CN1307842C - 将部件安装在天线部位的移动电话 - Google Patents

Abstract

本发明涉及拥有射频电波收发天线(2)和作为天线之地线平面的印刷电路(1)的移动电话，其特点为：包括安装或部分地安装在由地线平面和天线形成的空间中的部件(3)，这一部件成为天线收发射频电波的衰减途径；和改变衰减途径阻抗的装置。

Description

将部件安装在天线部位的移动电话

技术领域

本发明涉及在内置天线式移动电话中，将一个扬声器或振动器装入天线空间舱。本发明找到了在移动电话领域，尤其是将天线内置于机壳内的移动电话领域里的一些做法。

背景技术

移动电话制造商在探索将移动电话做得越来越小。缩减移动电话体积的方法之一就是将天线置于机壳内部，使天线不再凸出至机壳之外。

另外，移动电话为使用者提供越来越多的功能。其中包括增强收听功能。为了能够增强收听，即移动电话接收到的信号，一个扬声器必须置于移动电话之内。然而，扬声器是体积大的部件。而且，其性能越好，其共鸣箱的体积就会越大，从而使得扬声器本身的体积越大。因此很难将移动电话体积的有关局限与将扬声器内置于移动电话之内整体解决。

目前，大多数移动电话制造商都回避了这一问题，或是不将扬声器与增强收听整合，因此也就不能提供增强收听的功能，或是保持移动电话较大的体积，例如，将外置天线置于移动电话机壳内。

解决方法应该是在移动电话机壳内使内置天线与扬声器共处。总体来说，内置天线式移动电话使用的天线是PIFA(平面内翻式天线)型的。这种天线是平面天线，其第一支撑点是供电用的，第二支撑点是地线。供电点与地线点与印刷电路相连接，印刷电路与天线平行放置。印刷电路成为天线的地线平面。天线与地线平面间的空间对天线发出的射频电波起电波导向作用。若一个物体(或部件)，尤其是扬声器被放置在这一区域，物体就会吸收一部分电波，即一部分由天线辐射出的能量。这样，物体就会导致天线区域外射频电波的衰减，即天线在发射与接收射频信号时性能的衰减。而且，物体离天线越近，吸收天线辐射出的能量就越多。实际上，从射频角度来说，物体，尤其是扬声器，缘于其地线与连接，构成了像天线一样的辐射物。物体因处于连接状态，因此就会接收来自天线的能量，并使之向与其连接的电路板(印刷电路)消散。这种消散的能量不会辐射出去，这就衰减了天线的性能(天线失配)。

为解决这一问题，有一种移动电话包含了内置天线与内置扬声器。在这款移动电话中，相对于天线，扬声器被设置在电路板的另一侧，并与在其本身一侧的电路板面相连接。换句话说，天线被连接在电路板的一个侧面，而扬声器被连接在了电路板的另一个侧面。这种安置法使扬声器可以被安置在电话机壳内。然而，这又带来一种缺陷，使机壳必须做得较大，因为需要两个独立的区域，第一个区域是安装天线用的，第二个区域是安装扬声器及其共鸣箱用的。

发明内容

本发明就是为了弥补上述的移动电话的缺陷。为此目的，本发明提出在内置天线式移动电话中，将扬声器等部件安装在天线区域内。换句话说，本发明提出将部件，尤其是扬声器安装在唯一也是同一个天线与地线平面之间的空间中，并采取措施改变射频电波衰减途径的阻抗。

更确切地说，本发明涉及一种有收发射频电波的天线和作为天线的地线平面的印刷电路的移动电话，其特点是：

包括一个部件，该部件至少是一部分，安装在地线平面与天线形成的空间里，成为天线所收发射频电波的衰减途径；

和改变衰减途径阻抗的装置。

根据本发明的优选实施例，该部件是扬声器。

附图说明

图1是内置于移动电话内的且可在GSM或DCS方式下运行的天线俯视图。

图2是根据本发明的优选实施例内置于移动电话的天线与扬声器侧视图。

图3是根据本发明的优选实施例安装的扬声器示意图。

图4与图5是根据本发明第二实施例安装在移动电话内的扬声器与天线示意图。

图6与图7是根据本发明第三实施例安装在移动电话内的扬声器与天线示意图。

图8A与9A是天线与扬声器分别在没采用和采用改变衰减途径阻抗情况下的耦合图。

图8B与9B是分别在没采用和采用改变衰减途径情况下的天线匹配图。

图10是根据本发明优选实施例安装的振动器示意图。

图11是根据本发明优选实施例安装的数字摄像头示意图。

具体实施方式

本发明涉及带有电路板1或印刷电路1的移动电话，电路板具有电话呼叫管理、电话文件夹的储存等不同的移动电话功能。这种移动电话也包括内置于机壳内的天线2。这种天线2是PIFA型平面天线。很明显，它与根据造型构成天线之地线平面的印刷电路1平行安装。

天线2与印刷电路1之间的空间舱V构成了天线2发射的射频电波的传播舱。根据本发明，一个物体3、4或5可以至少部分地设置在这一空间舱V。这一物体可以是一个扬声器3，或是一个振动器4，或是一个数码相机5，或是其它有用的放置于移动电话内部的物体。

所有放置于这一空间舱V的物体都是造成射频电流衰减的途径，衰减途径是射频电波从射频发射器(尤其是天线)出来并进入位于该发射器与地线平面间的部件所借用的任何途径。为将射频电波的衰减减至最小，就要改变衰减途径的阻抗。为此，本发明提出将改变衰减途径阻抗的装置引入这一空间舱V，以便避免射频电波被该物体(也叫部件)吸收。这些装置可以是在天线内中加入切口或在印刷电路上加入切口，以避免射频电波流向部件。这些装置也可以称作“阻塞电路”的电路，来阻止部件接收到的射频电波抵达地线平面。

下面以部件是扬声器为例，详细描述改变衰减途径阻抗的装置的不同实现方式。

图1至图7是当部件是扬声器时本发明的状况。

图1中介绍了天线2，它包括一个切口2e，是图中的点状区域。这一切口为明显的“L”形状，将天线分为2g区和2f区。天线的2g区保障GSM频段，即约900MHZ信号的辐射。2f区保障DCS频段，即约1800MHZ信号的辐射。

图1中，虚线表示扬声器在天线2之下的安装位置。

如图2所示，天线2通过支撑物2a与2b被固定与连接在印刷电路1上，它们是供电点与天线的地线点。天线2与电路板1构成了天线的空间舱V，即天线发射和/或接收的信号的辐射舱。

在本发明的优选实施例中，扬声器3被安放在这一舱中。扬声器3包括第一层3a和第二层3b，第一层3a包括磁芯与线圈，第二层3b是共鸣箱。第一层通过连接线3d连接到金属片或弹簧，它们是扬声器的金属触点3c。扬声器3通过这些电子触点3c与印刷电路1相连接。

印刷电路1包括一个或多个小孔，图上看不到，它们可使声音从天线2舱中播放出去。

从射频角度来看，扬声器3的电子触点3c处于接地状态，这是从与印刷电路1相对应的接触面的容量来说，同时从相关的去耦能力来说的。这些金属触点3c及连接线3d在天线舱中形成了一个干扰耦合电路，其共鸣频率干扰GSM与DCS频段的射频电波的接收与/或发射。辐射情况表明由扬声器3的存在引起的射频辐射的衰减是GSM为3dB，DCS为2dB。

如前所述，天线2发射出的信号一部分被扬声器3所吸收。吸收信号的程度，即被扬声器吸收的射频电波，取决于扬声器的存在引起的衰减途径的阻抗。为了限制这种辐射的衰减，本发明提出将干扰电路的共振转移至非GSM与DCS模式频率。为此，本发明的移动电话包含有改变由扬声器引出的衰减电路的阻抗的装置。这些装置位于天线的空间舱V，或是在扬声器3之中，或是在天线或印刷电路中。

在本发明的优选实施例中，改变阻抗的装置包括两个电感，它们连接在磁芯周围的线圈两端和扬声器的金属触点3c上。该实施例如图3所示。

更具体地说，图3所示为根据本发明的优选实施例装有阻抗改变装置的扬声器。这种扬声器3在第一层3a含有一个磁芯3i。这个磁芯3i被线圈3h环绕，形成线轴。

扬声器3也包含一个声音共振箱3b，它含有扬声器的振动片，形成了扬声器3的音舱。

环绕磁芯3i的线圈3h的两端通过电感L1与L2连接在扬声器的金属触点3c上。这两个电感就这样连接在了这个部件本身上，就是说与扬声器最为接近。它们的作用就是阻止扬声器接收到的射频电波一路抵达地线平面，就是说一直抵达印刷电路。这样，抵达扬声器的射频电波就不会被扬声器吸收，就能够辐射出去。该实施例中，我们改变衰减电路的阻抗，同时形成阻塞电路，阻拦了射频电波从扬声器流向地线平面。

在实践中，线圈3i的两端连接在了金属触点中介3c’上。两个电感L1与L2(又叫自感L1与自感L2)通过连接线3d连接在中介触点3c’与金属触点3c上。这样，磁芯3i、线圈3h与中介触点3c’就处于扬声器壳的内部，即处于3a层与3b层。只有两根连线3d与两个电感L1与L2处于扬声器壳之外。根据这一实施例，这两个电感安放在扬声器第二层凸出来的一部分上。

根据本发明的另一实施例，电感L1与L2可由安放在连接处的铁氧体代替。

上述的阻抗改变装置可以使由于天线2与扬声器3的耦合引起的干扰电路共振移向非移动电话使用的频率，即不同于GSM与DCS频段的频率。

更具体地说，这种改变阻抗的措施的选择，要使得天线与扬声器之间的干扰电路共振移向低于1800MHZ的频率。为此目的，应选择发射高频时有高阻抗的电感，但在接收音频时又是低阻抗。例如，当我们选择47nH值的电感时，我们就使天线与扬声器之间的共振移向低于DCS频段的频率。为使电感在GSM频段有效，这些数值是非常重要的。因此，在扬声器与印刷电路之间插入两个电感可在射频上消除扬声器的影响。

图8A所示为当扬声器安装在天线与印刷电路之间的空间舱而又没有改变阻抗装置情况下，天线2与扬声器3之间的衰减状况示意图。图8B所示为当扬声器安装在天线与印刷电路之间而且没有改变阻抗装置的情况下，天线的适应状况示意图。图9A所示为当安装在天线与印刷电路之间的扬声器拥有改变阻抗装置，即两个47nH的电感连接在环绕磁芯的线圈与金属触点之间的情况下，天线2与扬声器3之间的衰减情况示意图。图9B所示为当扬声器安装在天线与印刷电路之间，且扬声器拥有上述的改变阻抗装置的情况下，天线的适应状况示意图。这些曲线是通过将网络分析器一端连在扬声器的金属触点上，另一端连在天线上而获得的。8A与9A的S21型曲线，表示在扬声器触点与天线之间获得的信号。8B与9B的S11型曲线，表示从天线供电线路获得的稳定波律(法文是TOS，英文是VSWR)。

在图8A和9A中，曲线最高值表示天线与扬声器之间耦合最强的频率。相反，曲线最低值表示天线与扬声器之间几乎没有耦合的频率。图8A与9A表示本发明为降低在DCS与GSM模式中发射频率的耦合的装置。

实际上，如果我们比较一下图8A与9A，就会发现如果没有衰减途径阻抗改变装置，那么在1700-1800MHZ就有强烈的耦合峰值，这正好是DCS的发射频率。有了改变阻抗装置后，曲线的整体就大为平缓。尤其是当有改变阻抗装置时，1700MHZ的曲线位于-25dB，而当没有改变阻抗装置时其位于-17dB。同样，在900MHZ及以下，有了改变阻抗装置，曲线明显变缓。

比较图8B与9B(TOS)就可确认前述曲线表示的结果。这些曲线表明，在1800MHZ，当有电感阻止天线与扬声器之间的信号流动时，失配就大为减小(低于-20dB)，而当没有改变阻抗装置时，其位于-7dB。TOS曲线在900MHZ附近更为平缓。

在本发明的另一实施例中，改变阻抗装置是在印刷电路上实施切口。该实施例由图4与图5来表示。图4与图1相同。它表示了天线2和位于天线之下的用虚线划的扬声器3。

图5所示为在印刷电路1中实施的切口1a。这一切口1a让扬声器3部分地通过。这一切口的大小做了调整，以便使扬声器第一层3a通过，第二层3b位于印刷电路1中。这一切口可以做在印刷电路的出声孔的周围。该实施例中，只有扬声器3的第一层位于天线2的空间舱V中。在这种方法中，连接线与金属触点作为天线2与扬声器3之间耦合的原始干扰因素位于印刷电路1之下。这样他们就不能引起在空间舱V中的耦合。这样，在天线与印刷电路之间的空间中，只有扬声器的第一层，而这一层不包括电子连接。那么就可以把扬声器的这一部分屏蔽起来。

在本发明的另一实施例中，改变阻抗的装置是在天线上2实施切口。该实施例中，扬声器3的连接如同第一实施例。它通过金属触点3c连接到印刷电路1上。该实施例中，扬声器不包括改变阻抗的装置。是天线含有改变阻抗的装置。这种改变阻抗的装置是在天线上与扬声器第一层相对应之处实施切口。正如图7所示，位于扬声器第一层3a之上的天线部分有一个切口，明显是对应扬声器第一层的形状。这一切口是明显的圆形，位于与扬声器第一层相对应的位置。

这样，在扬声器与天线最为接近的位置上，就没有对应扬声器的物体。采用这种方法，天线与扬声器之间没有耦合作用。

根据一种派生方法，天线切口面积可大于扬声器第一层的面积，例如等于扬声器的总体面积，这样就使在与扬声器总体，尤其是杨声器连线、金属触点对应处没有天线。

从图6中可以看到天线2切口的形状。图6中虚线表示扬声器第一层，点状区域表示天线切口。天线切口明显地呈“L”型，就如图1与图4那样，但同时还有一个大致上沿着虚线形状的切口。如上述情况，在这种情况下，2g区为GSM模式天线，2f区为DCS模式天线。这样，该实施例中，我们根据扬声器的形状来设计天线的外型。

在天线或印刷电路上进行切口的该实施例中，切口的作用是阻止射频电波进入部件，尤其是扬声器中。在这两个实施例中，我们改变扬声器的安装位置，或改变空间舱V的形状来改变衰减电路的阻抗。

图10所示为当部件为振动器4时的情况。振动器是当移动电话放在使用者口袋中时，可以发出足够强的振动以使用户能感觉到的设备。振动器4包括马达4b，它可使不平衡体4a发生运动。同扬声器一样，振动器4通过两根导线与印刷电路1相连。每根导线在马达4b与印刷电路1之间都连有电感。图10上仅能看到电感L3，它连在马达4b与印刷电路1触点4c之间。在图10上仅能看到这个马达4b与触点4c之间的电感L3，而第二个电感与L3平行地连接在马达4b与触点4c之间。振动器上的电感连接与扬声器上电感的连接是一样的。

同样，当部件是扬声器时，天线上实施切口，印刷电路上实施切口，该实施例与当部件是振动器时是一样的。因此不再赘述。

图11所示为当部件是数码相机5时的情况。实际上将微型数码相机安在天线2空间舱V中是可能的。数码相机包括相机壳5b和镜头5a。它由两个触点5c和5c’连接到印刷电路1。在相机连线上有两个电感L4与L5分别连接在相机壳5b与触点5c’和5c之间。在相机这种情况中，必须在天线2或者印刷电路1中为镜头5a打开切口，使之能够取景。在图11中，天线2具有切口2a，用来取景。在该方法中，相机可像传统数码相机一样来拍照或摄像。相反的情况就是印刷电路具有取景切口，可将镜头对准使用者，实现可视电话的目的。

上述为3种情况，其中的部件可以是扬声器、振动器或是数码相机。当然这几种类型中的某几种部件可以同时安在天线空间舱V中。例如，我们可以在天线空间舱V中安装扬声器和振动器，这两种部件中的每一种都包括与之最近距离相连的电感。

也可以在同一移动电话中使用不同的改变衰减途径阻抗的方式，每种方式用于一个部件。例如，可以在天线空间舱V中同时安装带有2个电感L4和L5的相机和有配合有印刷电路切口1a的扬声器。

Claims (13)

1、一种拥有收发射频电波的天线(2)和作为天线之地线平面的印刷电路(1)的移动电话，其特征在于包括：

安装或至少部分地安装在地线平面与天线之间的空间的部件(3)，这一部件形成天线收发射频电波的衰减途径；以及

装置，用于通过改变所述天线和部件之间的耦合作用来改变衰减途径阻抗，从而减小所述部件对射频电波的吸收。

2、如权利要求1所述的移动电话，其特征在于：改变衰减途径阻抗的装置位于部件与地线平面之间。

3、如权利要求1或2所述的移动电话，其特征在于：改变衰减途径阻抗的装置包括至少一个串联电感。

4、如权利要求3所述的移动电话，其特征在于：电感值为47nH。

5、如权利要求1或2所述的移动电话，其特征在于：改变衰减途径阻抗的装置包括串联铁氧体。

6、如权利要求1所述的移动电话，其特征在于：改变衰减途径阻抗的装置包括在印刷电路上实施的切口，使部件部分地安装在其中。

7、如权利要求1所述的移动电话，其特征在于：改变衰减途径阻抗的装置包括在天线(2)中与部件相对实施的切口。

8、如权利要求1或2所述的移动电话，其特征在于：部件为扬声器。

9、如权利要求8所述的移动电话，其特征在于：扬声器包含金属线圈(3h)所环绕的磁芯(3i)、音频波共振箱(3b)，配有金属触点，其中改变衰减途径阻抗的装置包括两个连在扬声器线圈与触点之间的电感。

10、如权利要求8所述的移动电话，其特征在于：扬声器包括含有线圈(3h)环绕的磁芯(3i)的第一层(3a)和形成信号共振箱(3b)的第二层，其中改变衰减途径阻抗的装置包括在印刷电路(1)上实施的切口(1a)，使第一层部分地安装在其中，而第二层设置在所述印刷电路下面。

11、如权利要求10所述的移动电话，其特征在于：改变衰减途径阻抗的装置包括扬声器第一层的屏蔽。

12、如权利要求1或2所述的移动电话，其特征在于：部件为振动器。

13、如权利要求1或2所述的移动电话，其特征在于：部件为相机。

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