CN1316676C - 无线终端 - Google Patents

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Abstract

一种容性反馈耦合无线终端(10)，包括在一个表面上具有接地导体(24)的PCB(22)。该接地导体承载一个反馈耦合电容器(C)。在该接地导体中提供一个伸长的槽(30)以增加带宽。在PCB(22)的在使用过程中面向损耗电介质的一侧提供电磁屏蔽(32)以减小SAR。该屏蔽位于靠近但与接地导体中的槽(30)和反馈耦合电容器隔离的位置。对于窄带宽操作，可以省略所述槽，和/或所述PCB(22)与屏蔽(32)间的间隔可以减小。

Description

无线终端
技术领域
本发明涉及一种无线终端，其可以特别地，但不是排他地，用作蜂窝电话或低功率遥控终端。更具体地，本发明涉及一种具有平面天线的无线终端。
背景技术
通常，利用平面倒F天线(PIFA)或类似装置在手持终端如移动电话中提供低SAR(单位吸收率)特性。PIFA在其顶部盘与支持PCB之间必须具有相对较大的距离，通常是8mm，才能具有足够的带宽供GSM(900MHz)和DCS(1800MHz)操作。这限制了所述移动电话的厚度。
国际专利申请WO 02/13306(申请人卷号PHGB 010056WO)公开了一种加宽使用手机作为发射器的无线通讯终端的带宽的方法。更具体地，采用了一个体积很小的反馈耦合电容器代替天线，该电容器设计为具有大电容以获得最大耦合和最小电抗。该反馈耦合电容器的残留电容可以用一个简单的匹配电路来消除。利用这样的装置，带宽会比传统的天线手机组合大，因为手机作为低Q发射器。
通过重新设计手机外壳以增加匹配后返回损耗S11中的阻抗，可以改善带宽。利用可以从Ansoft公司买到的高频结构仿真器对此进行了仿真。试验显示，手机的长度可以被优化以得到以某一特定频率为中心的带宽。借助于横向延伸的槽或纵向延伸的槽可以实现对固定长度的手机电气上缩短或延长。所引用的说明书附图11、14和17中示出纵向延伸的槽的例子。
众所周知，在仿真辐射吸收时，人体类似于吸收电辐射的损耗电介质。人体损耗的局部极大值用SAR(单位吸收率)性能衡量。辐射到人体的能量损耗代表能量浪费，其将无用地过早缩短电池寿命，而不会提高终端的总体性能。
发明内容
本发明的一个目的是改善容性反馈耦合手机的SAR。
根据本发明，提供了一种无线终端，包括具有接地导体的印刷电路板，安装在该印刷电路板上并且包括与该印刷电路板表面隔离的一个极板的反馈耦合电容器，和与印刷电路板的一侧隔离的一个辐射屏蔽，该侧在使用时面向终端的损耗侧。
提供屏蔽的好处在于SAR得以改善，且屏蔽可以位于相对靠近手机中的印刷电路板，这将使得终端，如移动电话手机，能够变得修长，从而更吸引用户。
在接地导体中可以提供一个伸长的槽，使得终端的操作频率带宽能够变宽，而不必将终端做得很厚。
附图说明
下面将参考附图距离说明本发明，其中：
图1是根据本发明制作的便携式无线终端的实施例从后面看的简化透视图；
图2是根据本发明制作的便携式无线终端的实施例从前面看的简化透视图；
图3是图1和2所示便携式无线终端仿真的返回损耗S11(dB)与频率(GHz)的关系曲线；
图4是表示图1和2所示便携式无线终端在800.0MHz-3.0GHz的频率范围内仿真阻抗的史密斯图；
图5和6分别是图1和2所示便携式无线终端具有屏蔽时的天线输入阻抗(欧姆)的实部和虚部与频率f(GHz)的关系曲线；
图7示出印刷电路一部分的简化图，其中电容器的极板覆盖槽的一部分；
图8示出印刷电路一部分的简化图，其中有电容器而没有槽；
图9示出印刷电路一部分的简化图，其中的槽沿印刷电路板横向布置；和
图10示出安装在印刷电路板与屏蔽之间的空间中的电容器的简化图。
在附图中，同一标号用于指示对应的部件。
具体实施方式
图1和2所示无线终端的实施例包括一个容性反馈耦合的手机10，适合用作蜂窝电话或无绳电话。该手机10具有虚线所示的外部塑料机壳12，在其前面板上有一个小孔14，用于接入麦克风(未示出)，还有小孔16，用于接入扬声器(未示出)，还有一个LCD屏18和键盘20。
在机壳12内，安装伸长的印刷电路板22，在其至少一个表面上布置有控制手机10和有关处理接收到的讲话和数据信号所需的电子元件(未示出)。电路板22面向手机背面的另一侧至少有部分是金属化的，以提供接地平面24。
图示手机没有专用的独立天线，但有一个体积很小的反馈耦合电容器C，设计为具有大电容，以获得最大耦合和最小电抗。该反馈耦合电容器的残留阻抗可以用一个简单匹配电路消除，如一个串联电感和一个旁路电感。通过正确设计手机10，带宽可以比传统的天线手机组合大的多，因为手机作为低Q辐射元件(仿真显示典型的Q大约为1)，而常规天线的Q典型地大约为5。
电容器C包括一个平行板电容器，由包括10mm×10mm的极板26的第一极板组成，该第一极板安装在一个绝缘支持28上，位于接地平面24的角的上方，该接地平面24构成所述电容器的第二极板。电容器的第一极板26通过一个传输线(未示出)馈电，该传输线延伸通过支持件28。所产生的电容在0.5pF数量级，表示电容(其随着减小极板26与接地平面24间的距离而增加)和耦合效率(其取决于极板26与接地平面间的距离)之间的一个折衷。
为了增加手机10的带宽，在电路板20中制作纵向延伸的槽30。该槽30与电路板的长边或长轴平行。槽30的尺寸根据期望的手机10的带宽选择，并用于组合GSM和DCS操作，该尺寸典型地为3mm宽29.5mm长，电路板通常为100mm×40mm×1mm。
导电屏蔽32安装在电路板22上并与之电气连接，使得与电路板的一部分平行，但与其分开，在该部分中有槽30和电容器C。屏蔽32和电路板22间的间隔数量级为4mm。该间隔的深度取决于诸如带宽等因素。因此，如果间隔小于4mm，带宽将变窄。因此，以单一标准使用的电话将比以两种或更多种标准使用的电话更修长。
屏蔽32不需要在电路板22的整个宽度延伸，但其应当覆盖电容器C和槽30。屏蔽32可以用任何方便的方式安装，如螺丝或粘结。
对具有屏蔽32的手机的仿真显示，在包含喇叭听筒，即小孔16，的一侧磁场强度显著减小。这又导致更低的SAR和损失到手机用户的更少功率。与没有屏蔽的手机相比，该手机的总厚度会更薄。
图3示出利用从Ansoft公司可以买到的高频结构仿真器(HFSS)的返回损耗S11图中示出0.5-3.0GHz之间的结果。匹配网络包括一个4nH的串连电感和一个4nH的并联电感。频率m1和m2，即1.823和2.065GHz之间的6dB带宽大约是200MHz，3dB带宽显著较宽。而且由于S11对频率的响应，带宽可以用一个并联LC调谐电路(其具有可实现的小电感值)来加宽。这样的电路还具有有用的滤波功能。
图4所示史密斯图涉及800.0MHz-3.00GHz之间的频带，图示6dB带宽在频率m1和m2，即1.823和2.065GHz之间。
图5和6示出存在屏蔽时天线输入阻抗实部与虚部与频率关系的曲线。这些曲线与史密斯图中所示的一致。
在1800MHz对图1和图2所示手机实施例进行SAR仿真，其中该手机接近一个简单的平面假想层(phantom)，与PCB22朝向同一平面内(即，与其平行)。所述假想层的介电常数和传导率分别为εr＝40，σ＝1.4S/m。共生成三组结果，第一组没有屏蔽32，且电路板22与假想层间隔5mm，第二组有屏蔽32且接触假想层，第三组有屏蔽且与假想层间隔1mm。下面是获得的结果，其中SAR的单位是W/kg
天线   接受的功率(W)           1W接受的功率时的SAR
    峰值     1克     10克
未屏蔽     0.280     73.4     37.2     18.2
屏蔽，接触     0.284     22.8     8.56     5.03
屏蔽，1mm间隔     0.274     19.1     11.5     7.03
这些结果显示屏蔽32可以显著降低SAR，典型地降低没有屏蔽时的值的大约30％。这与从图3-6所期望的SAR的降低一致。
图7是图1和图2所示实施例的一种变换形式，其中电容器C的极板26覆盖槽30。为了说明，虚线所示屏蔽没有覆盖印刷电路板32的整个宽度。印刷电路板32的宽度与槽30的宽度和/或极板26的尺寸无关，只要极板26被覆盖即可。
图8所示实施例没有槽30。但是，有屏蔽32且覆盖电容器的极板26。该实施例适合窄带宽操作，如根据单一标准象GSM或DCS等操作的终端。
尽管在参考图1、2和7所描述的实施例中，接地平面内的槽30沿印刷电路板22纵向设置，但也可以设置为其它方向，如沿伸长的印刷电路板横向设置，这样屏蔽32也需要相应变化。这种情况示于图9。
参考图10，电容C可以位于印刷电路板22面向屏蔽32的一侧。
在本发明的所有实施例中，电容C的电介质可以是任何合适的类型。但一个电极必须是极板。
在本说明书和权利要求书中，一个元件前面的“一个”、“一”等并不排除存在多个这样的元件。另外，“包括”、“由...组成”并不排除除了所列出的以外的其它元件或步骤。
通过阅读以上内容，对于本领域的技术人员来说，其它变化也将是显然的。这样的变化可以涉及容性反馈耦合无线终端和组成部件的设计、制造和使用中公知的其它特征，因此，其可以代替或与此处所描述的特征一起使用。

Claims (7)

1.一种无线终端，包括具有接地导体的印刷电路板，安装在该印刷电路板上并且包括与该印刷电路板表面间隔一定距离的一个极板电极的反馈耦合电容器，和与印刷电路板的一侧隔离的一个辐射屏蔽，该侧在使用时面向终端的损耗侧。
2.如权利要求1所述的终端，其特征在于所述反馈耦合电容器是平行板电容器，且所述接地导体的一部分构成第二极板电极。
3.如权利要求1所述的终端，其特征在于在所述接地导体中提供一个伸长的槽，且所述屏蔽至少与该槽的整个长度共同延伸。
4.如权利要求1所述的终端，其特征在于在所述接地平面中提供一个伸长的槽，所述反馈耦合电容器的位置靠近所述槽，且所述屏蔽安装在靠近所述槽和反馈耦合电容器，但与该槽和反馈耦合电容器隔离的位置，并覆盖所述槽。
5.如权利要求1所述的终端，其特征在于在所述接地平面中提供一个伸长的槽，所述反馈耦合电容器的极板电极的位置覆盖所述槽的至少一部分，且所述屏蔽安装在靠近所述槽和反馈耦合电容器，但与该槽和反馈耦合电容器隔离的位置，并覆盖所述槽。
6.如权利要求3、4或5所述的终端，其特征在于所述印刷电路板是伸长的，且所述槽平行于该印刷电路板的长轴。
7.如权利要求1所述的终端，其特征在于一个喇叭，且所述屏蔽在该喇叭后面并列布置，以防辐射向所述喇叭传播。
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