CN1326619A - 包括贴片天线的便携式无线电话 - Google Patents

Abstract

一种便携式无线电话包括一个收发器,一个处理器,一个扬声器,一个麦克风,和一个贴片天线。收发器发送和接收无线电话通信,处理器处理被收发器发送和接收的无线电话通信。扬声器根据所接收到的无线电话通信产生声音,麦克风根据外界声音产生用于发送无线电话通信的电信号,贴片天线包括一个被连接到至少一个处理器和收发器的导电层。更具体的是,贴片天线可以是从一个全球定位卫星接收电磁全球定位信号的全球定位贴片天线。

Description

包括贴片天线的便携式无线电话

发明领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及无线电话通信。

发明背景

已经建议在蜂窝无线电话中提供全球定位特征。例如，DenniSon等人的美国专利No.5,235,633论述了一个使用移动单元的定位以做出呼叫管理决定的蜂窝电话系统。具体是，每个移动单元包括一个全球定位系统(GPS)接收器，它用来接收来自一个卫星星座的信息以确定移动单元的准确位置。将这一位置信息中继给最初管理移动单元的小区站，且将移动单元越区切换到最适合于该呼叫的小区站。

此外，Loomis等人的美国专利No.5,625,668中论述了一个定位报告蜂窝电话。该专利的蜂窝电话包括一个全球定位系统(GPS)接收器和一个蜂窝收发器。此外，一个数据处理设备将GPS接收器提供的纬度，经度，速度，和方位信息转换成利用语音合成器可讲的有意义的描述符。将这两个专利的概述包括在此作为参考。

包括GPS接收器的便携式无线电话一般使用一个额外的天线提供GPS接收。例如，使用从无线电话机壳延伸出来的四线(quadrafilar)螺旋天线。不过，这些天线的尺寸限制会降低使用四线螺旋天线的可得到的增益。而且，当在电话通信中使用这些天线时，这些天线可能被定向到不太理想的角度和/或可能距离用户身体太近，从而进一步降低增益。因此，本领域中一直需要改进包含在无线电话中的GPS接收器的天线。

发明概述

因此本发明的一个目的是提供蜂窝无线电话的改进天线。

本发明的另一个目的是提供用于包括GPS接收器的蜂窝无线电话的改进天线。

根据本发明，被通过包括一个贴片天线的无线电话达到了这些以及其它目的，该贴片天线包括一个用来接收电磁信号的导电层。特别是，可以在一个包括全球定位(GPS)特征的无线电话中利用贴片天线来接收全球定位信号。因此，可将贴片天线包括在无线电话中/上，而不会对其尺寸造成很大影响。

过去，由于在普通的无线电话的使用中，无线电话对于用户头部是垂直方位，这对于贴片天线接收和增益来说是不希望的，所以贴片天线还未被普遍应用于便携式无线电话中。不过，发明家们已经认识到可以在无线电话GPS操作中方便地使用一个贴片天线，因为可以水平地远离用户的头部来持有无线电话。而且，可将贴片天线附加在无线电话上而不会对无线电话的尺寸造成很大影响，这是因为可以基本上平行于无线电话机壳表面地把贴片天线纳入。

特别是，根据本发明的便携式无线电话可以包括一个收发器，一个处理器，一个扬声器，一个麦克风，和一个贴片天线。收发器发送和接收无线电话通信，处理器处理由收发器发送和接收的无线电话通信。扬声器根据所接收到的无线电话通信产生声音，麦克风根据外界声音对于被发送的无线电话通信产生电信号。贴片天线包括与至少一个处理器和收发器相连接的一个导电层。

更具体的是，贴片天线可以是一个从全球定位卫星接收电磁全球定位信号的全球定位贴片天线，且处理器可包括一个用来基于所接收到的电磁全球定位信号来确定无线电话的位置的全球定位接收器。

便携式无线电话可以包括一个无线电话机壳，机壳覆盖了扬声器，麦克风，收发器，和处理器。此外，可以邻近扬声器来提供一个穿过无线电话机壳的孔，它用来使扬声器中产生的声音从中通过，可以邻近扬声器来放置贴片天线，贴片天线上也有一个与无线电话机壳表面上的孔相通的孔，用来使来自于扬声器的声音通过。

可替代地，贴片天线上可以有一个与无线电话机壳上的另一个孔相通的孔，用来允许外界声音通过到麦克风。根据另一个替代方案，贴片天线可以是邻近按键盘的且上面可以有一个相通的孔用来允许按键盘的键从中移动。

该无线电话也可以包括一个与处理器相连接的显示器，其中处理器可以在全球定位计算期间在显示器上产生一条消息以促使保持贴片天线的水平方位。例如，显示器可以指示用户水平方位地远离用户身体来持有无线电话，一直等到全球定位计算完成为止。

例如，贴片天线可以由无线电话机壳内部的一个绝缘底层上的一个导电层来提供。可替代地，可以在无线电话机壳的表面上提供导电层，从而不再需要一个单独的绝缘层。换句话说，无线电话机壳可以是由不会明显削弱从全球定位卫星上接收的全球定位信号的塑料制成的，且贴片天线的导电层可以作为无线电话机壳的一部分。而且，导电层既可以构成在无线电话机壳的里面也可以构成在无线电话机壳的外面。此外，可将贴片天线提供在无线电话机壳的翻盖部分上。

这样本发明的无线电话及方法可以被用来在一部便携式无线电话内部提供一个全球定位天线，而不会对无线电话的尺寸造成很大影响。本发明的无线电话及方法也可以改善对于GPS信号的接收。

附图简述

图1是包括根据本发明的贴片天线的无线电话的方块图。

图2A是包括根据本发明的邻近一个扬声器的贴片天线的无线电话的透视图。

图2B-C是图2A的贴片天线的替代贴片天线结构的横截面图。

图3A是包括根据本发明的邻近一个按键盘的贴片天线的无线电话的透视图。

图3B-3C是图3A的贴片天线的替代贴片天线结构的横截面图。

图4A是包括根据本发明在一个翻盖部分上的贴片天线的无线电话的透视图。

图4B-C是图4A的贴片天线的替代贴片天线结构的横截面图。

详细描述

现在将参考附图更详细地描述本发明，图中给出了本发明的最佳实施方案。不过，可以用多种不同的形式来实现本发明而不应该局限于这里所提出的实施方案；更确切地说，这些实施方案是用来使本公开成为彻底的和完整的，且是用来向本领域的技术人员完整地传达本发明的范围的。在附图中，为了表示清楚，将层的厚度和横截面层夸大。在所有的图中，相同的编号被用来表示相同的元件。应当理解当一个层被称作在另一个层或底层“上”时，它既可以直接在另一个层或底层之上，也可以是二者之间有插入层。相反，当一个元件被称作“直接在”另一个元件“上”时，二者之间就没有插入元件了。

图1表示包括根据本发明全球定位系统(GPS)接收器一部蜂窝无线电话。如图所示，该蜂窝无线电话包括一个用来通过天线23发送和接收蜂窝无线电话通信的收发器21，和一个用来处理由收发器21所发送和接收的通信的处理器25。此外，一个用户接口27被与处理器相连，且该用户接口包括一个按键盘29，一个显示器31，一个麦克风33，和一个扬声器35。因此，无线电话可以通过麦克风33接收用户语音以发送到一个无线电话通信系统，并使用扬声器35将从无线电话通信系统的远端接收到的语音再生。可以通过显示器31将无线电话信息提供给用户，且可以通过按键盘29接受用户输入。

此外，本发明的无线电话包括一个GPS接收器37和一个GPS贴片天线39。GPS接收器37可以精确确定无线电话的地理位置，并将地理信息提供给无线电话处理器25。因此，既可以通过显示器31可见地，也可以通过扬声器35可听见地，将上述地理信息提供给无线电话用户。也可以通过收发器21和天线23将该地理信息发送给无线电话通信系统。例如，可以在一个“911”呼叫中发送地理信息以援助警方对紧急事件的响应，火灾，和/或抢救人员。地理信息也可以被用来，例如做出如美国专利No.5,235,633所论述的呼叫管理决定，如美国专利No.5,625,668中所论述的用一个语音合成器可讲，或与无线电话的用户通信。

本领域的技术人员应当理解，GPS接收器37，收发器21，和处理器25可以如图1所示被分开提供。可替代地，这些元件中的两个或多个可以被一起提供。例如，处理器可以被定义成包括GPS接收器和收发器中的一个或两个，和/或收发器可以被定义成包括GPS接收器。将这些元件分开示出是为了使本公开更清楚而不是为了限制的目的。而且，可以作为一个或多个常规的和/或标准的集成电路和/或运行固件和/或软件的分离器件单独或组合地提供这些元件。

本发明的无线电话可以包括GPS贴片天线，而不会对无线电话的尺寸造成很大影响。如图2A所示，无线电话包括一个机壳41，该机壳覆盖了所示出的GPS贴片天线39A，显示器31，按键盘29，麦克风33和天线23。特别是，GPS贴片天线可以包括一个诸如在一个绝缘层上的金属层这样的导电层，其中导电层大约是1.0英寸见方且金属层和绝缘层一起的厚度大约为0.2英寸。机壳还覆盖了在图2A的透视图中不可见的GPS接收器37，收发器21，处理器25，和扬声器35。

无线电话机壳包括一个在讲话时对着用户头部的正面43。因此，扬声器35被邻近正面43装配，且在正面中邻近扬声器提供了洞45用来允许来自于扬声器的声音从中通过。而且，麦克风可以被邻近有洞47的正面提供，这个洞用来允许声音通过到麦克风。

更具体的是，图2A的无线电话机壳包括当如图所示被打开时可以扩展正面43的活动的翻盖部分49，且麦克风33可以被包括在无线电话机壳的主体部分中。通过翻盖部分49的一个信道51被用来将来自孔47的声音传入麦克风33。当关闭时，翻盖部分49覆盖了无线电话机壳的一部分。无线电话机壳的正面还可以包括显示器31和按键盘29。因此，当关闭翻盖部分49时会覆盖按键盘和/或显示器。

根据本发明，贴片天线39A包括一个基本上与无线电话机壳的正面平行的导电层。拥有大约1.0英寸见方和0.2英寸厚度的贴片天线可以被纳入到本发明的无线电话中，而不会对无线电话的尺寸造成很大影响。如图2A所示，可以邻近扬声器来放置贴片天线，贴片天线有与无线电话机壳的正面上的孔45相通的孔用来允许声音从中通过。可以在贴片天线上提供这些相对小的孔(或洞)，而不会对天线性能造成很大影响。而且，天线可以被调整以补偿额外的这些洞。贴片天线39A的替代装置在图2B-2C的横截面中被图解。

在图2B中，贴片天线包括一个安装在无线电话机壳的扬声器35和正面43之间的绝缘层55上的导电层53。如图所示，孔45延伸通过无线电话机壳的正面43，导电天线层53，绝缘层55，和导电接地层56。因此，可以使用一个常规贴片天线，而不会对无线电话的尺寸造成很大影响。最好是，无线电话机壳的正面是由不会明显削弱贴片天线所接收到的GPS信号(一般是1575.42MHz)的塑料或其它材料制成的。对贴片天线的典型连接是用同轴电缆58。58的中心导线电连接到导电贴片天线53且58的接地屏蔽电连接到导电接地层56。通常习惯贴片的接地层56越大越好(但不是必须的)。层53的精确尺寸和形状调谐天线。贴片天线和同轴电缆58之间的连接的准确放置决定了阻抗匹配和天线极化。

对应于如图2C所示的另一个替代方案，贴片天线可以包括一个构成在无线电话机壳的正面的外表面的对着扬声器35的导电天线层53”。此外，一个保护层57可以构成在导电天线层53”上以减小导电层的磨损。这里孔45延伸通过保护层57，导电天线层53”，正面43，和导电接地层56，以允许来自于扬声器的声音从中通过。正面43的材料和厚度应当是与贴片天线的电子特性一致的。绝缘常数和厚度影响层53”的尺寸和天线的可用带宽。

这样，上面所论述的GPS贴片天线39A基本上是与无线电话机壳的正面平行的。因此，当接收来自GPS卫星的GPS信号时，最好是使无线电话的正面基本上与地面平行来持有该无线电话。这个方位可以为贴片天线提供与GPS卫星所发送的信号的循环极化相匹配的循环极化。使用显示器31上的消息，可以在GPS操作期间形成这个方位。例如，处理器可以在显示器上产生清楚的指令以使在确定位置时，在令人满意的方位(正面向上且离开用户的身体)上持有电话。

可替代地，可以使这个方位更巧妙，这样用户就更不容易注意到确定位置所需的延迟了。具体是，处理器可以在显示器上产生任何吸引用户注意力的消息。因为当用户阅读显示内容时，电话是被在大约令人满意的方位上持有的，所以贴片天线可以接收用于位置确定的GPS信号。一旦位置已被确定，处理器就在显示器上显示一条指示用户继续正常操作的消息。

图3A中图解了贴片天线39B的一个替代装置。在图3A中，贴片天线39B被邻近按键盘29来放置，按键盘29包括多个键29a，键触点29b，PC插件板基片29c，且有通过无线电话机壳的正面43和贴片天线39B的孔用来允许键29a从中移动且允许无线电话机壳内的键29a和键触点29b相接触。象前面一样，无线电话也包括天线23，用来允许来自于扬声器的声音从中通过的孔45，显示器31，麦克风33，翻盖部分49，和允许声音通过到麦克风的孔47和信道51。图3B-C中图解了贴片天线39B的各种贴片天线结构。

如图3B所示，贴片天线39B可以包括一个在绝缘层65之上的导电天线层63，连同导电接地层64和附在层63和64上的同轴电缆58，且可以沿着无线电话机壳的正面43的内表面邻近包括键29a的按键盘29来放置贴片天线。穿过正面43，导电层63，绝缘层65，和接地层64的孔使得键29a能够从中移动以及使得键和按键盘PC插件板基片29c之间能够互相接触。按键盘触点(和轨迹(trace))29b可以用很小的碰撞冲断贴片天线的接地层64。同轴电缆58的中心导线连接到层63且电缆58的屏蔽连接到层64。

根据另一个实施方案，如图3C所示，可以将导电层63”构成在无线电话机壳的正面43的外表面上。特别是，可以将导电层63”构成在正面的外表面上，且可以将一个保护层67构成在导电层63”上。穿过正面，导电层，保护层，和导电接地层64”的孔使得键29a和/或按键盘触点29b能够从中移动。

图4A中表示了贴片天线39C的另一个替代装置。在图4A中，贴片天线39C被在无线电话机壳的正面的翻盖部分49上提供，且有穿过贴片天线39C的孔用来允许声音从中通过到麦克风33。象前面一样，无线电话也包括天线23，无线电话机壳中允许来自于扬声器的声音从中通过的孔45，显示器31，麦克风33，翻盖部分49，和允许声音传入麦克风的孔47和信道51。贴片天线39C的各种贴片天线结构在图4B-C的横截面图中被图解。

如图4B所示，贴片天线39C包括一个导电天线层73，一个绝缘层75，和一个邻近无线电话机壳的翻盖部分49的正面的导电接地层76.而且，孔47延伸通过正面43，导电层73，绝缘层75，和导电接地层76，以允许声音从中传入信道51和麦克风33。到贴片天线39c的电子连接是通过同轴电缆58的。电缆58的中心导线连接到层73且58的屏蔽连接到层76。电缆58可以在空腔51中被敷设。

如图4C所示，在翻盖部分的正面的表面上将导电层73”和76”与绝缘层75构成在一起，且将保护层77构成在导电层上。此外，孔47穿过保护层77，导电层73”和76”和绝缘层75，以及翻盖部分的正面，以允许声音从中传入信道51和麦克风33。

可以提供上面论述的每个贴片天线，而不会对无线电话的尺寸造成很大影响。而且，贴片天线中的洞允许天线邻近扬声器，麦克风或按键盘来被放置，且这些洞对于贴片天线性能的影响可以通过调整天线来被减小。此外，无线电话中的贴片天线可以提供与GPS卫星发送的GPS信号的循环极性相匹配的循环极性。因此本发明的贴片天线改善了以前用于包括GPS功能的无线电话中的GPS天线的性能。

在附图和说明书中，公开了发明的典型最佳实施方案，尽管使用了特定的术语，它们也只是在普通和描述意义上被使用的，而不是为了限制的目的，在下面的权利要求中提出了发明的范围。而且，虽然是参考蜂窝无线电话来论述包括根据本发明的贴片天线的无线电话的，但本发明的贴片天线也可以被用于诸如卫星无线电话或能够与陆地和卫星通信系统通信的双模无线电话中，还可以被用于能够与其它类型的陆地通信系统通信的无线电话中。

Claims (27)

1.一种便携式无线电话包括：

一个发送和接收无线电话通信的收发器；

一个被连接到收发器的处理器，它处理由收发器发送和接收的无线电话通信；

一个被连接到处理器的扬声器，它根据所接收到的无线电话通信产生声音；

一个被连接到处理器的麦克风，它根据外界声音产生用于发送无线电话通信的电信号；以及

一个贴片天线，它包括一个被连接到至少一个处理器和接收电磁信号的收发器的导电层。

2.根据权利要求1的便携式无线电话，其中该贴片天线包括一个接收来自于全球定位卫星的电磁全球定位信号的全球定位贴片天线。

3.根据权利要求2的便携式无线电话，其中该处理器包括一个处理所接收到的电磁全球定位信号的全球定位接收器。

4.根据权利要求1的便携式无线电话，其中该贴片天线有一个用来允许扬声器中产生的声音从中通过的孔。

5.根据权利要求1的便携式无线电话，其中该贴片天线有一个用来允许外界声音从中通到麦克风的孔。

6.根据权利要求1的便携式无线电话还包括：

有一个被连接到处理器的键的按键盘，其中贴片天线邻近该键盘且其中该贴片天线有一个用来允许键从中移动的孔。

7.根据权利要求3的便携式无线电话还包括：

一个被连接到处理器的显示器，其中处理器可以在全球定位计算期间在显示器上产生一条消息以促使保持贴片天线的水平方位。

8.根据权利要求1的便携式无线电话还包括：

一个无线电话机壳，它覆盖了处理器，收发器，麦克风和扬声器，其中导电层提供在无线电话机壳内部的一个绝缘层上。

9.根据权利要求1的便携式无线电话还包括：

一个无线电话机壳，它覆盖了处理器，收发器，麦克风和扬声器，其中导电层提供在无线电话机壳的表面上。

10.根据权利要求9的便携式无线电话，其中导电层提供在无线电话机壳的正面的内表面上。

11.根据权利要求9的便携式无线电话，其中导电层提供在无线电话机壳的正面的外表面上。

12.根据权利要求1的便携式无线电话还包括：

一个无线电话机壳，它覆盖了处理器，收发器，麦克风和扬声器，其中无线电话机壳包括一个翻盖部分，当它关闭时会覆盖无线电话机壳的一部分而打开时则扩展了无线电话机壳，其中贴片天线被放置在无线电话机壳的翻盖部分上。

13.一种便携式无线电话包括：

一个有正面的无线电话机壳；

一个该无线电话机壳内部的扬声器；

该无线电话机壳内部的一个麦克风；以及

一个贴片天线，它包括一个基本上与无线电话机壳的正面平行的导电层。

14.根据权利要求13的便携式无线电话，其中贴片天线包括一个用来接收来自于全球定位卫星的全球定位信号的全球定位贴片天线。

15.根据权利要求13的便携式无线电话，其中贴片天线有一个孔，用来允许来自于扬声器的声音从中通过。

16.根据权利要求13的便携式无线电话，其中贴片天线有一个孔，用来允许声音从中通到麦克风。

17.根据权利要求13的便携式无线电话还包括：

一个有在无线电话机壳上的键的按键盘，其中贴片天线邻近按键盘且其中贴片天线有一个允许键从中移动的孔。

18.根据权利要求14的便携式无线电话还包括：

一个在无线电话机壳上的显示器；以及

一个在无线电话机壳内的处理器，其中处理器被连接到显示器以及贴片天线以处理从全球定位卫星接收到的全球定位信号，其中处理器在全球定位处理期间在显示器上产生一条消息以促使保持贴片天线的水平方位。

19.根据权利要求13的便携式无线电话，其中在无线电话机壳内部的一个绝缘层上提供导电层。

20.根据权利要求13的便携式无线电话，其中在无线电话机壳的表面上提供导电层。

21.根据权利要求20的便携式无线电话，其中在无线电话机壳的内表面上提供导电层。

22.根据权利要求20的便携式无线电话，其中在无线电话机壳的外表面上提供导电层。

23.根据权利要求13的便携式无线电话，其中无线电话机壳包括一个翻盖部分，当它关闭时会覆盖无线电话机壳的一部分而打开时则扩展了无线电话机壳，其中贴片天线被放置在无线电话机壳的上述翻盖部分上。

24.一个用来在便携式无线电话中接收全球定位卫星信号的方法，该无线电话包括一个全球定位天线和一个被连接到全球定位天线上的全球定位接收器，该方法包括的步骤是：

在全球定位处理期间产生一条消息，以促使保持全球定位天线的令人满意的方位。

25.根据权利要求24的方法，其中全球定位天线是一个包括一个导电层的贴片天线且其中天线令人满意的方位是近似水平的。

26.一种便携式无线电话包括：

一个发送和接收无线电话通信的收发器；

一个被连接到收发器的处理器，它处理由收发器发送和接收的无线电话通信；

一个被连接到处理器的扬声器，它根据所接收到的无线电话通信来产生声音；

一个被连接到处理器的麦克风，它根据外界声音产生用于发送无线电话通信的电信号；

一个被连接到至少一个处理器和接收来自于全球定位卫星的全球定位信号的收发器的全球定位天线，其中处理器包括一个用来处理所接收到的全球定位信号的全球定位接收器；以及

一个被连接到处理器的显示器，其中处理器在全球定位处理期间在显示器上产生一条消息用以促使保持全球定位天线的令人满意的方位。

27.根据权利要求26的便携式无线电话，其中全球定位天线是一个包括一个导电层的贴片天线且其中天线的令人满意的方位大约是水平的。

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