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移动式通信装置的、尤其是移动式电话机的天线结构 Download PDF

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Abstract

移动式通信装置的、尤其是移动式电话机的天线结构，该移动式通信装置包括一个装置壳体及设置在该装置壳体内一个通信装置印刷电路板(1)上的电子部件及金属部分以及外壳面，其中该天线结构具有一个设置在装置壳体内部的发射元件(5)，其中发射元件(5)具有一个结构，及在发射元件(5)与通信装置印刷电路板(1)之间设有用于使发射元件(5)对电子部件或金属部分的干扰影响的敏感性减退的装置，该装置与通信装置印刷电路板(1)的外壳面相连接。

Description

移动式通信装置的、尤其是移动式电话机的天线结构
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的移动式通信装置的、尤其是移动式电话机的天线结构。
第一代移动式电话机(“Handys”)原来仅设计用于相应的移动式无线电系统、即用于一定的发送/接收频带。随着移动式无线电技术的进一步发展，如移动式无线电网的充分利用、国内及国外的漫游，将需要不断增加的、可用于不同移动式无线电网的终端装置。因此需要实现设计用于两个及三个发送/接收频带的移动式无线电终端装置，及必需开发相应的天线。
由DE197 58 217 A1公知了一种双频带混合式天线。这种天线通过小型化及平面地延伸的天线部件来实现。这些天线部件具有在890MHz与960MHz之间及1710MHz与1880MHz之间的GSM或DCS频率范围内的方位面中产生垂直极化无线电发射特性的性能。这种双频带混合天线(主要)应用在移动式无线电终端装置中。这里平面发射器构成的天线部件既在机动车及飞机又在海洋运动及交通工具上仅用作外部安装天线或机外应用。
可携带通信装置、如移动式电话机具有一个发展趋势，即成为愈来愈小、特别轻便的装置，它们尺寸小及重量轻。此外在装置的构型方面具有一个新的趋势，即天线设在机壳内部及不象目前作为棒端或拉杆天线设在机壳上。该天线例如安装在受话盒或其它部件的后面，而受话盒则布置在移动式无线电终端装置的前侧。这个问题迄今通过一种PIFA天线来解决。但对于这种可集成的天线将能提供愈来愈小的占据空间，这将导致对这种天线的功率带来不利的影响。但小型的PIFA天线作为双或多频带天线用于移动式无线电范围的频带过窄。
此外至今公知了F形、倒F形、临时插接式、微带天线及双面PCB(印刷电路板)天线，它们可覆盖多个频带，其或需要大的空间占用量或其中不能轻易地在多频带应用中调谐。
此外公知了用于通信装置天线的螺旋形天线元件，它们集成在机壳中需要很多空间，并易于被相邻的部件、如受话盒干扰而失调。
设有集成天线的愈来愈小的移动式无线电终端的另一问题在于，天线到头部的距离缩小及由此增大了在使用者头部区域中的高频能量单位吸收率(所谓SAR值)。这可体现对用户的不利影响，它通过发射工作时的高频脉冲波引起。
由DE 198 24 145公知了一种远程移动式通信终端装置的可集成的天线结构，其中一个总是需要的电池或蓄电池的金属部分被用作一个平面发射器的谐振器及谐振表面，及通过一电介质与它隔开的、机壳中所设的另一金属面构成平面天线的无线电发射面。通过机壳相应区段的电池腔盖的介电常数的选择及如果需要时使用附加电介质可使发射器的谐振频率在一定范围中被调节。但天线参数将相应地通过电池或蓄电池的几何形状及材料以不利的方式确定。该天线结构不能覆盖多个频带。
因此本发明的任务在于，提供一种天线结构，它可灵活地在多频带中提供有效的功能及降低装置部件的干扰，它的空间占用量小，可设置在装置壳体内部及可成本合理地制造。
该任务将通过具有权利要求1特征的天线结构来解决。
本发明包含的基本构思是，提供一种可集成在移动式通信装置中的天线结构，它除了一定结构的发射元件外还具有用于使发射元件对来自金属部分及装置的电子部件的干扰影响的敏感性减退的装置。在一个优选实施例中还包括这样的构思，即，使用一个反射部分作为对干扰敏感性减退的装置，它与通信装置的外壳相连接及具有与发射元件相似的尺寸。最后它包括这样的构思：设计反射部分使之与发射元件在相同频率上出现谐振。
通过将反射部分基本上设置在发射元件与装置的电子部件或音频部件-尤其是受话盒-之间，可显著降低对天线性能的影响。
最好反射部分及发射元件位于通信装置印刷电路板的下侧面上，以便极佳地抑制位于上侧面部件的干扰。
为了调节发射性能，最好反射部分与发射元件之间的距离可以改变。最好反射部分与通信装置印刷电路板之间的距离为1至2mm，及发射元件与反射部分之间的距离为3至6mm。
由于机械原因及为改善发射性能或优化可提供的容积的利用，也可在天线结构中置入电介质或磁性材料，它们可部分地或全部地填满整个天线结构。也可由不同的电介质和/或磁性材料及空气相组合。反射部分与发射元件之间的距离可通过使用一种电介质、如陶瓷片来减小，其中反射部分例如设置在该陶瓷片的下侧面上及发射元件被设置在该陶瓷片的上侧面上。
在多频带天线上有利的是，反射部分基本上具有与发射元件相同的结构。因为这样易于被调节到与发射元件相同的谐振频率上。
在一个具体的实施例中，发射元件及反射结构具有迂回形状，其中这些结构彼此平行布置并基本上平行于终端装置印刷电路板的电路板平面地延伸。但这两个结构也可被设计成基本平面的螺旋形状。
在一个优选实施形式中，发射元件设计成PCB(印刷电路板)天线。在该结构中，它由设置在印刷电路板上的导电条组成。反射部分也可类似地实施。
最好发射元件及反射部分通过抗振动及抗冲击的接触部件与通信装置印刷电路板朝着它们的一侧相连接。作为接触部件最好使用弯曲弹簧。弯曲弹簧最好分别接触发射元件及反射部分的端部，以便对天线结构的发射性能的影响减至最小。通过弯曲弹簧的可弯曲性易于调节发射元件及对此平行布置的反射部分之间的距离及由此可实现一种电容调谐的天线结构。
在一种对于多频带终端装置优选的实施形式中设置两个或多个反射部分，它们设置在通信装置印刷电路板上并可具有不同的结构，例如用于第一频带的条状及用于第二频带的迂回形状。
本发明提出的天线结构可用于未来工作在1920MHz与2170MHz之间的UMTS频率范围中的移动式无线电终端装置上。并也可有利地应用在移动式无线电装置/GPS装置的组合上。
本发明的优点及适用性此外将由从属权利要求及以下借助附图对优选实施例的描述中得到。附图为：
图1a，1b及1c表示具有根据本发明的天线结构的一个移动式电话机印刷电路板的概要示图，并各表示该移动式电话机印刷电路板的上侧、下侧正视图及侧视图；
图2及2a是发射元件的一个实施形式及相应的反射结构；
图3及3a是发射元件的另一实施形式及相应的反射结构；
图4，4a及4b是发射元件的又一实施形式及相应的反射结构；及
图5是一个移动式电话机印刷电路板的概要正视图。
图1a是一个移动式电话机印刷电路板1的上表面1’的简化正视图，其中带有一个布置在电话机印刷电路板(主板)1上部分的受话盒2。
图1b是一个移动式电话机印刷电路板1的下表面1”的简化视图，在其上部分借助一个接触弹簧4设置了一个反射结构3。该反射结构具有迂回形状，它与移动式电话机印刷电路板1的电路板表面平行地布置。
图1c是带有一个发射元件5的移动式电话机印刷电路板1的极其简化的侧视图，该反射元件通过一个接触弹簧4’与移动式电话机印刷电路板1相连接。发射元件5相对反射结构3以一个预定距离布置，该反射结构位于发射元件5与移动式电话机印刷电路板1之间，用以消除(大部分是金属的)受话盒2对反射元件5的干扰影响。
反射结构3及发射元件5之间的距离通过接触弹簧4及4’的长度来确定并由此是可改变的。调谐状态的变化可通过两个部件之间的距离变化或在天线结构中置入介电材料来实现。反射结构3通过接触弹簧4’与通信装置印刷电路板1的外壳面相连接，用以构成电接触。发射元件5本身通过接触弹簧4与印刷电路板1相连接。
图2及2a表示反射结构3及发射元件5的优选实施形式，其中反射结构3具有迂回形状及发射元件5具有类似锯齿的形状。为了达到对干扰的最佳的抑制，反射结构3具有与发射元件5相似的尺寸。
图3及3a表示根据本发明的天线结构的另一实施形式，其中发射元件5基本上构成平面的螺旋形状，及反射结构3具有类似的螺旋形状。其中发射元件5的螺旋形状通过导线组来确定，该导线组通过多次弯折向内缩小。反射结构3具有类似的形状，其中螺旋向内延伸得不如发射元件那样远。
图4，4a及4b表示根据本发明的天线结构的又一实施形式。在该实施形式中反射元件是PCB(印刷电路板)天线。该PCB天线具有一个印刷电路板6，该印刷电路板具有一个正面6’及一个反面6”及一个固定的长度l。在印刷电路板6的正面6’上设有导电条7。该导电条7具有从其第一端部7’到第二端部7”的一个实际长度l1，其中导体条的长度l1大致相应于印刷电路板的长度l。其反面带有一个直线导体5。反射结构3具有与PCB天线相应的结构，如图4b所示。
图5表示另一实施形式的一个移动式电话机印刷电路板1的仰视图1b，在其上部分中直接置有两个反射部分3及3’。反射部分3具有用于第一频带的棒形结构，第二反射部分3’具有用于第二频带的迂回形状的结构。这两个结构彼此靠近地位于印刷电路板1上，具体说在受话盒及发射元件之间。
根据本发明的天线结构不受这些实施例的限制。为了优化天线结构的所需特性可以在反射结构的引线中接入附加的单元，如附加导线长度段、分立元件或印刷元件。由此可达到天线性能的优化。反射结构例如也可形成在一个PCB结构的中间层内。

Claims (14)

1.移动式通信装置的、尤其是移动式电话机的天线结构，该移动式通信装置包括一个装置壳体及设置在该装置壳体内一个通信装置印刷电路板(1)上的电子部件及金属部分以及外壳面，其中该天线结构具有一个设置在装置壳体内部的发射元件(5)，其特征在于：发射元件(5)具有一种结构，并在发射元件(5)与通信装置印刷电路板(1)之间设有用于使发射元件(5)对电子部件或金属部分的干扰影响的敏感性减退的机构，该机构与通信装置印刷电路板(1)的外壳面相连接。
2.根据权利要求1的天线结构，其特征在于：设置了一个具有这样尺寸的金属面或结构的、电作用的反射部分(3)作为发射元件(5)的干扰敏感性减退机构，即它可屏蔽由电子部件或金属部分通过电感、电容或发射耦合传递的干扰影响。
3.根据权利要求1或2的天线结构，其特征在于：反射部分(3)这样设计，即在与发射元件(5)相同频率上出现谐振。
4.根据以上权利要求中一项的天线结构，其特征在于：发射元件(5)及反射部分(3)位于通信装置印刷电路板(1)的下侧面(1”)上，其中反射部分(3)与发射元件(5)之间的距离可以改变，以调节发射特性。
5.根据以上权利要求中一项的天线结构，其特征在于：设有一种电介质、尤其是一个陶瓷片，用于减少反射部分(3)与发射元件(5)之间的距离，其中反射部分(3)尤其被压在该陶瓷片的下侧面上及发射元件(5)被压在该陶瓷片的上侧面上。
6.根据以上权利要求中一项的天线结构，其特征在于：反射部分(3)与通信装置印刷电路板(1)之间的距离为1至2mm，发射元件(5)与反射部分(3)之间的距离为3至6mm。
7.根据以上权利要求中一项的天线结构，其特征在于：反射部分(3)具有一种尤其类似于发射元件(5)的结构。
8.根据以上权利要求中一项的天线结构，其特征在于：反射部分(3)和/或发射元件(5)具有基本为平面的锯齿形状或迂回形状并基本上平行于通信装置印刷电路板(1)的电路板平面地延伸。
9.根据权利要求1至7中一项的天线结构，其特征在于：反射部分(3)及发射元件(5)设计成基本平面的螺旋形状并基本上平行于通信装置印刷电路板(1)的电路板平面地延伸。
10.根据权利要求2至9中一项的天线结构，其特征在于：设有两个或多个反射部分(3，3’)，它们彼此相邻地设置在通信装置印刷电路板(1)上。
11.根据以上权利要求中一项的天线结构，其特征在于：一个或多个反射部分(3，3’)及发射元件(5)通过抗振动及抗冲击的接触部件、尤其是接触弹簧(4，4’)与通信装置印刷电路板(1)相连接。
12.根据以上权利要求中一项的天线结构，其特征在于：设有一个保持装置，在其中以彼此相对位置固定的方式安装一个或多个反射部分(3，3’)及发射元件(5)。
13.根据以上权利要求中一项的天线结构，其特征在于：发射元件(5)和/或一个或多个反射部分(3，3’)为PCB部件。
14.根据权利要求2至13中一项的天线结构，其特征在于：在反射元件的引线中接有用于优化天线性能的部分，尤其是导线长度段和/或分立部件。
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