CN1682405A - 便携式无线电设备 - Google Patents

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Abstract

在铰链部(3)中，上壳体(1)连接到下壳体(2)上从而自由地转动。在上壳体(1)中沿着该壳体的表面设置有板状导体(4)和板状导体(5)。在设置于下壳体(2)中的电路板的接地图案中，形成有接地板(6)。板状导体(4)和板状导体(5)由高频开关(14)选择并连接到馈电部(15)的一端。馈电部(15)的另一端连接到接地板(6)以形成偶极天线。

Description

便携式无线电设备
技术领域
本发明涉及一种便携式无线电设备、如便携式电话，尤其涉及一种具有可折叠壳体的便携式无线电设备。
背景技术
带有可折叠结构的便携式无线电设备通常具有包括上壳体和下壳体的机构，所述上壳体与下壳体通过铰链连接以便自由地打开和闭合。由此，便携式无线电设备可以处于打开状态和闭合状态。从这种结构特性的视点来看，便携式无线电设备具有两个优点，即高的能见度和轻松的便携性，在该设备打开使用的状态(即打开状态)下，可以增大可视的显示屏，而在该设备闭合使用的状态(闭合状态)下，可以使该设备紧凑。
作为一种可折叠便携式电话的天线，在JP-A-2001-45123中公开了一种设置在壳体中的突出型天线。
对于这种突出型天线来说，通常采用螺旋型天线或者可伸展单极天线。由于天线部分从壳体中突出，所以可以在用手握住该便携式电话的同时提高天线增益。
但是，由于天线部分突伸出来，所以当将这种便携式电话从口袋或者类似物取出时，天线有时会被口袋的一部分卡绊住，从而使得这种便携式电话难以被取出。
与其进行比较，作为一种包含在可折叠便携式电话的壳体中的天线，在JP-A-10-308618中公开了一种带状线(strip line)天线。此外，在JP-A-2001-284934中，公开了一种包含有铰链部的天线。此外，在JP-A-2001-156898中，公开了一种包含于上壳体中的天线。
另外，作为一种包含于便携式电话的壳体中的翻转型(flip type)天线，在JP-A-9-64778中描述了一种线圈型(coil type)天线，在JP-A-10-190330中描述了一种微带状线天线。
此外，JP-A-10-84406中公开了包含有多个元件的天线，其中包含于上壳体中用作发射元件的偶极天线与包含于下壳体中的非馈电元件(non-feeding element)组合使用。
由于前述包含于壳体中的天线没有从壳体突出的部分，所以天线不会受到口袋或者类似物的卡绊。但是，由于从天线发射出的主极化波方向被局限在特定的方向，所以在通话过程中会在由左手握住该便携式电话的情况(左手通话状态)与由右手握住该便携式电话的情况(右手通话状态)之间，在天线增益中产生不希望存在的差异。
此外，在包含有铰链部的天线中，在容许便携式电话接近耳朵和嘴以进行通话的状态(下文中将该状态称作通话状态)下，当用手握住所述铰链部时，由于天线部分被手覆盖住，所以天线增益有时会不希望地降低。
另外，在包含有翻转部的天线中，在翻转部被闭合时，容许便携式电话的主体接近天线部分，从而使得天线增益有可能降低。
此外，在包含有多个元件的天线中，在将上壳体和下壳体打开以通话时，当靠近发射元件的部分被手覆盖住时，天线增益会不希望地降低。
本发明的目的在于提供一种具有天线的便携式无线电设备，所述天线在各种使用状态下性能良好。
发明内容
根据本发明的便携式无线电设备包括：第一壳体；第二壳体；将第一壳体与第二壳体连接从而自由旋转的连接部；设置在第一壳体中的第一天线元件；设置在第二壳体中从而与第一天线元件一起形成偶极天线的导体元件；以及馈电部，该馈电部的一端电连接到第一天线元件，另一端电连接到所述导体元件。
根据这种结构，分别容纳于第一和第二壳体中的天线元件整体运行为偶极天线。由此，在用手握住该便携式无线电设备的使用状态下，可以在使用中获得高的天线增益。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，在第一壳体中设置有多个第一天线元件，并且还设置有转换部，用于转换所述多个第一天线元件，从而将它们连接到馈电部上。
根据这种结构，可以获得方向分集效应(a directional diversity effect)。在通话状态下，即使当便携式无线电设备由左手和右手中的任一只手握住时，仍可以获得高的天线增益。
另外，在根据本发明的便携式无线电设备中，转换部进行转换，分别将所述多个第一天线元件电连接到馈电部上或者电连接到导体元件上。
根据这种结构，在使用上获得了具有更高方向性的分集效应。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，还设置有半波长元件，该半波长元件被电连接在所述多个第一天线元件中的至少一个与所述转换部之间。
根据这种结构，即使当该便携式无线电设备被闭合时，仍获得高的天线性能。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，还设置有多个半波长元件，所述半波长元件分别电连接在所述多个第一天线元件上，并且转换部选择性地转换所述多个第一天线元件和多个半波长元件，从而将它们连接到所述馈电部上。
根据这种结构，即使当该便携式无线电设备被闭合时，仍可以获得高的天线性能，还可以获得方向分集效应。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，还设置有阻抗匹配部，所述阻抗匹配部分别各自对应于所述多个第一天线元件。
根据这种结构，即使当该便携式无线电设备被闭合时，也可以获得高的天线性能。
此外，根据本发明的便携式无线电设备还包括：壳体打开和闭合状态探测部，用于探测第一壳体和第二壳体是否相互打开；以及控制部，用于根据所述壳体打开和闭合状态探测部的探测结果来控制转换部。
根据这种结构，可以获得对应于该便携式无线电设备的打开或者闭合状态的高天线性能。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，还设置有控制部，用于确定无线电电路部的接收电平，以便控制所述转换部来提高接收电平。
根据这种结构，可以在该便携式无线电设备的各种使用状态下，始终确保高的天线性能。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，天线元件和导体元件分别沿着第一壳体和第二壳体的表面形成为板状。
根据这种结构，所述第一天线元件和导体元件分别包括在第一壳体和第二壳体中。然而，第一壳体和第二壳体可以分别以较小的厚度形成，从而使得它们在使用上足以满足轻而薄的便携式无线电设备的要求。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，还设置有形成于第二壳体中并且具有无线电电路的电路板。所述导体元件形成在接地图案(groundpattern)中，该接地图案形成于设置在第二壳体中的电路板上。无线电电路部的接地电连接到所述接地图案上，并且馈电部被设置在所述无线电电路部中。
根据这种结构，可以确保高的天线性能，并且可以轻易地制得薄的便携式无线电设备。
此外，根据本发明的便携式无线电设备还包括：靠近所述连接部设置于第二壳体中的第二天线元件；用于探测第一壳体和第二壳体的打开和闭合状态的打开和闭合状态探测部；以及转换部，用于选择和转换所述第一天线元件和第二天线元件中的任何一个从而连接到用于进行信号处理的信号处理部上。当第一壳体和第二壳体被打开时，所述第一天线元件和导体元件形成偶极天线，而当第一壳体和第二壳体被闭合时，所述第二天线元件和导体元件形成单极天线。
根据这种结构，即使当上壳体和下壳体被打开或者闭合时，也可以确保高的天线性能。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，当第一壳体和第二壳体被打开时，所述转换部选定第一天线元件，而当上壳体和下壳体被闭合时，所述转换部选定第二天线元件。
根据这种结构，即使当上壳体和下壳体被打开或者闭合时，也可以确保高的天线性能。
此外，根据本发明的便携式无线电设备还包括：靠近所述连接部设置于第二壳体中的第二天线元件；接收场强测量部，用于对第一天线元件或第二天线元件接收到的信号的接收场强进行测量；以及转换部，用于按照接收场强测量部的测量结果，选择和转换具有较高接收场强的天线元件，来连接到用于执行信号处理的信号处理部上。第一天线元件具有电连接在所述导体元件上的第一馈电点。第二天线元件具有电连接在所述导体元件上的第二馈电点。当第一壳体和第二壳体被打开时，第一馈电点和第二馈电点被设置在相对侧的对角线位置处。
根据这种结构，在利用左手的通话状态下或者在利用右手的通话状态下均可以获得高的天线增益。
此外，根据本发明的便携式无线电设备还包括：用于使第一天线元件的阻抗与预定值相匹配的第一匹配部；以及用于使第二天线元件的阻抗与预定值相匹配的第二匹配部。
根据这种结构，可以确保高的天线性能。
此外，根据本发明的便携式无线电设备还包括：设置在第二壳体中的电路板；多个相互间隔开的馈电部，用于向天线元件供给电流；设置在所述电路板中的无线电电路；以及设置在所述多个馈电部与无线电电路之间的转换部，以将所述多个馈电部中的任何一个选定和连接到无线电电路上。
根据这种结构，可以改变到所述第一天线元件的馈电位置。因此，由于可以改变方向性，所以可以获得方向分集效应，并且可以在通话状态下获得高的天线性能。
根据本发明的便携式无线电设备还包括：设置在第二壳体中的电路板；无线电电路，其设置在所述电路板中并且电连接到所述馈电部；与所述馈电部间隔开以将天线元件连接到所述电路板的接地部；以及转换部，其用于进行转换使得接地部连接到所述电路板上或者使得所述电路板与接地部断开。
根据这种结构，无论与馈电部分开的所述第一天线元件的一部分是否在所述电路板中接地，都能够被转换。因此，由于方向性可以改变，所以可以获得方向分集效应，并且可以在通话状态下获得高的天线性能。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，设置有多个接地部，并且所述接地部被设置成在连接于第二壳体的天线元件的端部中被隔开。
根据这种结构，由于方向性可以改变，所以能够获得方向分集效应，并且可以在通话状态下获得高的天线性能。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，转换部分别对所述接地部进行转换。
根据这种结构，无论与馈电部分开的所述第一天线元件的每个部分是否在所述电路板中接地，都能够被转换。因此，由于方向性可以改变，所以可以获得方向分集效应，并且可以在通话状态下获得高的天线性能。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，连接部具有导电性，而接地部通过该连接部电连接到天线元件。
根据这种结构，所述连接部本身可以用作馈电线(feeder)。因此，无需用于设置馈电线的步骤，从而使得组装步骤的数目可以减少，并且成本可以降低。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，连接部具有导电性，而馈电部通过该连接部电连接到天线元件。
根据这种结构，所述连接部本身可以用作馈电线。因此，无需用于设置馈电线的步骤，从而使得组装步骤的数目可以减少，并且成本可以降低。
此外，根据本发明的便携式无线电设备还包括：控制电路，其用于按照由无线电电路接收到的接收信号的电平来控制转换部。
根据这种结构，所述馈电部或者接地部按照接收信号的电平进行转换。因此，即使当该便携式无线电设备在通话状态下由左手或者右手握住时，仍可以获得高的天线性能。
此外，在根据本发明的便携式无线电设备中，第一天线元件是形成第一壳体的一部分的导电框架(electric conductive frame)。
根据这种结构，由于形成上壳体的一部分的导电框架被用作天线元件，所以可以减小该便携式无线电设备的厚度。
附图说明
图1是本发明第一实施例中便携式无线电设备的结构示意图；
图2A和2B是表示根据第一实施例的便携式无线电设备中天线的方向性的图；
图3A和3B是解释性视图，用于解释根据第一实施例的便携式无线电设备的使用状态；
图4A和4B是表示在根据第一实施例的便携式无线电设备倾斜60度的状态下天线的方向性的图；
图5是本发明第二实施例中的便携式无线电设备的结构示意图；
图6A和6B是表示根据第二实施例的便携式无线电设备中天线的方向性的图；
图7是本发明第三实施例中的便携式无线电设备的结构示意图；
图8是解释性视图，示出了根据第三实施例的便携式无线电设备的(第一)闭合状态的操作；
图9是解释性视图，示出了根据第三实施例的便携式无线电设备的(第二)闭合状态的操作；
图10A和10B是表示根据第三实施例的便携式无线电设备中天线的方向性的图；
图11是本发明第四实施例中的便携式无线电设备的结构示意图；
图12是本发明第五实施例中的便携式无线电设备的结构示意图；
图13是本发明第六实施例中的便携式无线电设备的结构示意图；
图14是前视图，示出了第七实施例中的便携式无线电设备；
图15是侧视图，示出了第七实施例的便携式无线电设备；
图16是解释性视图，示出了第七实施例的便携式无线电设备由左手以60度的倾角握住的状态；
图17是解释性视图，示出了在第七实施例的便携式无线电设备处于左手通话状态的同时，当第一天线元件被选定时天线的操作；
图18是解释性视图，示出了在第七实施例的便携式无线电设备处于左手通话状态的同时，当第一天线元件被选定时的方向性；
图19是解释性视图，示出了在第七实施例的便携式无线电设备处于左手通话状态的同时，当第二天线元件被选定时天线的操作；
图20是解释性视图，示出了在第七实施例的便携式无线电设备处于左手通话状态的同时，当第二天线元件被选定时的方向性；
图21是解释性视图，示出了第七实施例的便携式无线电设备由右手以60度的倾角握住的状态；
图22是解释性视图，示出了在第七实施例的便携式无线电设备处于右手通话状态的同时，当第一天线元件被选定时天线的操作；
图23是解释性视图，示出了在第七实施例的便携式无线电设备处于右手通话状态的同时，当第一天线元件被选定时的方向性；
图24是解释性视图，示出了在第七实施例的便携式无线电设备处于右手通话状态的同时，当第二天线元件被选定时天线的操作；
图25是解释性视图，示出了在第七实施例的便携式无线电设备处于右手通话状态的同时，当第二天线元件被选定时的方向性；
图26是便携式无线电设备的前视图，用于解释第八实施例；
图27是用于解释根据第八实施例的便携式无线电设备中天线的操作的图；
图28是表示根据第八实施例的便携式无线电设备中天线的方向性的图；
图29是表示使用者用左手握住根据第八实施例的便携式无线电设备的通话状态的图；
图30是用于解释根据第八实施例的便携式无线电设备中天线的操作的图；
图31是表示根据第八实施例的便携式无线电设备中天线的方向性的图；
图32是表示使用者用右手握住根据第八实施例的便携式无线电设备的通话状态的图；
图33是表示便携式无线电设备的前视图，用于解释第九实施例；
图34是表示便携式无线电设备的侧视图，用于解释本发明的第九实施例；
图35是表示便携式无线电设备的前视图，用于解释本发明的第十实施例；
图36是表示根据本发明第十实施例的便携式无线电设备中天线的方向性的图；以及
图37是表示根据本发明第十实施例的便携式无线电设备中天线的方向性的图。
在附图中，附图标记1、104和210标明的是上壳体；2、105和211标明的是下壳体；3、106、212a、212b和212c标明的是铰链部；4标明的是板状导体；5标明的是板状导体；6标明的是接地板；7标明的是扬声器；8标明的是操作按键；9标明的是麦克风；10、11、34、35、108和113标明的是馈电点；12和13标明的是馈电线；14、24、25、31、33和36标明的是高频开关；15标明的是馈电部；30和32标明的是螺旋元件；37、38、110和114标明的是匹配电路；39标明的是控制部；40标明的是磁性开关；41标明的是永磁体；42标明的是印刷电路板；43标明的是接地图案；44、112和224标明的是无线电电路部；45标明的是电平确定部；101和102标明的是天线元件；103和221标明的是电路板；111标明的是高频开关；127标明的是转换控制部；128标明的是打开和闭合探测部；203和204标明的是馈电部；205、206、222a、222b和228标明的是匹配电路；213标明的是声音口(sound port)；214标明的是金属框架；215a、15b、15c、19a、19b和19c标明的是铰链配件(hinge fitting)；216和229标明的是连接螺钉(attachingscrew)；217和226标明的是螺纹孔部分(tapped hole part)；218a、218b和218c标明的是旋转轴；220a、220b和220c标明的是馈电端子；223、227a和227b标明的是转换器；225标明的是控制电路部。
具体实施方式
第一实施例
图1是本发明第一实施例中的便携式无线电设备的结构示意图。本实施例中的便携式无线电设备是具有可折叠结构的便携式无线电设备，并且在图1中以被打开的状态示出(下文中将该状态称作打开状态)。便携式无线电设备包括上壳体1、下壳体2、铰链部3、板状导体4、板状导体5、接地板6、扬声器7、操作按键8以及麦克风9。
作为第一壳体和第二壳体的一个实例，上壳体1和下壳体2由作为绝缘体的树脂制成，并且通常被设定为约10mm的长度和约50mm的宽度。上壳体1和下壳体2分别被连接在铰链部3中，以便自由地转动。因此，形成了可折叠或者可活动结构。
在上壳体1的上端部分中，设置有扬声器7。在下壳体2的下端部分中，设置有麦克风9。在使用者用手握住该便携式无线电设备以进行通话的通话状态下，使用者可以通过分别使得扬声器7接近耳朵而麦克风9接近嘴来使用该便携式无线电设备。
作为第一天线元件的一个实例，板状导体4和5由铜板制成，例如，该铜板的长度L1约为90mm，宽度L2约为15mm。板状导体4和5被沿着上壳体1的表面设置在该上壳体1的内部。此外，板状导体4、5的厚度例如被设定为约0.1mm。板状导体4和5被设置成在结构上不会干扰其它部件，比如扬声器7或者在上壳体1的内部厚度例如约6mm的显示元件。
作为导体元件的一个实例，接地板6由例如导体板制成，其长度L3约为90mm，宽度L4约为45mm。该接地板可以使用设置在下壳体2中的电路板的接地图案。厚度被设定为1mm或者更小的接地板6，被设置成在结构上不会干扰其它部件，比如操作按键8或者下壳体2中的麦克风9。
设置在板状导体4和板状导体5下部的馈电点10和馈电点11通过馈电线12和馈电线13电连接到高频开关14上。作为馈电线12和馈电线13，使用了可以自由弯曲的柔性线材。因此，上壳体1可以在铰链部3中转动。
高频开关14例如由FET或者PIN二极管制成，从而适当地选择馈电线12和馈电线13的高频信号(比如基于壳体1和2的方向或者馈电线12和13的高频信号的幅值，适当地选择一个较大的高频信号)，以将高频信号传输至馈电部15的一端。馈电部15是设置在下壳体2中的发射和接收电路的天线馈电部。馈电部15的另一端被接地于接地板6中。
在如前所述构造而成的便携式无线电设备中，下面作为一个实例对无线电频率被设定为例如900MHz(波长约为333mm)时天线的操作进行描述。
在高频开关14中，当A侧端子被选定时，板状导体4被选定。在这种情况下，板状导体4和接地板6用作例如半波长的偶极天线。此外，当高频开关14选择B侧端子时，板状导体5和接地板6也用作例如约半波长的偶极天线。因此，板状导体4和5以及接地板6用作设置于该便携式无线电设备的上壳体1和下壳体2中的偶极天线。
如前所述构造而成的偶极天线的天线电流在从板状导体4和5的上端以及接地板6的下端的一个较宽范围上分布。因此，例如当使用者仅用手握住下壳体2时，或者当使用者仅用手握住铰链部3时，天线增益的降低被抑制到最小。这起因于天线电流在从上壳体1的上端至下壳体2的下端的整个宽范围内分布。因此，即使当特定部分的天线电流受到手的影响时，对整个天线的工作所造成的影响很低。
图2A和2B是表示图1中所示偶极天线的方向性的图。在图2A中，方向性16和方向性17分别示出了在XY平面上的Eθ(竖直极化波)分量的方向性。此外，在图2B中，方向性18和方向性19分别示出了在YZ平面上的Eθ分量的方向性。
此外，方向性16和方向性18示出了在图1中的高频开关14的A侧被选定、即板状导体4被选定的状态下的方向性。此外，方向性17和方向性19示出了在高频开关14的B侧被选定、即板状导体5被选定的状态下的方向性。
正如从图2A和2中显而易见的那样，当板状导体4被选定时，在Y方向上的增益很高。当板状导体5被选定时，在-Y方向上的增益很高。如前所述，当通过高频开关14自动地选择具有较高增益的板状导体4或者板状导体5时，可以获得方向分集效应。
下面，将对该便携式无线电设备在通话状态下的天线增益进行描述。图3A和3B是表示通话状态的图，在所述通话状态中使用者用左手或者右手握住该便携式无线电设备来使得该设备接近耳朵或者嘴进行通话。如在图3A和3B所示，在通话状态下，便携式无线电设备通常从Z方向倾斜约60度。此外，使用者握住该便携式无线电设备的手通常无法局限于左手或者右手。因此，在图3A和3B所示的两种状态下，该便携式无线电设备需要高的天线增益。
在类似于便携式电话系统的陆地移动远程通信系统中，已知从无线电基站发送至便携式无线电设备的无线电波在图3A和3B示出的坐标系中具有90度的仰角θ，也就是说，无线电波集中在水平面(XY平面)的方向上。因此，在图3A和3B所示的两种状态下的便携式无线电设备的天线需要在水平面方向上的高天线增益。
图4A和4B分别示出了在图1所示的便携式无线电设备被设置为倾斜60度的状态下，即当该便携式无线电设备处于图3A和3B示出的通话状态时，在XZ平面上的方向性。图4A和4B所示的坐标系分别对应于图3A和3B所示的坐标系。
在图4A中，方向性20和方向性21分别示出了当所述便携式无线电设备由左手握住时在XZ平面上的Eθ(竖直极化波)分量的方向性。此外，在图4B中，方向性22和方向性23分别示出了当该便携式无线电设备由右手握住时在XZ平面上的Eθ(竖直极化波)分量的方向性。
此外，方向性20和方向性22示出了图1所示的高频开关14的A侧被选定、即板状导体4被选定的状态下的方向性。此外，方向性21和方向性23示出了在高频开关14的B侧被选定、即板状导体5被选定的状态下的方向性。
正如从图4A和4B显而易见的那样，当所述便携式无线电设备由左手握住时，在板状导体5被选定的状态下的方向性21在XY平面上具有较高的增益。此外，当该便携式无线电设备由右手握住时，在板状导体4被选定的状态下的方向性22在XY平面上具有较高的增益。
如前所述，当右手和左手分别握住所述便携式无线电设备时，不同的板状导体4和5分别具有较高的增益。在本实施例中，这种现象被用于设置例如在图中未示出的探测部件，以用于自动地探测壳体1和2的方向，即该便携式无线电设备是由右手握住还是由左手握住。设置转换部件，以用于按照由探测部件探测到的壳体1和2的方向自动地将图1所示的高频开关14转换至较高的增益。因此，可以在用左手或者右手握住便携式无线电设备的任何通话状态下获得高的天线增益。此外，可以设置用于测量板状导体4和5的各个增益的测量部件，以及用于基于由所述测量部件测量出的增益自动地将所述开关转换至较高增益的转换部件，从而使得可以在用左手或者右手握住便携式无线电设备的任何通话状态下均能获得高的天线增益。
在本实施例中，两个板状导体被包含在上壳体1中，从而对它们进行转换。但是，也可以在上壳体中设置单个板状导体。此外，在这种情况下，也可以提高在通话状态下的天线增益。
包含于上壳体1中的板状导体的形式并不局限于在本实施例中示出的形式。与包含于下壳体2中的接地板共同操作以作为例如约半波长的偶极天线的结构，可以获得相同的效果。
从结构上来看，包含于上壳体1中的板状导体可以分别用支撑例如液晶显示器的导体来形成，或者所述板状导体可以分别用粘附于上壳体1的树脂表面的导体薄膜或嵌入在树脂中的导体薄膜来形成。
此外，为了减轻使所述便携式无线电设备在通话状态下接近使用者的头部，尤其是耳朵的影响，包含在上壳体1中的板状导体最好被设置在远离其上设置有扬声器7的上壳体的表面的位置，即尽可能靠近与其上设置有扬声器7的表面相对的表面的位置。
第二实施例
图5是本发明第二实施例中的便携式无线电设备的结构示意图。本实施例中的便携式无线电设备也是具有可折叠或者可活动结构的便携式无线电设备。在图5中，示出了被打开的状态(下文中将该状态称作打开状态)。在图5中，与图1中相同的部分由相同的附图标记标明。
在图5所示的便携式无线电设备中，未被选定的板状导体4或者板状导体5被接地于接地板6中。
在图5中，馈电线12和13分别被连接在高频开关24和25上。高频开关24执行转换操作，使得馈电线12的电信号传输至馈电部15或者接地到接地板6上。此外，高频开关25执行转换操作，使得馈电线13的电信号传输至馈电部15或者接地于接地板6中。
在此，例如当高频开关25的端子B1侧被选定并且板状导体5连接到馈电部15上时，高频开关24的端子A2侧被选定并且板状导体4接地于接地板6中。相反，当高频开关24的端子A1侧被选定并且板状导体4连接到馈电部15上时，高频开关25的端子B2侧被选定并且板状导体5接地于接地板6中。
图6A和6B示出了当所述高频开关如前所述操作时的方向性。在图6A中，方向性26和方向性27分别示出了在XY平面上的Eθ(竖直极化波)分量的方向性。在图6B中，方向性28和方向性29分别示出了在YZ平面上的Eθ分量的方向性。
此外，方向性26和方向性28示出在图5中的高频开关24的端子A1侧和高频开关25的端子B2侧被选定的状态下的方向性，也就是说，在电流被供给板状导体4并且板状导体5被接地于接地板6中的状态下的方向性。此外，方向性27和方向性29示出了在电流被供给板状导体5并且板状导体4被接地于接地板6中的状态下的方向性。
正如从图6A和6B中显而易见的那样，当板状导体4被接通时，在Y方向上的增益很高。当板状导体5被接通时，在-Y方向上的增益很高。这种趋势与图2中示出的趋势相同。但是，图6中最大增益的变化量明显高于图2中最大增益的变化量。这起因于未被接通的板状导体被接地于接地板6中，从而使得这些构件用作反射元件(a reflecting element)。如前所述，通过图5所示结构获得的方向分集效应高于通过图1所示结构获得的方向分集效应。
高频开关24和高频开关25的结构并不局限于在本实施例中示出的结构。任何能够进行转换使得板状导体被接通或者接地于接地板中的结构均可以获得相同的效果。
第三实施例
图7是根据本发明第三实施例的便携式无线电设备的结构示意图。本实施例中的便携式无线电设备也是具有可折叠或者可活动结构的便携式无线电设备。在图7中，示出了被打开的状态(下文中将该状态称作打开状态)。在图7中，与图1相同的部分由相同的附图标记标明。
在图7中，螺旋元件30被插入在板状导体5与高频开关31之间。
在图7中，螺旋元件30通过将导体缠绕成线圈形状而制成。其电长度(electric length)优选设定为基本是工作频率(例如900MHz)下的半波长。在这种情况下，螺旋元件30被插入在板状导体5与高频开关31之间，从而使得用于激励板状导体5的相位倒置。
图8和9是图7中所示便携式无线电设备的侧视图，并且示出了上壳体1和下壳体2被闭合的状态(下文中将该状态称作闭合状态)。图8示出了图7中所示的高频开关31的端子A1侧被选定的状态，也就是说板状导体4被选定的状态。图9示出了图7中所示的高频开关31的端子A2侧被选定的状态，也就是说板状导体5被选定的状态。
在图8所示的状态下，通过箭头标记示出了在板状导体4和接地板6中分布的天线电流的相位。因此，板状导体4和接地板6上的天线电流分别相互抵消，从而使得辐射电阻极大地降低。由此，天线的辐射效率被降低从而增大了在阻抗不匹配时的损耗。最终，这种状态下的天线增益被降低，从而减小了带宽。
与其相比，在如图9所示地高频开关31的端子A2侧被选定的状态下，也就是说在螺旋元件30和板状导体5被选定的状态下，在板状导体5和接地板6上分布的天线电流的相位彼此对应。
图10A和10B示出了在图9所示的状态下在XY平面和XZ平面上的Eθ分量的方向性。正如从图10A和图10B中显而易见的那样，Eθ分量在水平面(XY平面)上基本上没有方向性，而在XZ平面上具有“8”形状的方向性。在这种状态下，可以确保高的天线增益和宽的带宽。
以这种方式，当所述便携式无线电设备处于打开状态时，高频开关31被转换至端子A1侧。当所述便携式无线电设备处于闭合状态时，高频开关31被转换至端子A2侧。由此，可以在所述两种状态下均获得天线性能。
其电长度基本上为半波长的任何螺旋元件30可以具有相同的效果。例如，可以采用印制在印刷电路板或者绝缘体上的曲流图案(meander pattern)。此外，螺旋元件30可以用作为板状导体5的一部分的曲流状导体制成。
第四实施例
图11是本发明第四实施例中的便携式无线电设备的结构示意图。本实施例的便携式无线电设备也是具有可折叠或者可活动结构的便携式无线电设备。图11示出了被打开的状态(下文中将该状态称作打开状态)。在图11中，与图7的部分相同的部分由相同的附图标记标明。
在图11所示的便携式无线电设备中，螺旋元件32被插入在板状导体4的馈电点34与高频开关33之间，并且板状导体5上的馈电点11连接在高频开关33上。
在图11中，螺旋元件32具有与螺旋元件30相同的电特性。通过高频开关36选择高频开关31和高频开关33，以将电流提供给馈电部15。
在前述结构中，在高频开关31的端子A1侧和高频开关33的端子B1侧被选定的状态下，板状导体4或者板状导体5与接地板6用作偶极天线，该偶极天线具有与图1所示相同的结构，其由板状导体4或者板状导体5与接地板6形成。在打开状态下，希望选择这种状态。在这种情况下，可以获得高的天线增益。然后，此时通过高频开关36选定板状导体4或者板状导体5，从而获得方向分集效应。
接着，在闭合状态下，希望选定高频开关31的端子A2侧和高频开关33的B2侧。在这种状态下，获得了与图9中所示结构类似的天线操作从而在闭合状态下能够获得高的天线增益。此时，通过高频开关36选定板状导体4或者板状导体5，从而可以在闭合状态下获得方向分集效应。
第五实施例
图12是本发明第五实施例中的便携式无线电设备的结构示意图。本实施例的便携式无线电设备也是具有可折叠或者可活动结构的便携式无线电设备。图12示出了被打开的状态(下文中将该状态称作打开状态)。在图12中，与图7的部分相同的部分由相同的附图标记标明。
在图12所示的便携式无线电设备中，设置了匹配电路37和匹配电路38。当在打开状态下选定板状导体4时，或者在闭合状态下选定板状导体5时，对这两种状态执行适当的阻抗匹配。
此外，在图12所示的便携式无线电设备中，添加了控制部39、磁性开关40以及永磁体41，以探测该便携式无线电设备的打开状态或者闭合状态，并且据此转换高频开关31。
在图12中，匹配电路37和匹配电路38例如用诸如电感和电容器的集总常数元件形成。匹配电路37进行工作，从而使得由处于打开状态的板状导体4与接地板6形成的偶极天线的阻抗与馈电部15的阻抗(通常为50Ω)相匹配。此外，匹配电路38进行工作，从而使得由处于闭合状的板状导体5、螺旋元件30以及接地板6形成的天线的阻抗与馈电部15的阻抗相匹配。
如前所述，分别设置有用于所述板状导体或者打开和闭合状态的合适的匹配电路。由此，每种状态的天线性能被更大地改善。
接着，例如在闭合状态下，由于磁性开关40接近永磁体41，该磁性开关40被接通。控制部39探测到这种状态并操作，从而将高频开关31转换至端子B侧。另一方面，在打开状态下，磁性开关40被断开，从而将高频开关31转换至端子A侧。
以这种方式，按照打开和闭合状态的探测结果，选择合适的天线状态，从而可以对所述两种状态获得高的天线增益。
所述匹配电路并不局限于由集总常数元件组成的电路，而是可以由例如设置于印刷电路板上的平面电路制成。此外，用于探测打开和闭合状态的装置并不局限于磁性开关和永磁体。例如，可以采用对铰链部的机构操作进行探测的装置，或者可以采用与所述便携式无线电设备的工作状态、比如通话模式或者等待模式联锁(interlock)的装置。
第六实施例
图13是本发明第六实施例中的便携式无线电设备的结构示意图。本实施例中的便携式无线电设备也是具有可折叠或者可活动结构的便携式无线电设备。图13示出了被打开的状态(下文中将该状态称作打开状态)。在图13中，与图7或者图12所示部分相同的部分由相同的附图标记标明。
在图13所示的便携式无线电设备中，图7所示便携式无线电设备中的接地板6用印刷电路板42上的接地图案43形成。添加了安装在印刷电路板42上的无线电电路部44和电平确定部45。
在图13中，作为印刷电路板42，使用例如厚度约1mm的玻璃环氧基底。接地图案43由印制在印刷电路板42的表面或内层上的银箔图案制成。以与图7中的接地板6相同的方式，接地图案43用作天线。设置这种结构使得用作天线的接地板无需作为原本必要的部件而覆盖在印刷电路板42上。由此，可以实现所述便携式无线电设备的下壳体2厚度的减小。
无线电电路部44由发射电路和接收电路组成，并且覆盖有如屏蔽罩(shield case)的电磁屏蔽装置。由高频开关31选定的信号被传输至无线电电路部44，并且无线电电路部44的接地被接地于接地图案43中。按照这种结构，通过无线电电路部44将电流送至由板状导体4和5以及接地图案43形成的天线。
电平确定部45包括确定在形成无线电电路部44的接收电路中获得的接收电平是高或低的功能以及据此转换高频开关31的功能。具体来说，电平确定部45确定当高频开关31被切换至端子A侧或者端子B侧时分别获得的接收电平，并且进行操作来选择较高接收电平的端子侧。例如，当本实施例中的便携式无线电设备应用于时分多路访问(time division multiplexconnection，TDMA)系统时，以适当的时序连续地执行如前所述的一系列操作。因此，始终可以确保高的天线增益。
第七实施例
图14是前视图，示出了用于解释本发明第七实施例的便携式无线电设备。图15是侧视图，示出了用于解释本发明第七实施例的便携式无线电设备。如这些图所示，本实施例的便携式无线电设备是可折叠或者可活动的无线电设备，其中上壳体104和下壳体105由铰链部106连接在一起。上壳体和下壳体在铰链部106上旋转，从而可以获得包括打开状态和闭合状态的两种状态。上壳体104和下壳体105由作为绝缘体的树脂模制品制成。
在上壳体104中，设置有天线元件101和具有发声元件的扬声器107。天线元件101用板状导体基底制成。但是，天线元件101并不局限于板状导体基底。例如，可以采用设置于上壳体104中的电路板的接地图案或者用于机械支撑扬声器107的金属框架，或者可以采用形成上壳体104的金属板本身。此外，扬声器107在使用者通话过程中倾听声音时使用。用于发出声音的音孔表面在图14所示坐标系中朝向X方向。使用者使得其耳朵与上壳体104外侧的X侧表面上靠近扬声器107的部分发生接触，来进行通话。
此外，在下壳体105中，设置有作为第二天线元件实例的天线元件102和作为导体元件实例的电路板103。天线元件102是L形导体板，并且其长侧边部分沿着Y轴方向设置在下壳体105中、铰链部106的附近。天线元件102的长侧边具有相对于无线电信号的约1/4至1/2波长的长度。
电路板103是印刷电路板，其上安装有用于实现无线电通信功能或者各种其它功能的电路。在其基本上整个表面上，形成有用作电路的地电位的接地图案。此外，电路板103包括作为第一匹配部一个实例的匹配电路110，作为第二匹配部一个实例的匹配电路114，作为转换部一个实例的高频开关111和开关控制部127，作为接收场强测量部和信号处理部一个实例的无线电电路部112，以及作为打开和闭合探测部一个实例的打开和闭合探测部128。
匹配电路110用于使得天线元件1的阻抗与例如50Ω相匹配，并且通过馈电线109在馈电点108处连接到天线元件101上。匹配电路110被设置在靠近电路板103的右侧(Y)的位置处。通过从天线元件101上的前表面(X)侧观看所述便携式无线电设备，馈电点108被设置在接近右侧(Y)的位置处。
此外，匹配电路114用于使得天线元件102的阻抗与例如50Ω相匹配，并且通过馈电线在馈电点113处连接到天线元件102上。匹配电路114被设置在靠近电路板103的左侧(-Y)、即与匹配电路110相对的一侧的位置处。通过从天线元件102上的前表面(X)侧观看所述便携式无线电设备，馈电点113被设置在靠近左侧(-Y)、即与馈电点108相对的一侧的位置处。
高频开关111由FET或PIN二极管或者类似器件组成，来选择匹配电路110或者匹配电路114，并且将由天线元件101或者天线元件102接收到的信号传输至无线电电路部112。无线电电路部112对传输来的信号或者接收到的信号进行信号处理，并且特别是测量出由天线元件101或天线元件102接收到的信号的接收场强。此外，打开和闭合探测部128用于探测上壳体104和下壳体105的打开和闭合状态，并且通过例如永磁体、霍尔元件以及机械开关或者类似器件来实现。
开关控制部127用于控制高频开关111，从而按照打开和闭合探测部128的探测结果或者由无线电电路部112测量出的天线元件101和102每一个的接收场强，来选择具有较高接收场强的天线元件。由于下述原因，开关控制部127在打开状态下选择天线元件101侧，在闭合状态下选择天线元件102侧。
下面将对具有前述组件的第七实施例的便携式无线电设备中的天线操作进行描述。在下面的描述中，假设所使用的无线电频率为1.5GHz(波长为200mm)。
首先，将对上壳体104和下壳体105如图14中所示被打开的状态下的天线操作进行描述。在这种状态下，当匹配电路110侧、即天线元件101侧被高频开关111选定时，天线元件101与电路板103以直线排列。由此，这些构件用作一个波长的偶极天线。另一方面，当匹配电路113侧、即天线元件102侧被选定时，天线元件102通过馈电点113向电路板103提供不平衡的电流并且在天线元件102被电磁连接到天线元件101上的同时进一步操作。以这种方式，在打开状态下，即使当选定任何天线元件时，仍然可以获得高的天线性能。
接着，对当上壳体104和下壳体105被闭合时的天线操作进行描述。在这种状态下，当天线元件101侧被高频开关111选定时，天线元件101靠近电路板103。由此，天线电流具有相反的相位从而相互抵消，使得天线的性能劣化。另一方面，当天线元件102侧被高频开关111选定时，天线元件102用作1/4波长的单极天线，用于通过馈电点113向电路板103提供不平衡的电流。因此，获得了比天线元件101被选定时更高的天线性能。以这种方式，在闭合状态下，当天线元件102侧被选定时，可以获得更高的天线性能。
下面，将对使用者用左手握住本实施例的便携式无线电设备的状态下的天线操作进行描述。图16至图20是解释性视图，示出了当本实施例中的便携式无线电设备由左手握住时(左手通话状态)的天线操作和方向性。在通话状态下使用者握住便携式无线电设备的平均倾角α一般为60度。图16是解释性视图，示出了用左手以60度的倾角握住本实施例的便携式无线电设备的状态。
如图17所示，当天线元件101侧被高频开关111选定时，由于下壳体105被手握住，所以来自于设置在下壳体105中的电路板103的无线电波辐射会减小，并且来自天线元件101上的电流115的辐射会受到控制。由此，在水平面(XY平面)上的主极化波分量变为水平(E)分量。因此，如图18中所示，在水平面(XY平面)上的方向性中，在Y侧(左手侧)方向上水平极化波(E)分量的方向性120高于竖直极化波(Eθ)的方向性119。
另一方面，如图19所示，当天线元件102侧被高频开关111选定时，来自电流118的辐射会受到控制，电流118由天线元件102上的电流116和天线元件101上电磁连接到电流116的电流117的矢量合成所致。结果，在水平(XY)面上的竖直极化波(Eθ)分量高于天线元件101被选定的时候。因此，如图20所示，在水平(XY平)面上的方向性中，在Y侧(左手侧)方向上竖直极化波(Eθ)的方向性121高于水平极化波(E)分量的方向性122。
一般来说，作为表示便携式无线电设备在通话状态下的有效天线性能的指标，采用了由下述公式(1)表示的图案平均增益(pattern average gain)(PAG)。在公式(1)中，Gθ()和G()分别表示竖直极化波分量和水平极化波分量在水平面(XY平面)上的功率方向性(power directivity)。此外，CVH表示与输入到天线的到达波(arriving wave)的交叉极化功率比(竖直极化波分量与水平极化波分量的功率比)相关的校正因数。
PAG = 1 2 π ∫ 0 2 π [ G θ ( π 2 , φ ) + 1 C VH G φ ( π 2 , φ ) ] dφ · · · ( 1 )
已知的是，在陆地移动电信的多波环境中，普通的交叉极化功率比为4至9dB。这表明到达波的竖直极化波的电功率比水平极化波的电功率高4至9dB。因此，公式(1)意味着竖直极化波被加权，而水平面上的功率方向性被平均。在下文中，CVH被解释为9dB。因此，在用于所述便携式无线电设备的天线中，在使用状态下竖直极化波分量被增大，从而获得高的图案平均增益(PAG)。
PAG被用于表示图18和图20中的辐射特性。当天线元件101被选定时所获得的PAG为-15dBd(偶极比率增益(dipole ratio gain))。另一方面，当天线元件102被选定时所获得的PAG为-11.5dBd，其比前者高出3.5dB。因此，在左手通话状态下，当天线元件102被选定时，PAG变高。
下面，将对使用者用右手握住本实施例的便携式无线电设备从而通话的状态下的天线操作进行描述。图21至图25是解释性视图，示出了当本实施例的便携式无线电设备由右手握住(右手通话状态)时的天线特性和方向性。图21是解释性视图，示出了用右手以60度的倾角握住本实施例的便携式无线电设备的状态。
如图22所示，当天线元件101侧被高频开关111选定时，由于类似于左手情况那样下壳体105被手握住，所以来自于设置在下壳体105中的电路板3的无线电波的辐射会减小，并且来自天线元件101上的电流115的辐射会受到控制。结果，在水平(XY)面上的竖直极化波(Eθ)分量高于天线元件102被选定的时候。因此，如图23所示，在水平面(XY平面)上的方向性中，在-Y侧(右手侧)方向上竖直极化波(Eθ)分量的方向性123高于水平极化波(E)分量的方向性124。
另一方面，如图24所示，当天线元件102侧被高频开关111选定时，来自电流118的辐射会受到控制，电流118由天线元件102上的电流116与天线元件101上电磁连接到电流116的电流117的矢量合成所致。结果，在水平(XY)面上的水平极化波(E)分量增大。因此，如图25所示，在水平(XY)面上的方向性中，在-Y侧(右手侧)方向上水平极化波(E)分量的方向性126高于竖直极化波(Eθ)分量的方向性125。
如图25所示，当天线元件101被选定时所获得的PAG为-11dBd(偶极比率增益)。另一方面，当天线元件102被选定时所获得的PAG为-14dBd，其比前者低3dB。因此，在右手通话状态下，当天线元件101被选定时，PAG变高。
如前所述，在本实施例中的便携式无线电设备中，当上壳体104和下壳体105被打开时，选择具有较高天线性能的天线元件101或者天线元件102。当上壳体和下壳体被闭合时，强制选择天线元件2。因此，可以在打开和闭合状态的任何状态下均确保高的天线性能。此外，当处于右手通话状态时，选择天线元件101，而当处于左手通话状态时，选择天线元件102，可以在左手通话和右手通话的任何状态下均获得-11.5dBd的高天线增益。
在本实施例中，如图14所示，天线元件101的馈电点108设置在右(Y)侧，而天线元件102的馈电点113设置在左(-Y)侧。当这些馈电点的设置颠倒时，在左手通话状态和右手通话状态下的PAG的趋势也会颠倒。即使在这种情况下，也可以获得前述分集操作的效应。此外，作为与天线元件101和天线元件102相对的天线元件，使用了设置于下壳体105中的电路板103。但是，该天线元件可以是例如用于屏蔽电路的金属板，或者为天线元件专门设置的导体板。
第八实施例
图26是前视图，示出了用于解释本发明第八实施例的便携式无线电设备。如图26所示，第八实施例的便携式无线电设备包括作为第一壳体的一个实例的上壳体210和作为第二壳体的一个实例的下壳体211，下壳体211通过作为连接部一个实例的铰链部212a连接到上壳体210，从而自由地转动。上壳体210和下壳体211由作为绝缘体的树脂模制品制成。
在上壳体210的前表面(X侧方向)中，设置有声音口213，用于将设置于上壳体210中的发声元件、比如扬声器产生的声音导引至外部。声音口213被设置为当使用者用手握住可折叠或者可活动电话装置201进行通话时，其位于使用者的耳朵附近。
在上壳体210中，设置有板状导体202，作为第一天线元件的实例。就板状导体202的尺寸而言，例如，长边L21为90mm，短边L23约为45mm。在该板状导体202的下端(-Z侧)，在左端(-Y侧)设置有馈电点203，在右端(Y侧)设置有馈电点204。匹配电路205和匹配电路206通过馈电线(图中省略)或者类似物分别连接到馈电点203和馈电点204上。
在下壳体211中，设置电路板221。在该电路板221上，安装有用于实现所述便携式无线电设备的功能的电路元件，并且设置有匹配电路205和206、开关223、无线电电路224以及控制电路225。就电路板221的尺寸而言，例如，长边L22为90mm，短边L23约为45mm。在该电路板221上，基本上在整个表面中形成有作为电路的地电位的接地图案(图中省略)。
在匹配电路205和匹配电路206中，匹配电路205和匹配电路206的接地端部分别接地于电路板221上的接地图案中。开关223被切换从而选择匹配电路205或者匹配电路206。所选定的匹配电路被连接到无线电电路224上。在此，开关223示出了转换部的一个实例并且是由例如FET或者PIN二极管构成的高频开关。无线电电路224包括接收电路和发射电路。此外，控制电路225探测无线电电路224中的接收信号电平，并且控制开关223进行切换，从而选择其中接收信号电平始终较高的匹配电路205或者匹配电路206。
在前述结构中，板状导体202和形成在电路板221上的接地图案用作偶极天线。匹配电路205和匹配电路206将板状导体202的阻抗与无线电电路224的电路阻抗(通常为50Ω)相匹配。
下面，将通过实例对根据第八实施例的便携式无线电设备的天线操作进行描述，其中工作频率被设定为1.5GHz。
图27示出了当开关223被转换至选定匹配电路205、即选定馈电点203时的天线操作。在图27中，由与图26相同的附图标记所标明的部件表示相同的部件。
如图27所示，当馈电点203侧被选定时，馈电源(feeding source)230被连接在板状导体202左端(-Y侧)的馈电点203以及电路板221左端(-Y侧)的馈电点231上。
图28示出了当开关223被转换至选定匹配电路205时在YZ平面上偶极天线的方向性。如图28中的方向性240a所示，在Y方向上的天线增益比在-Y方向上的增益高约5dB。
图29示出了使用者用左手握住便携式无线电设备进行通话的状态。在这种状态下，该便携式无线电设备被握住使得指向前表面、即指向X方向的声音口213(参见图26)接近使用者的左耳。此时，如图29所示，从使用者的颅顶方向观看时，图26中坐标系的Y方向指向略微向前倾斜的方向。如图28所示，当开关223被转换至选定馈电点203时，在Y方向上的天线增益高于在-Y方向上的增益。由此，在图29中，天线增益在颅顶方向上较高，而在使用者的肩部方向上较低。因此，使用者肩部的影响减小，并且当使用者用左手握住该便携式无线电设备时，通话状态下的天线性能提高。
图30示出了当开关223被切换至选定匹配电路206、即选定馈电点204时的天线操作。在图30中，与图26中相同的附图标记所标明的部件表示相同的部件。
如图30所示，当馈电点204侧被选定时，馈电源232被连接到板状导体202右端(Y侧)的馈电点204和电路板221右端(Y侧)的馈电点233上。
图31示出了当开关223被转换至选定匹配电路205时在YZ平面上偶极天线的方向性。如图31中的方向性240b所示，在-Y方向上的天线增益比在Y方向上的天线增益高约5dB。也就是说，方向性240b示出了与图31中所示方向性240a相反的特性。
图32示出了使用者利用右手握住所述便携式无线电设备进行通话的状态。如前所述，当开关223被转换至选定馈电点204时，由于在-Y方向上的天线增益高于在Y方向上的天线增益，所以天线增益在颅顶方向上较高，而在使用者肩部方向上较低。因此，使用者肩部的影响减小，从而改善了在使用者用右手握住该便携式无线电设备的通话状态下的天线性能。
在本实施例中，所述两个馈电点被设置在板状导体202的左端和右端。但是，例如，可以在不同的位置设置三个或者更多个馈电点，并且可以对它们进行切换。在这种情况下，可以获得三个或者更多个不同的方向性。
此外，板状导体202和电路板221的尺寸并不局限于在第八实施例中示出的尺寸。当短边长度与长边长度之比约为1/5或者更高时，可以获得转换方向性的效果。
此外，控制电路225探测所述便携式无线电设备的方向、即使用者用哪只手来握住该便携式无线电设备。开关223可以按照探测结果进行转换。在这种情况下，控制电路225并非必须连接在无线电电路224上。
在根据本发明第八实施例的便携式无线电设备中，在所述板状导体中设置有多个馈电部，并通过开关223来切换这些馈电部，从而可以改变天线的方向性。此外，可以不增添用于分集的天线元件而获得方向分集效应。此外，即使在通话状态下用左手或者右手握住该便携式无线电设备时，仍可以获得高的天线性能。
第九实施例
图33是前视图，示出了用于解释本发明第九实施例的便携式无线电设备。图34是侧视图，示出了用于解释本发明第九实施例的便携式无线电设备。在图33和34中，与图26中相同的部分由相同的附图标记标明，并且省略对其的解释。
如图33和34所示，第九实施例的便携式无线电设备采用了以下结构，其中上壳体210通过铰链部212b连接到下壳体211上，并且可以通过在铰链部212b上转动所述壳体而具有包括打开状态和闭合状态的两种状态。
在图中的上壳体210的前表面侧(X方向侧)、即在设置有声音口213的表面上，安装有金属框架214。对于金属框架214，使用具有高电导率和高强度的轻金属，比如镁合金。使用这种类型的金属可以确保薄的上壳体210的强度并且金属框架214可以用作天线元件。金属框架214长边的长度L21为例如约90mm。金属框架214的外包装表面通常为了装饰而涂漆。在此，省略对其的描述。
在下壳体211中，设置电路板221。在该电路板221中，设置匹配电路222a和222b、开关223、无线电电路224以及控制电路225。
铰链部212b包括用于将上壳体210连接到下壳体211的铰链配件215a和215b，设置在下壳体211中的铰链配件219a和219b，以及用于将铰链配件215a和215b连接到铰链配件219a和219b上从而分别自由转动的旋转轴218a和218b。
在金属框架214下端(-Z侧)的右侧和左侧(±Y方向)部分，开设有用于将金属框架214连接到上壳体210的螺纹孔。在以L形形成的铰链配件215a和215b上，开设有用于将它们连接到上壳体210的螺纹孔。连接螺钉216分别通过金属框架214和铰链配件215a、215b的螺纹孔连接到上壳体210的螺纹孔部分217。根据这种结构，金属框架214被电连接到铰链配件215a和215b上，并且上壳体210和金属框架214被机械固定到铰链配件215a和215b上。
铰链配件215a通过旋转轴218a连接到设置于下壳体211上端(Z侧)的左侧(-Y侧)的铰链配件219a上，以便自由地转动。铰链配件215b通过旋转轴218b连接到设置于下壳体211上端(Z侧)的右侧(Y侧)的铰链配件219b上，以便自由地转动。
在铰链配件219a和219b中，开设有用于将它们连接到下壳体211上的螺纹孔。此外，在馈电端子220a和220b上，也开设有螺纹孔。连接螺钉229通过馈电端子220a、220b和铰链配件219a、219b的螺纹孔连接到下壳体211的螺纹孔部分226(图27)上。根据这种结构，铰链配件219a和219b分别电连接到馈电端子220a和220b上，并且下壳体211、铰链配件219a和219b以及馈电端子220a和220b分别被机械地固定。
铰链配件215a和215b、旋转轴218a和218b以及铰链配件219a和219b分别由导电金属制成，并且在它们之间的接触点处导电。因此，金属框架214通过连接螺钉216、铰链配件215a和215b、旋转轴218a和218b、铰链配件219a和219b以及连接螺钉229电连接到馈电端子220a和220b上，并且被机械地固定。
在下壳体211中，匹配电路222a被设置在上端(Z方向侧)的左端(-Y方向侧)部分。该匹配电路222a连接到馈电端子220a上。此外，匹配电路222b被设置在下壳体211的上端(Z方向侧)的右端(Y方向侧)部分。该匹配电路222b连接到馈电端子220b上。馈电端子220a通过例如弹簧触点或者焊料连接在匹配电路222a上。类似地，馈电端子220b通过例如弹簧触点或者焊料连接在设置于下壳体211中的电路板221上的匹配电路222b上。电路板21的长边L24为例如约90mm。
匹配电路222a连接在电路板221上的开关223的端子a上。匹配电路222b连接在开关223的端子b上。匹配电路222a和222b的接地端(图中省略)接地于电路板221上的接地图案中。开关223被切换以选择匹配电路222a或者222b，并且所选定的匹配电路被连接到无线电电路224上。在此，开关223是由例如FET或者PIN二极管制成的高频开关。无线电电路224包括接收电路和发射电路，或者类似电路。控制电路225探测无线电电路224中的接收信号电平，并且控制开关223进行转换，从而选择其中接收信号电平始终较高的匹配电路222a或者匹配电路222b。
根据前述结构，金属框架142和铰链部212b以及电路板221上的接地图案用作偶极天线。此时，金属框架214和铰链部212b用作长度为L25(例如110mm)的第一天线元件。匹配电路222a和222b将所述第一天线元件的阻抗与无线电电路224的输入阻抗(通常为50Ω)相匹配。此外，电路板221上长度为L24的接地图案用作第二天线元件。在此，从天线性能的观点来看，铰链配件219a和219b与电路板21上的接地图案之间的间隙G最好尽可能地宽(例如2mm或者更宽，或者当所述便携式无线电设备以800MHz使用时，为λ/20或者更宽)。
下面，将对具有前述结构的便携式无线电设备的天线操作进行描述。
当开关223被转换至选定匹配电路222a侧、即馈电端子220a侧时，获得了接近图28中所示方向性240a的特性。当开关223被转换至选定匹配电路222b侧、即馈电端子220b侧时，获得了接近图31中所示方向性240b的特性。因此，对于从各种方向输入到便携式无线电设备的到达无线电波，可以获得方向分集效应。
此外，如图29所示，在用左手握住所述便携式无线电设备的通话状态下，匹配电路222a被选定以获得高的天线性能。相反，如图32中所示，在用右手握住所述便携式无线电设备的通话状态下，匹配电路222b被选定。在这种状态下，同样能够获得高的天线性能。因此，开关223被切换来选择匹配电路222a或者匹配电路222b，从而可以选择这样的状态，其中对应于在通话状态下用左手或者右手握住该便携式无线电设备的两种状态，天线性能均增大。
在第九实施例中，两个馈电部被设置在板状金属框架214的左端和右端。但是，例如，可以在不同的位置设置三个或者更多个馈电部，并且它们可以被转换。在这种情况下，可以获得三个或者更多个不同的方向性。
此外，金属框架214和电路板221的尺寸并不局限于在第九实施例中示出的尺寸。当短边与长边之比约为1/5或者更高时，可以获得转换方向性的效果。
此外，在第九实施例中，两个铰链配件被左右间隔开，并且连接在左侧和右侧。但是，即使当铰链配件219a与铰链配件219b一体形成时，如果以预定的间隔设置多个馈电部，仍可以获得相同效果。
此外，控制电路225探测所述便携式无线电设备的方向，即使用者用哪只手握住该便携式无线电设备。开关223可以按照探测结果被转换。在这种情况下，控制电路225并非必须连接到无线电电路224。
在第九实施例中，铰链配件215a和215b、旋转轴218a和218b以及铰链配件219a和219b分别电导通在一起。但是，它们可以通过容抗电磁连接在一起。
在根据本发明第九实施例的便携式无线电设备中，多个馈电部被连接到连接于所述金属框架的铰链部上，并且通过所述开关转换这些馈电部，从而可以改变天线的方向性。此外，可以不添加用于分集的天线元件而获得方向分集效应。此外，即使在通话状态下用左手或者右手握住该便携式无线电设备时，仍可以获得高的天线性能。此外，形成上壳体的一部分的金属框架具有天线元件的功能。因此，可以实现该便携式无线电设备厚度的减小。
第十实施例
图35是前视图，示出了用于解释本发明第十实施例的便携式无线电设备。在图35中，与图26相同的部分由相同的附图标记标明，并且省略了对其的解释。
如图35所示，在根据第十实施例的便携式无线电设备中，铰链部212c连接到上壳体210上，该铰链部212c包括设置在铰链配件215a与215b之间的铰链配件215c，连接到铰链配件215c上以便自由转动的旋转轴218c，以及连接于旋转轴218c上以便自由转动的铰链配件219c。连接于铰链配件219c的馈电端子220c连接到铰链部212c。馈电端子220c通过弹簧触点或者焊料或类似物连接到设置于电路板221上的匹配电路228。匹配电路228连接到无线电电路224上。此外，匹配电路228的接地端(图中省略)接地于所述电路板的接地图案(图中省略)中。在第十实施例中，馈电端子220c和匹配电路223示出了馈电部的一个实例。
开关227a被连接在馈电端子220a与电路板221的接地图案(图中省略)之间。开关227b被连接在馈电端子220b与电路板221的接地图案(图中省略)之间。在第十实施例中，馈电端子220a和220b示出了接地部的一个实例。
类似于图33中示出的开关223，开关227a和227b是由例如FET或者PIN二极管制成的高频开关。控制电路225探测无线电电路224中的接收信号电平，并且控制开关(开关227a和227b)选择始终较高的接收信号电平。
下面对如前所述构造而成的便携式无线电设备的天线操作进行描述。
在图35中，当开关227a被接通而开关227b被断开时，类似于图36中示出的方向性250a，在Y方向的增益中天线的方向性较高。相反，当开关227a被断开而转换227b被接通时，类似于图37中示出的方向性250b，在-Y方向的增益中天线的方向性较高。此外，当开关227a和227b均被断开时，获得了方向性250a和方向性250b的中间方向性(intermediatedirectivity)。当开关227a和开关227b均被接通时，天线性能下降。因此，希望将控制电路225的控制操作设定为不选择这种状态。
因此，能够获得对从各个方向输入到所述便携式无线电设备的到达无线电波的三种方向性进行控制的方向分集效应。
此外，在图29中所示当用左手握住所述便携式无线电设备时获得的通话状态下，开关227a被接通，而开关227b被断开。由此，获得了高的天线性能。相反，在图32中所示当用右手握住所述便携式无线电设备时获得的通话状态下，开关227a被断开，而开关227b被接通。在这种状态下，也获得了高的天线性能。
在第十实施例中，馈电部设置在中部，而两个用于转换接地的接地部设置在两端。但是，即使当馈电部设置在一端而接地部设置在与其相对的一端时，仍可以获得方向分集效应。
此外，控制电路225探测所述便携式无线电设备的方向，即使用者用哪只手握住该便携式无线电设备。开关223可以按照探测结果被转换。在这种情况下，控制电路225并非必须连接到无线电电路224上。
在第十实施例中，铰链配件215a、215b和215c、旋转轴218a、218b和218c以及铰链配件219a、219b和219c分别电导通在一起。但是，它们可以通过容抗电磁连接在一起。
在根据本发明第十实施例的便携式无线电设备中，所述馈电部和多个接地部连接到连接于金属框架上的铰链部，并且通过开关切换接地部，从而可以改变天线的方向性。此外，可以不添加用于分集的天线元件而获得方向分集效应。此外，即使在通话状态下用左手或者右手握住该便携式无线电设备时，仍可以获得高的天线性能。此外，形成上壳体一部分的所述金属框架具有天线元件的功能。因此，可以实现该便携式无线电设备厚度的减小。
尽管参照特定实施例详细描述了本发明，但是，本领域普通技术人员能理解的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下进行各种变化或修改。
本申请基于以下专利申请：于2002年7月19日提交的日本专利申请(No.2002-210612)；于2003年1月24日提交的日本专利申请(No.2003-015675)；以及于2003年6月12日提交的日本专利申请(No.2003-167962)，并且，引入其内容作为参考。
工业适用性
如前所述，根据本发明的便携式无线电设备可以在各种使用状态下获得高性能。

Claims (22)

1、一种便携式无线电设备，包括：
第一壳体；
第二壳体；
连接部，其将所述第一壳体连接到所述第二壳体从而自由地转动；
第一天线元件，其设置在所述第一壳体中；
导体元件，其设置在所述第二壳体中从而与所述第一天线元件一起形成偶极天线；以及
馈电部，其具有电连接到所述第一天线元件的一端以及电连接到所述导体元件的另一端。
2、如权利要求1所述的便携式无线电设备，其中在所述第一壳体中设置有多个第一天线元件；并且所述便携式无线电设备还包括转换部，其转换所述多个第一天线元件从而连接到所述馈电部。
3、如权利要求2所述的便携式无线电设备，其中所述转换部进行转换，分别将所述多个第一天线元件电连接到所述馈电部或者将所述多个第一天线元件电连接到所述导体元件。
4、如权利要求2所述的便携式无线电设备，还包括半波长元件，该半波长元件电连接在所述多个第一天线元件中的至少一个与所述转换部之间。
5、如权利要求2所述的便携式无线电设备，还包括多个半波长元件，所述多个半波长元件分别电连接到所述多个第一天线元件，
其中所述转换部选择性地转换所述多个第一天线元件和所述多个半波长元件使其连接到所述馈电部上。
6、如权利要求1所述的便携式无线电设备，还包括多个阻抗匹配部，所述多个阻抗匹配部分别对应于所述多个第一天线元件。
7、如权利要求2所述的便携式无线电设备，还包括：
壳体打开和闭合状态探测部，探测所述第一壳体和所述第二壳体是否相互打开；以及
控制部，根据所述壳体打开和闭合状态探测部的探测结果控制所述转换部。
8、如权利要求2所述的便携式无线电设备，还包括控制部，其确定无线电电路部的接收电平从而控制所述转换部以提高所述接收电平。
9、如权利要求1所述的便携式无线电设备，其中所述天线元件和所述导体元件分别沿着所述第一壳体和所述第二壳体的表面以板状形成。
10、如权利要求9所述的便携式无线电设备，还包括：
电路板，其设置于所述第二壳体中并且具有无线电电路，
其中所述导体元件形成在接地图案中，所述接地图案形成于设置在所述第二壳体中的所述电路板上；
其中所述无线电电路部的接地被电连接到所述接地图案上；以及
其中所述馈电部被设置在所述无线电电路部中。
11、如权利要求1所述的便携式无线电设备，还包括：
第二天线元件，其靠近所述连接部设置于所述第二壳体中；
打开和闭合状态探测部，其探测所述第一壳体和所述第二壳体的打开和闭合状态；以及
转换部，其按照所述壳体打开和闭合状态探测部的探测结果，选择和转换所述第一天线元件和所述第二天线元件中的任何一个，使之连接到用于执行信号处理的信号处理部上，
其中当所述第一壳体和所述第二壳体被打开时，所述第一天线元件与所述导体元件形成所述偶极天线；以及
其中当所述第一壳体和所述第二壳体被闭合时，所述第二天线元件与所述导体元件形成单极天线。
12、如权利要求11所述的便携式无线电设备，其中当所述第一壳体和所述第二壳体被打开时，所述转换部选定所述第一天线元件；以及
其中当所述上壳体和所述下壳体被闭合时，所述转换部选定所述第二天线元件。
13、如权利要求1所述的便携式无线电设备，还包括：
第二天线元件，其靠近所述连接部设置于所述第二壳体中；
接收场强测量部，其测量所述第一天线元件或所述第二天线元件接收到的信号的接收场强；以及
转换部，其按照所述接收场强测量部的测量结果，选择和转换具有较高接收场强的天线元件，使之连接到用于执行信号处理的信号处理部上，
其中所述第一天线元件具有第一馈电点，用于电连接到所述导体元件；
其中所述第二天线元件具有第二馈电点，用于电连接到所述导体元件；以及
其中当所述第一壳体和所述第二壳体被打开时，所述第一馈电点和所述第二馈电点被设置在相对侧的对角线位置处。
14、如权利要求11所述的便携式无线电设备，还包括：
第一匹配部，其将所述第一天线元件的阻抗与预定值相匹配；以及
第二匹配部，其将所述第二天线元件的阻抗与预定值相匹配。
15、如权利要求1所述的便携式无线电设备，还包括：
电路板，其设置在所述第二壳体中；
多个馈电部，其向所述天线元件供给电流并且相互间隔开；
无线电电路，其设置在所述电路板中；以及
转换部，其设置在所述多个馈电部与所述无线电电路之间，并选择所述多个馈电部中的任何一个使其连接到所述无线电电路上。
16、如权利要求1所述的便携式无线电设备，还包括：
电路板，其设置在所述第二壳体中；
无线电电路，其设置在所述电路板中并且电连接到所述馈电部上；
接地部，其与所述馈电部分隔并且将所述天线元件连接到所述电路板上；以及
转换部，其进行转换，使得所述接地部连接到所述电路板上或者使得所述接地部与所述电路板断开。
17、如权利要求16所述的便携式无线电设备，其中设置有多个接地部；以及
其中所述接地部被设置成在连接到所述第二壳体的天线元件的端部部分间隔开。
18、如权利要求17所述的便携式无线电设备，其中所述转换部分别转换所述接地部。
19、如权利要求16所述的便携式无线电设备，其中所述连接部具有导电性；以及
其中所述接地部通过所述连接部电连接到所述天线元件。
20、如权利要求1所述的便携式无线电设备，其中所述连接部具有导电性；以及
其中所述馈电部通过所述连接部电连接到所述天线元件。
21、如权利要求15所述的便携式无线电设备，还包括：
控制电路，其按照所述无线电电路接收到的接收信号的电平来控制所述转换部。
22、如权利要求1所述的便携式无线电设备，其中所述第一天线元件是形成所述第一壳体的一部分的导电框架。
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