CN1509505A

CN1509505A - 用于无线设备的天线装置

Info

Publication number: CN1509505A
Application number: CNA038002809A
Authority: CN
Inventors: 江川洁; 伊藤英雄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-06-30
Also published as: WO2003073553A1; US7002521B2; JP2003258523A; AU2003211747A1; EP1480288A1; US20040130492A1

Abstract

馈点(101)对天线元件(102)进行不平衡馈给。寄生元件(103)被安装在天线元件(102)和接地面(103)附近，大致平行接地面(103)的宽度方向。而且，寄生元件(104)被配置在一个在其被设置在人通话时相对于接地面(103)人体一侧作为反射器工作的长度上，和一个在其被装在人通话时相对于接地面(103)人体的反侧作为引向器工作的长度上。这样在人通话时便可改善增益和降低比吸收率(SAR)。

Description

用于无线设备的天线装置

技术领域

本发明涉及无线设备的天线装置，可适用于例如便携式移动无线设备。

背景技术

图1表示的是一个用于以便携式电话设备为代表的便携式移动无线设备(被称为便携式移动通讯终端或便携式通讯终端)和移动无线设备的天线配置的例子。

图1是一种常规天线装置的配置图。图中，馈点11馈给天线元件12。天线元件12有任意的形状，可以是线形的，螺旋的和扁平的，其在馈给时，辐射电波。接地面13是一个电路板或类似的东西。接地面13长边方向的长度是变化的，取决于所用系统的频带和移动电话设备的模式，在800MHz频带时约为3/8波长。

在如上配置的天线装置被使用时，出现的是，人体吸收电波，并成为电波的阻挡物。为了定量测量吸收进物体的电波量，有一种叫比吸收率(SAR：Specific Absorption Rate)的比吸收量度，它是单位质量所吸收的电磁能的功率。在日本，比吸收率不得超过ARIB STD-T56比吸收标准所规定的水平。

然而，常规天线装置存在下述问题。也就是说，在天线元件不平衡馈给时，机壳在通讯进行时有电流溢出接地面13，因此在作为天线装置一部分(不平衡馈给方案)的人体(特别是手)持握的位置，有辐射开始从接地面13发出。电波被人体吸收和阻挡，导致增益降低的问题。而且，常规天线装置在比吸收率(SAR)超过比吸收标准所规定的水平时，天线损失增大，移动电话装置的发射功率减小，导致通讯区域窄化的问题。

发明内容

所以，本发明的目标是提供一种用于无线设备的、通话时提高增益和减小比吸收率(SAR)的天线装置。

本发明的要点在于：在天线元件和接地面附近安装一个寄生元件，这个寄生元件被配置在一个其被装上时作为反射器工作的长度上，以便其在人通话时相对于接地面在头的一侧，和一个其被装上时作为引向器(director)工作的长度上，以便其相对于接地面在头的反侧。

附图说明

图1是用于无线设备的常规天线装置的配置图；

图2是根据本发明第一个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图；

图3A图示的是根据本发明第一个实施例的天线装置在自由空间的辐射型式；

图3B图示的是根据本发明第一个实施例的天线装置在自由空间的辐射型式；

图4是根据本发明第二个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图；

图5是根据本发明第二个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图；

图6是根据本发明第二个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图；

图7A是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图；

图7B是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图；

图7C是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图；

图7D是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图；

图8A是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图；

图8B是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图；

图8C是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图；

图8D是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图；

图9A是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图；

图9B是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图；

图9C是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图；

图9D是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图；

图10是根据本发明第四个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图；

图11是根据本发明第五个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图；

图12是根据本发明第五个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图；

图13是根据本发明第五个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图；

图14是根据本发明第六个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图；

图15是根据本发明第七个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图；

图16是装有根据本发明第八个实施例的用于无线设备的天线装置的移动电话装置的部件分解透视图；

图17是根据本发明第九个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图；

具体实施方式

现在参照附图对本发明的实施例详加说明。

(第一个实施例)

图2是根据本发明第一个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图。参照图2，馈给点101通过预定的线条图案对天线元件102进行不平衡馈给。天线元件102有任意的形状，可以是线形的，螺旋的和扁平的等。接地面103是配置在电路板上的接地层，有导电特性。寄生元件104安装在天线元件102和接地面103附近，大致平行接地面宽度方向。另外，寄生元件104被配置在一个其被被装上时作为引向器工作的长度上，以便其在人通话时相对于接地面103在人头的一侧(除非另有所指，下文只写“人体”)，和一个其被装上时作为反射器工作的长度上，以便其相对于接地面103在人体的反侧。

下面将对上述配置的天线装置的工作进行解释。当馈给点101对天线元件102进行不平衡馈给时，机壳电流流过接地面103，因此，辐射不仅从天线元件102产生，而且从接地面103产生。随后，大致平行于接地面宽度方向安装的寄生元件作为引向器或作为反射器工作。一般地说，当引向器被放在辐射电波的辐射器附近时(相当于接地面103)，电波将沿引向器的方向被辐射。同样，当反射器被放在辐射器附近时，电波将沿与反射器相反的方向被辐射。按照这个原则，借助寄生元件104接收机壳电流所产生的电场，把电波集中到一个特定方向上是可能的。因此，当寄生元件104在人通话时相对于接地面103被放在人体一侧时，寄生元件104将作为反射器工作。另一方面，当寄生元件104在人通话时相对于接地面103被放在人体反侧时，寄生元件104将作为引向器工作。在每种情况下，辐射的方向都与人体相反。图3表示这些辐射型式。

图3A和3B都表示的是根据本发明第一个实施例的天线装置在自由空间的辐射型式。图3A表示的是寄生元件在人通话时相对于接地面103被放在人体一侧作为反射器工作时的辐射型式。以实线表示的辐射型式指示垂直极化波分量(图中V)，以虚线表示的辐射型式只是水平极化波分量(图中H)。

图3B表示的是寄生元件在人通话时相对于接地面103被放在人体反侧作为引向器工作时的辐射型式。象在图3A中一样，以实线和虚线表示的辐射型式分别是垂直极化波分量和水平极化波分量。从这两张图可明显看到，零点都出现在人体方向上。

显然，改变寄生元件的长度，辐射型式随之改变。更具体地说，降低对人体侧的辐射和减少比吸收率是可能的，另一方面，增强对除人体方向以外方向的辐射，以致改善通话时的增益也是可能的。

因此，根据第一个实施例的用于无线设备的天线装置，寄生元件被安装在馈给点和接地面附近，大致平行接地面的宽度方向，而且，寄生元件104被配置在一个其被装上时作为反射器工作的长度上，以便其在人通话时在人体的一侧，还被配置在一个其被装上时作为引向器工作的长度上，以便其在人体的反侧，以致可在人通话时改善增益和降低比吸收率(SAR)。

(第二个实施例)

图4、图5和图6都是根据本发明第二个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图。图中与图2相同的部分使用与图2相同的编号，不作进一步解释。

为了在天线装置上使用寄生元件，这种寄生元件必须有与所用频率一致的预定的长度。因此，为了使接地面和机壳的尺寸较小，必须设法缩短寄生元件的长度。

参照图4，电感器302安装在寄生元件301的中部，以便寄生元件的长度可以缩短。

参照图5，寄生元件401在离开两端预定的距离上被大致弯成直角，以便缩短其宽度方向的长度，并使配置比图4所示电感器302安装在寄生元件401中部时简单。

参照图6，电感器302安装在寄生元件501的中部，寄生元件501在离开两端预定的距离上被弯曲，以便接地面宽度方向的长度可进一步缩短。

在本实施例中，图4到图6所示寄生元件被设置在当其在人通话时相对于接地面103在人体一侧时，配置在一个其被装上时作为反射器工作的长度上，和当其在人通话时相对于接地面103在人体的反侧时，配置在一个其被装上时作为引向器工作的长度上。

这样，根据第二实施例的用于无线设备的天线装置，电感安装在寄生元件的中部，并且寄生元件在距两端预定距离处大体以直角弯折，以便在取得第一实施例的效果之外，还可以缩短在接地面宽度方向上寄生元件的长度。

(第三个实施例)

这里将描述本实施例的一种在用在第一和第二实施例中的寄生元件形状改变时所出现的情况。

图7A到图7B都是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图。图7A表示图2中的线状寄生元件104改变为带状寄生元件601。线状寄生元件104阻抗特征的变化往往是急剧的，使阻抗匹配难以实现，而用带状寄生元件601，阻抗特征的变化可以是和缓的。因此，降低天线损失是可能的。而且，通过使用带状寄生元件601，天线可以以比较简单的方法配置，如把它粘在机壳的背面。

类似地，图7B到图7D表示图4到图6中的线状寄生元件改变为带状寄生元件。

图8A到图8D和图9A到图9D都是根据本发明第三个实施例的寄生元件的配置图。

图8A表示图2中的线状寄生元件104改变为螺旋状寄生元件701。使用螺旋状寄生元件701，可以使寄生元件在接地面宽度方向上所要求的长度缩短。

类似地，图8B到图8D表示图4到图6中的线状寄生元件改变为螺旋状寄生元件。

图9A表示图2中的线状寄生元件104改变为曲折状寄生元件801，使用曲折状寄生元件801，可以使寄生元件在接地面宽度方向上所要求的长度缩短。

类似地，图9B到图9D表示图4到图6中的线状寄生元件改变为曲折状寄生元件。

因此，根据第三个实施例的寄生元件，寄生元件的形状是变化的，以致除了实现第一和第二实施例的效应外，还可使阻抗特征的变化和缓和使寄生元件在接地面宽度方向上所要求的长度缩短。

(第四个实施例)

这里将描述本实施例的一种在适应多种带宽的天线和寄生元件被设置时所出现的情况。图10是根据本发明第四个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图。图10中与图2相同的部分使用与图2相同的编号，不作进一步解释。图10不同于图2的地方只在于，安装的不是天线元件102，而是适应两个频率的天线元件901，不是寄生元件104，而是有不同长度的两个寄生元件902和903。

天线元件901从馈点101进行不平衡馈给，用第一和第二频率发送和接收电波。

第一寄生元件902安装在天线901附近，大致平行接地面的宽度方向，也在接地面103附近，有适应第一频率的长度。

第二寄生元件903有不同于第一寄生元件902的长度，大致平行于第一寄生元件902和在接地面103附近安装，具有适应第二频率的长度。不过，第一寄生元件902和第二寄生元件903各自被配置在一个其被装上时作为反射器工作的长度上，以便其在人通话时相对于接地面103在人体一侧，和一个其被装上时作为引向器工作的长度上，以便其在人通话时相对于接地面103在人体的反侧。

下面将对上述配置的天线装置的工作进行解释。当馈给点101对天线元件901进行不平衡馈给时，天线元件901辐射第一和第二频率电波。于是，机壳电流流过接地面103，辐射从接地面103开始产生。随后，大致平行于接地面安装的寄生元件作为引向器或作为反射器工作。这样，辐射的方向可以有方向性。如果在人通话时安装上第一寄生元件902和第二寄生元件903，以便其相对于接地面机壳103在人体一侧，那么第一寄生元件902和第二寄生元件903就作为反射器工作。如果在人通话时安装上第一寄生元件902和第二寄生元件903，以便其相对于接地面103在人体的反侧，那么第一寄生元件902和第二寄生元件903就作为引向器工作。在每种情况下，辐射的方向都与人体相反。第一寄生元件902适应第一频率，第二寄生元件903适应第二频率。这样便可以得到适应两个频率的用于无线设备的天线装置。

虽然在本实施例使用了两个频率，但本发明决不限于此，还可以配置成适应多于两个频率。而且，在本发明中，线状寄生元件可用带状、螺旋状和曲折状寄生元件代替。

因此，根据本发明第四个实施例的用于无线设备的天线装置，安装了适应第一频率的天线元件和寄生元件和适应第二频率的天线元件和寄生元件，以至除了实现第一个实施例的效应外，还得到适应多个频率的用于无线设备的天线装置。

(第五个实施例)

图11、图12和图13都是根据本发明第五个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图。图中与图10相同的部分使用与图10相同的编号，不作进一步解释。

参照图11，第一寄生元件1001和第二寄生元件1002都在其中部装有电感器302，以便缩短寄生元件的长度。

参照图12，第一寄生元件1101和第二寄生元件1102都在离开其两端的预定距离上大致被弯成直角，以便缩短其宽度方向的长度，并使配置比图11所示电感器302安装在第一寄生元件1101和第二寄生元件1102中部时简单。

参照图13，电感器302安装在第一寄生元件1201和第二寄生元件1202的中部，而且第一寄生元件1201和第二寄生元件1202都在离开其两端的预定距离上大致被弯成直角，以便进一步缩短接地面宽度方向的长度。

在本实施例中，图11到图13所示寄生元件都被被配置在一个其被装上时作为反射器工作的长度上，以便其在人通话时相对于接地面103在人体一侧，和一个其被装上时作为引向器工作的长度上，以便其在人通话时相对于接地面103在人体的反侧。

因此，根据第五个实施例的用于无线设备的天线装置，电感器被安装在寄生元件的中部，寄生元件在离开其两端的预定距离上大致被弯成直角，以致除了实现第四实施例的效应外，还可接地面宽度方向的长度。

(第六个实施例)

图14是根据本发明第六个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图。在图14中，天线元件1302和接地面1303被印刷在底板1301上。

天线元件1302被印刷在底板1301上，从接地面1303上的幻想馈点不平衡馈给，并发送和接收电波。

接地面1303是被印刷在底板1301上的导电钢膜。

寄生元件602是带状的，近似字母U形，被粘在底板宽度方向的一面，部分沿着底板的长度方向。此外，通过把寄生元件602粘在印有接地面1303那一面的反面，接地面辐射电波的方向可被调整。

因此，根据第六个实施例的用于无线设备的天线装置，天线元件和接地面被印刷在底板上，寄生元件被置于印刷面的反面，以致可以配置用于小而薄的无线设备的天线装置。

(第七个实施例)

图15是根据本发明第七个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图。参照图15，图中与图14相同的部分使用与图14相同的编号，不作进一步解释。图15与图14不同之处在于介电块1401被安装在寄生元件602与接地面之间。

介电块1401是带状的，呈]形，安装在寄生元件602与接地面1303之间，具有介电常数ε。通过安装介电块1401，寄生元件602与接地面1303之间的距离，与不安装介电块1401时相比，可以被缩短。而且，寄生元件宽度方向和长度方向的长度可以被缩短，以致可以配置用于小而薄的无线设备的天线装置。

(第八个实施例)

这里将描述本实施例的一种在把根据上述第一到第七实施例的用于无线设备的天线装置安装在移动电话装置上时所出现的情况。作为一个例子，这里将描述本实施例的一种在根据第一个实施例的用于无线设备的天线装置时被安装时所出现的情况。

图16是装有根据本发明第八个实施例的用于无线设备的天线装置的移动电话装置的部件的分解透视图。参照图16，机壳前壳1501包括液晶显示和操作按键。机壳后壳1502与机壳前壳1501一起构成机壳。在机壳中，装有用于无线设备的天线装置等。寄生元件104被配置在一个在其如图所示被设置在相对于接地面103机壳前壳一侧时作为反射器工作的长度上，和一个在其被设置在相对于接地面103机壳后壳一侧时作为引向器工作的长度上。这样，可以降低对机壳前壳的辐射和改善来自机壳后壳的辐射增益，以便在人通话时改善增益，降低SAR。

因此，移动电话装置，其长度的确定取决于寄生元件104在机壳前侧还是机壳后侧，在用它在人体附近通话时，可降低对机壳前壳的辐射，改善来自机壳后壳的辐射增益。换句话说，对机壳前人体的辐射可被降低(SAR可被降低)。

(第九个实施例)

图17是根据本发明第九个实施例的用于无线设备的天线装置的配置图。无线设备的机壳1601是制作无线设备机壳的塑料之类东西的模制品。寄生元件602有带状的和]状的，被粘在机壳的内侧，这样便可以以简单的方法得到用于无线设备的厚度薄的天线装置。

虽然上述所有实施例为了便于描述都描述了一种在电路板是矩形时的情况，但本发明决不限于此。而且，上述每个实施例都描述了一种在接地面只用电路板一面的接地面辐射电波时的情况，但本发明决不限于此，只要它辐射电波，任何接地面都可被使用。

如上所述，根据本发明，寄生元件被安装在天线元件和接地面附近，大致平行接地面宽度方向的长度，而且寄生元件被配置在一个其被装上时作为反射器工作的长度上，以便其在人通话时相对于接地面在人体一侧，和一个其被装上时作为引向器工作的长度上，以便其在人通话时相对于接地面在人体的反侧，以致对人体侧的电波辐射可被降低，因而比吸收率(SAR)可被减小，同时，辐射型式在方向上可转离人体，因而人通话时的增益可被改善。

本申请是基于2002年2月27日提交的日本专利申请No.2002-051286，它的全部内容在此引用作为参考。

工业应用

本发明适用于用于无线设备的天线装置，也适用于便携式移动电话装置。

Claims

1.一种用于无线设备的天线装置，包括：

天线元件；

接地面；

馈给部分，向天线元件进行不平衡馈给；和

寄生元件，设置在天线元件和接地面附近，采用在下述两种情况之间变化的长度：一种情况是所述寄生元件被安装在通讯进行时相对于接地面人体一侧；一种情况是所述寄生元件被安装在通讯进行时相对于接地面人体的反侧。

2.如权利要求1的用于无线设备的天线装置，其中，寄生元件被安装在通讯进行时相对于接地面人体一侧，采用一个作为反射器工作的长度。

3.如权利要求2的用于无线设备的天线装置，

其中，天线元件有对应于第一和第二频率带宽的第一和第二谐振点；并且

其中，寄生元件包括：

第一寄生元件，有一个在第一频率作为反射器工作的长度；和

第二寄生元件，有一个在第二频率作为反射器工作的长度。

4.如权利要求1的用于无线设备的天线装置，其中，寄生元件被安装在通讯进行时相对于接地面人体的反侧，采用一个作为引向器工作的长度。

5.如权利要求4的用于无线设备的天线装置，

其中，寄生元件包括：

第一寄生元件，有一个在第一频率作为引向器工作的长度；和

第二寄生元件，有一个在第二频率作为引向器工作的长度。

6.如权利要求1的用于无线设备的天线装置，其中，寄生元件在其中部装有一个电感器。

7.如权利要求1的用于无线设备的天线装置，其中，寄生元件在离开其两端的预定距离上被大致弯成直角。

8.如权利要求1的用于无线设备的天线装置，其中，寄生元件的形状是带状、螺旋状和曲折状之一。

9.如权利要求1的用于无线设备的天线装置，其中，天线元件和接地面被印刷在底板的一面，寄生元件被安装在底板印刷面的背面。

10.如权利要求9的用于无线设备的天线装置，进一步包括一个在寄生元件与底板之间的介电块。

11.如权利要求1的用于无线设备的天线装置，其中，寄生元件被设置，以附着在无线设备机箱上。

12.一种在其机壳前面有操作按键和显示的移动电话装置，包括：

底板，具有预定的线条图案；

接地面，在底板的一面制作；

天线元件，装在机壳一端；

馈给部分，通过底板上的线条图案向天线元件进行不平衡馈给；和

寄生元件，装在天线元件和接地面附近，

其中，寄生元件采用一个在其被装在相对于接地面机壳的前面一侧时作为反射器工作的长度上，和采用一个在其被装在相对于接地面机壳的后面一侧时作为引向器工作的长度上。