CN1519980A - 天线单元 - Google Patents

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Abstract

打算用于小型无线电设备的辐射天线单元和具有按照本发明的天线单元的无线电设备。辐射的天线单元是无线电设备的外壳的一部分。天线单元可以是整个导电的，或它可包括电介质部分和导电部分，它们构成一单个整体的部件。天线单元的辐射部分是相当大的，例如在可折叠的电话(20)中，天线单元(200)可包括折叠部分(21)的除前面以外的整个外壳。辐射单元有利地通过馈电单元进行电磁馈电。当辐射单元较大并位于设备的外表面时，天线的辐射特性是良好的，以及在设备内由天线所需要的空间是相当小的。

Description

天线单元
技术领域
本发明具体地涉及打算用于小型无线电设备的辐射天线单元。本发明也涉及具有按照本发明的天线单元的无线电设备。
背景技术
在天线设计中，可供使用的空间是重要的因素。如果没有尺寸限制，则制作良好质量的天线是相当容易的。在小型无线电设备中，诸如移动电话，为了方便起见，试图避免凸出在设备的外壳的外面的天线。这意味着，当设备变得越来越小时，可供天线使用的空间也变得越来越小，甚至使得天线设计是更具挑战性。
在移动终端中内部天线通常具有平面结构：天线包括辐射平面和与其平行的地平面。平面天线的电特性，诸如带宽和天线增益，尤其取决于在所述平面之间的距离。当移动终端在厚度方向上变为更小时，同样，这个距离显然变为更短，由此，电特性变得更坏。具体地，这个问题关系到可折叠的移动电话模型，因为它们的折叠部分是相当扁平和薄的。所以，在可折叠模型中的天线实际上是凸出的天线。
通过把天线的辐射单元制作在设备的外壳内或作为外壳的一部分，正如通常所说的，无线电设备可有效地使用可供使用的空间。图1显示从专利申请FI20012219获知的辐射天线单元的例子，该单元打算作为无线电设备的外壳的一部分。严格地说，天线单元100的平面底部110和它的弯曲的边框120被包括在设备的外壳中。该边框处在底部的三个边上，相应于无线电设备的一端和在该端的侧面。当被安装时，单元100是一个平面倒F天线(PIFA)中的辐射单元，其中天线馈电导体和短路导体被连接到该单元。天线馈电点101和短路点102被标记为在底部110上的虚线的圆圈。当天线单元100被按压在无线电设备中的它的位置上时，馈电导体和短路导体与点101和102形成电接触。从单元100的边缘开始，有一个缝隙105，它形成矩形圈，使得从短路点102看来，单元被划分成不同的长度的两个分支。天线因此是双频带天线。在从单元的边缘开始的缝隙105部分的两边，有一垂直于底部的电容板。第一电容板131位于单元的较长的分支的电学上的最外端，以及第二电容板132位于较短的分支的电学上的最外端。电容板的互电容和它们与地平面(未示出)的电容增加辐射分支的电长度。这减小了工作在特定频带的天线的尺寸。而且，天线单元100包括从底部110的表面凸出的支撑柱141和隆起物142，隆起物142像一个宽的U形，并增加天线单元的机械强度。为了附着天线单元，它还包括锁定部件151和152。所有部件可被包括在单个挤压件中。
图1所示的单元的缺点在于，它的部件必须具有一定的电尺寸，这限制单元的设计。而且，使用该单元的天线的特性可能不适合于扁平和薄的无线电设备。
发明内容
本发明的目的是减小与现有技术有关的所述缺点。按照本发明的天线单元的特征在独立权利要求1中限定。按照本发明的无线电设备的特征在独立权利要求17中限定。本发明的某些优选实施例在其他的权利要求中限定。
本发明的基本构思为如下：辐射天线单元是无线电设备的外壳的一部分。天线单元可以是整个导电的，或它可包括电介质部分和导电部分，它们一起构成单个部件。天线单元的辐射部分是相当大的，例如在可折叠的电话中，它有利地包括一个折叠部件的除前面以外的整个外壳。辐射单元通过馈电单元进行电磁馈电或通过电流馈电。
本发明的优点是，无线电设备的外壳单元(它在任何情形下都是需要的)可被用作为辐射器。本发明的另一个优点是，当辐射单元相当大以及位于设备的外表面时，天线的辐射特性优于处在设备的更里面的辐射器的辐射特性。本发明的再一个优点是，在设备内由天线占用的空间小于相应的现有技术的天线占用的空间。本发明的又一个优点是它减小无线电设备的生产成本。
附图说明
现在详细地描述本发明。将参照附图，其中
图1显示按照现有技术的天线单元的例子，
图2a，b显示按照本发明的天线单元的例子，
图3a，b显示按照本发明的天线单元的第二例，
图4a，b显示按照本发明的天线单元的第三例，
图5a，b显示按照本发明的天线单元的第四例，
图6显示按照本发明的天线单元的第五例，
图7显示按照本发明的天线单元的第六例和它的馈电的例子，
图8显示按照本发明的天线单元的第七例，
图9显示按照本发明的天线单元的馈电的第二例，
图10显示按照本发明的天线单元的馈电的第三例，
图11显示按照本发明的天线单元的导电图案的例子，
图12显示按照本发明的天线单元的导电图案的第二例。
具体实施方式
图2a和2b显示按照本发明的辐射天线单元的例子。该天线单元200属于图2a所示的无线电设备，该无线电设备在本例中是可折叠的通信设备20。该通信设备具有第一部件21和第二部件22，它们可以围绕位于它们之间的铰链互相相对地转动。图2b只显示天线单元200。这是构成第一部件21的后面和较窄的侧面以及上端面的单个导电件。它例如可以由铝通过挤压被制成。天线单元的尺寸不限于相应于工作频率的波长。单元比起四分之一波长是大的，从而能得到良好的辐射和接收特性。辐射器放置在无线电设备的外表面上具有相同的效果。在最终产品中，天线单元200以及图3到7和9到10的天线单元当然涂覆以薄的保护层。
图3a和3b显示按照本发明的辐射天线单元的第二例。该天线单元300属于无线电设备30，该无线电设备在本例中是通常的不可折叠的移动通信设备。在图3A中，通信设备是从后面看的，而在图3b中是从侧面看的。该天线单元300是构成通信设备30的外壳的后面的约一半，并且也向侧面和端面延伸的单个导电件。单元300连接到无线电设备的外壳的其余部分35，而没有外表面的任何不连续。
图4a和4b显示按照本发明的辐射天线单元的第三例。该天线单元400属于无线电设备40，它在本例中也是通常的不可折叠的移动通信设备。在图4A中，通信设备是从后面看的，而在图4b中是从侧面看的。该天线单元400是构成通信设备40的外壳的整个后板，并且也向侧面和端面延伸的单个导电件。因此，在本例中辐射器是特别大的。它连接到无线电设备的外壳的其余部分45，而没有外表面的任何不连续。
图5a和b显示按照本发明的辐射天线单元的第四例。该天线单元500属于无线电设备50，该无线电设备在本例中也是通常的不可折叠的移动通信设备。在图5A上，通信设备是从后面看的，以及在图5b上只显示天线单元500。它是构成通信设备50的外壳的上部的单个杯形导电件。因此，当通信设备以正常的方式被握在手中时，辐射器500只被覆盖一点点。天线单元连接到无线电设备的外壳的其余部分55，而没有外表面的任何不连续。
图6显示按照本发明的辐射天线单元的第五例。该天线单元600现在是构成无线电设备的外壳的后面的中间部分的单个槽形导电件。
图7以截面图显示按照本发明的天线单元的第六例。该天线单元700现在包含在无线电设备的外壳中的电介质部分710，在外壳的外表面上的辐射导电层720，和在外壳的内表面上的导电层，即馈电单元730。天线单元通过使用IMF(模内贴箔，即In Mold Foil)，IMD(镶件注入加工，即In Mold Decoration)或IML(模内贴标，即In MoldLabel)技术被制作，这样，它是坚固的单个部件。
在天线单元700的下面有天线地平面GND，它由无线电设备的电路板PCB的导电上表面提供。在馈电单元730与辐射器720之间只有电磁耦合，因为电介质外壳710使得它们互相电绝缘。而且，辐射器720没有电连接到无线电设备的任何其他导电部件。馈电单元730通过馈电导体FDC被电连接到无线电设备的天线端口，以及通过短路导体SHC被电连接到地平面。在本例中，馈电导体和短路导体是附着到天线单元的导电带，它们通过弹簧力被压到印刷电路板PCB上。
图8显示按照本发明的天线单元的第七例。天线单元800包含无线电设备的外壳的电介质部分，外壳内的辐射导电层820，以及在内表面上的导电层，即，馈电单元830。这个天线单元与图7的天线单元的差别在于，现在辐射器是在电介质外壳内，而不是在外壳的外表面上。天线单元800可以通过使用与制造单元700相同的上述技术被制造。替换地，在图7和8的例子中，馈电单元也可以嵌入在天线单元的电介质部分内。
图9显示按照本发明的天线单元的馈电装置的第二例。这个图显示作为单个导电件的辐射天线单元900。在天线单元900的下面有天线的地平面GND。在辐射体900与地平面之间有导电的馈电单元FDE，它在本例中通过单独的薄的电介质层DIE与辐射体电绝缘。辐射体没有电连接到无线电设备中的任何的导电部件。馈电单元FDE通过馈电导体FDC被电连接到无线电设备的天线端口，以及通过短路导体SHC被电连接到地平面。在虚线内包围的是馈电单元FDE的形状的例子。从短路点S看它是具有不同长度的两个分支的导电带线，为天线产生两个工作频段。较长的分支连同辐射天线单元和地平面一起在较低的工作频段区域谐振，以及较短的分支连同辐射天线单元和地平面一起在较高的工作频段区域谐振。
图10以截面图显示按照本发明的天线单元的馈电装置的第三例。在这个图上显示辐射天线单元A00，在它的下面是天线的地平面GND。辐射体A00现在通过馈电导体FDC被电连接到无线电设备的天线端口，以及通过短路导体SHC被电连接到地平面。该天线因此是PIFA类型。馈电导体和短路导体例如是所谓的弹簧高跷销，在这种情形下，它们的内部弹簧将导体的上面部分按压到辐射体。如图10所示的直接馈电到辐射单元要求在单元设计中不仅需要知道无线电设备的想要的外形，而且也需要考虑单元的电气尺寸。
按照本发明的天线单元的辐射部分有利地是“不断开的”，即，它的边界线不向里面偏离(比如说)单元的矩形或圆形轮廓。这在使用按照图7到9的馈电装置时是特别可能的。然而，为了增强天线的电特性，辐射部分可以做成按需要的形状。图11显示这样的天线单元。单元B00包括电介质部分B10和辐射部分B20。辐射部分在电介质部分的里边，所以以虚线画出。辐射部分具有从它的中间区域垂直地延伸出的末端，这样，形成像宽的长方形的U形的图案。例如，图7的单元的辐射部分720或图8的单元的辐射部分820可以做成像部分B20那样的形状。
图12显示成形的辐射体的第二例。辐射部分C00具有两个非导电缝隙。从较低的边缘开始有像字母L的第一缝隙C05，和直的第二缝隙C06。在完整的无线电设备中，有在缝隙和整个辐射体的顶部的电介质保护层。
特征“下”和“上”在本说明和权利要求中是指在图5a和7到10上呈现的天线单元的位置，与设备的工作位置无关。
按照本发明的天线单元在上面已描述。天线单元的形状可以不同于所给出形状，以及本发明不限制单元的制造方法。本发明的构思可以在独立权利要求1限定的范围内以不同的方式被应用。

Claims (17)

1.无线电设备的辐射天线单元，该单元是无线电设备的外壳的一部分，其特征在于，它(200；300；400；500；600；700；800；900；A00；B00；C00)具有远远大于相应于工作频率的四分之一波长的尺寸。
2.按照权利要求1的天线单元，其特征在于它的辐射部分是与无线电设备的其他导电部件电绝缘的。
3.按照权利要求2的天线单元，其特征在于它的辐射部分(720；820；920)被安排成由馈电单元(730；830；FDE)电磁馈电。
4.按照权利要求1的天线单元，所述无线电设备(20)是可折叠的，包括两个折叠部件，其特征在于它(200)包括所述折叠部件之一(21)的外壳的后面部分。
5.按照权利要求1的天线单元，其特征在于它(300)包括无线电设备(30)的外壳的后面部分的上部。
6.按照权利要求1的天线单元，其特征在于它(400)包括无线电设备(40)的外壳的整个后面部分。
7.按照权利要求1的天线单元，其特征在于它(600；B00)包括无线电设备的外壳的后面部分的中部。
8.按照权利要求1的天线单元，其特征在于它(500)包括无线电设备(50)的外壳的上部。
9.按照权利要求1的天线单元，其特征在于它是基本上整体地形成无线电设备的所述部分的硬导电件。
10.按照权利要求1的天线单元，其特征在于它具有电介质部分(710；810；B10)和辐射部分(720；820；B20)，这两个部分一起构成单个整体的部件。
11.按照权利要求10的天线单元，其特征在于辐射部分(720)位于电介质部分(710)的外表面上。
12.按照权利要求10的天线单元，其特征在于辐射部分(820)位于电介质部分(810)内。
13.按照权利要求10的天线单元，其特征在于它还包括天线馈电单元(730；830)，馈电单元连同电介质部分和辐射部分一起形成单个整体的部件。
14.按照权利要求13的天线单元，其特征在于馈电单元(830)位于电介质部分(810)的内表面上。
15.按照权利要求13的天线单元，其特征在于馈电单元位于电介质部分内。
16.按照权利要求1的天线单元，其特征在于它的辐射部分(B20；C00)被制成与天线匹配的形状。
17.一种无线电设备(20；30；40；50)，其辐射天线单元是该无线电设备的外壳的一部分，其特征在于，天线单元(200；300；400；500)具有远远大于相应于工作频率的四分之一波长的尺寸。
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