天线元件2的边缘的框架。柔性膜可以通过平电路板支承,但有利的是天线元件2形成为与通过框架6支承的移动电话的结构配合。
天线PCB3设置连接到用于DC电能供应的电池4上的电源连接器5和大致垂直于主PCB1连接天线PCB3的板连接器。天线PCB3还设置有用于放大通过天线元件2传输的RF信号的pA。
天线PCB3还可设置用于天线操作的电路,例如LNA,使得天线配置可设置成第一实施例所述的优选天线模块。天线PCB3还设置用于电池操作的电路,使得用于移动电话的电池只需要DC连接器和电池单元。
主PCB1和天线PCB3不需要是分开的PCB,但可以包括集成的PCB,即将衬底与单个柔性膜连接。
本发明的第三实施例将接着参考图3进行描述。
除了主PCB1的顶层、天线元件、天线PCB3的顶层是单个柔性膜10之外,此实施例与第二实施例相同。通过柔性膜10,在天线元件和天线PCB3和/或天线PCB3和主PCB1之间不需要连接器。
单个柔性膜10通过天线PCB3、主PCB1、以及用于天线元件的支承结构支承。天线PCB3的刚性部分支承作为单个柔性膜10的一部分的天线PCB的顶层。主PCB1的刚性部分支承作为单个柔性膜10的第二部分的主PCB的顶层。支承结构(未在图3中示出)支承作为单个柔性膜10的第三部分的天线元件。
本发明的第四实施例接着将参考图4进行描述。
移动电话包括主PCB1;两个天线元件2和2’;连接到天线元件2和2’上的天线PCB3;和电池4。
天线PCB3设置连接到用于DC电能供应的电池4上的电源连接器5和大致垂直于主PCB1连接天线PCB3的板连接器。天线PCB3还设置有用于放大通过天线元件2和2’传输的RF信号的PA。PA具有平衡的输出,使得两个类似的天线元件2和2’便于输入。
天线PCB3还可设置用于天线操作的电路,例如LNA,使得天线配置可设置成实用天线模块。天线PCB3还设置用于电池操作的电路,使得用于移动电话的电池只需要DC连接器5和电池单元。
本发明的总体方面接着将参考图5进行描述。
按照本发明的移动电话和靠近移动电话的使用者7的头部表示在图5的左侧。移动电话的最大DC电流(即输入PA并随即输入天线元件2的传输部分的电流)比虚线8所示更靠近使用者。
使用者7的头部和虚线8、9之间距离的差别是几个毫米。当在近场中即使一个毫米差别使得电流相关变化十分显著,这种距离差别是非常显著的。到使用者7的头部的距离不影响远场并因此增加距离对于使用者非常有利。
结构所述的天线配置只包括内部辐射元件,它们可包括任何类型的辐射元件,例如可缩回的鞭形天线、曲折天线、颠倒F形天线、螺旋天线等。
明显的是本发明可以许多方式改型。不认为这种改型偏离本发明的范围。对于本领域普通技术人员显而易见的所有这些变型应该包括在本
发明的范围内。
Claims (21)
1.一种便携式无线电通讯装置,其包括:
设置有电路(1)的第一平介电衬底;
天线配置,其包括天线元件(2、2’)和不同于所述第一平介电衬底并设置有电路(3)的第二平介电衬底,其中所述第二平介电衬底的电路连接到所述第一介电衬底的电路以及连接到所述天线元件上;
用于放大通过所述天线元件传输的RF信号的至少一个功率放大器;
连接到电源(4)上并用于为所述功率放大器供应DC电能的电源连接器;以及
其特征在于,所述至少一个功率放大器和所述电源连接器布置在所述第二平介电衬底上并连接到所述第二平介电衬底的电路上,并且所述第一平介电衬底与所述第二平介电衬底分开。
2.如权利要求1所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,所述第一和第二平介电衬底设置成第一和第二电路板。
3.如权利要求1所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,所述第一和第二平介电衬底的电路设置在单个柔性膜上。
4.如权利要求3所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,所述天线元件设置在所述单个柔性膜上。
5.如权利要求1~4任一项所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,所述第二平介电衬底靠近所述电源布置。
6.如权利要求5所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,通过所述第二平介电衬底的电路设置到所述第一平介电衬底的电路的电源。
7.如权利要求5所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,所述第二平介电衬底垂直于所述第一平介电衬底定向。
8.如权利要求5所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,所述电源永久性地连接在所述电源连接器上。
9.如权利要求5所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,用于电池操作的电路布置在所述第二介电衬底上。
10.如权利要求5所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,用于天线尺寸的RF电路布置在所述第二平介电衬底上。
11.一种用于包括第一电路板(1)的便携式无线电通讯装置的天线配置,其包括:
天线元件(2、2’);以及
不同于所述第一电路板并连接到所述天线元件上而且包括可连接到所述第一电路板上的连接器的第二电路板(3);
其特征在于,
用于放大通过所述天线元件传输的RF信号的至少一个功率放大器和为所述功率放大器供应DC电能的电源连接器布置在所述第二电路板上。
12.如权利要求11所述的天线配置,其特征在于,所述连接器布置成垂直于所述第一电路板连接所述第二电路板。
13.如权利要求11或12所述的天线配置,其特征在于,用于电池操作的电路布置在所述第二电路板上。
14.如权利要求13所述的天线配置,其特征在于,用于天线操作的RF电路布置在所述第二电路板上。
15.用于包括第一电路板(1)的便携式无线通讯装置的天线和电池配置,其包括:
天线元件(2、2’);以及
不同于所述第一电路板并连接到所述天线元件上而且包括可连接到所述第一电路板上的连接器的第二电路板(3);
其特征在于,
用于放大通过所述天线元件传输的RP信号的至少一个功率放大器和为所述至少一个功率放大器供应DC电能的电源连接器布置在所述第二电路板上;以及
电源(4)永久性地连接在所述电源连接器上。
16.一种便携式无线电通讯装置,其包括:
设置有电路(1)的第一平介电衬底;
天线配置,其包括天线元件(2、2’)和不同于所述第一平介电衬底并设置有电路(3)的第二平介电衬底,其中所述第二平介电衬底的电路连接到所述第一介电衬底的电路以及连接到所述天线元件上;
用于放大通过所述天线元件传输的RF信号的至少一个功率放大器;
其特征在于,所述至少一个功率放大器布置在所述第二平介电衬底上并连接到所述第二平介电衬底的电路上,并且所述第二平介电衬底垂直于所述第一平介电衬底定向。
17.如权利要求16所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,所述第一和第二平介电衬底设置成第一和第二电路板。
18.如权利要求16所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,所述第一和第二平介电衬底的电路设置在单个柔性膜上。
19.如权利要求18所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,所述天线元件设置在所述单个柔性膜上。
20.如权利要求16~19任一项所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,所述第二平介电衬底比所述天线元件的主要部分更靠近用于便携式无线电通讯装置的电源布置。
21.如权利要求20所述的便携式无线电通讯装置,其特征在于,所述第二平介电衬底包括连接在用于为所述至少一个功率放大器供应DC电能的电源连接器。
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