CN1708915B - 通信终端 - Google Patents

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Abstract

一通信终端即使置于金属板上也能够保持良好的接收灵敏度，无需改变主体尺寸和设计。下侧外壳(105)中设置了连接至天线(107)的电路板(125)。电路板(125)具有连接至辐射元件(121)的GND面。辐射元件(121)被耦接至辅助接地板(123)并大致与其正交。辐射元件(121)和辅助接地板(123)都是导体。电路板(125)允许高频电流(131)从其流过。通信终端被置于金属板(141)上时，镜像效应使反相位高频电流(133)流经金属板(141)，抵消高频电流(131)，从而减小天线(107)的辐射。由于镜像效应不造成正交于金属板(141)的分量彼此抵消，辐射元件(121)构成了相对于金属板(141)对称的偶极天线。

Description

通信终端
技术领域
本发明涉及通信终端，具体而言，涉及在以侧卧状态被放置在钢板金属板等之上的情况下能够保持良好的接收灵敏度的一种通信终端。
背景技术
通常，诸如移动电话或者PHS之类的通信终端设置有天线。如果通信终端侧卧地放置在钢板金属板等上，则使得天线靠近金属板从而出现互连，并且与流经天线的电流相位相反的一电流流入金属表面，改变天线的辐射方向性，并很大地改变阻抗特性。从而，扰乱了匹配状态，降低了天线增益；这成为一个问题。
为了解决这一问题，JP-A-10-126304(专利文件1)中描述的小型无线电装置在后部的上侧部分中设置有一鞭状天线，并因此在一平衡位置处安装了用于调节鞭状天线接收灵敏度的肋板，使得当该小型无线电装置的主体侧卧时，该主体上侧悬置，如图9所示。因此，如果该小型无线电装置放置在金属板上，天线增益不会降低，并且可以实现良好的接收灵敏度。
作为其它方法，还可以使用通过切换元件切换天线元件和匹配电路以在金属板上实现阻抗匹配的技术，或者使用设置用于在金属板上同时进行辐射的辅助天线的技术。
(专利文件1)JP-A-10-126304
然而，上述在小型无线电装置后部安装肋板的技术中，肋板厚度即主体厚度的增加量，因此，小型无线电装置就不能是修长形的，并且肋板在设计方面带来了很大的不便，因此对这种外形造成了不利。在通过切换元件来切换天线元件和匹配电路的技术中，或者在设置辅助天线的技术中，电路构造和控制变得复杂，并且成本增加了，此外，这些技术不符合微型化的需要。因此，人们需要一种通信终端，这种终端在不改变终端尺寸、设计等的条件下，在其主体被侧卧地放置在金属板上的情况下可以抑制天线增益的降低。
本发明是考虑到上述现有技术中的这些问题和需求而做出的，它的一个目的是提供一种通信终端，其在被侧卧地放置在金属板上的情况下能够保持良好的接收灵敏度，而无需改变通信终端主体的尺寸或设计。
发明内容
为了实现上述目标，根据本发明的通信终端是这样一种通信终端，其包括有着一接地面的一电路板，该电路板连接至一天线，在一外壳中，上述通信终端包括一辅助底板，其由导体形成，并设置在外壳中，以便从外壳的后表面被外露，或者沿着外壳的后表面；和一辐射元件，其由导体形成，并设置在外壳中，以便从外壳的底面或者侧面被外露，或者沿着外壳的底面或侧面，其中上述辐射元件与辅助底板形成一垂直部件；辐射元件电连接至电路板的接地面和辅助底板。
一高频电流从天线流至电路板.因为在通信终端被放置在金属板上，同时外壳后部朝向的状态下，由于镜像效应，一相反相位的高频电流流经金属板，所以流经通信终端的电路板的高频电流被抵消，从而天线的辐射被削弱.在这种状态下：辅助底板电连接至金属板或者以高频方式与该金属板短路并且辐射元件连接至电路板的接地，垂直于金属板的分量通过镜像效应而彼此增强，从而流经电路板顶部的高频电流流入作为电路板延伸部分的辐射元件，产生垂直于金属板的电场.这样，天线的增益未被削弱，并且可以保持良好的接收灵敏度.辅助底板和辐射元件的安装几乎不需要改变通信终端的尺寸和设计.
在根据本发明的通信终端中，在上述辐射元件和电路板的接地面之间设置了一无源元件，上述辐射元件通过该无源元件电连接至电路板的接地面。
无源元件从而被插入在辐射元件和电路板的接地面之间，由此可以改变辐射元件的电分布。因此，在使用该无源元件的情况下，辐射元件的谐振频率可以被调节至任何希望的频率。
此外，根据本发明的通信终端是这样一种通信终端，其包括一电路板，一屏蔽壳体在一外壳的后侧被附接至电路板并且一天线连接在外壳的内部，上述通信终端包括一辅助底板，其由导体形成，并设置在外壳中，以便从外壳的后部被外露，或者沿着外壳的后部；和一辐射元件，其由导体形成，并设置在外壳中，其中上述辅助底板与上述辐射元件设置在外壳的后部和电路板之间；并且其中上述辐射元件与上述辅助底板形成一垂直部件，并且辐射元件电连接至附接在电路板上的屏蔽壳体和辅助底板。
一高频电流从天线流至电路板。因为在通信终端被放置在金属板上，同时外壳后部朝向的状态下，由于镜像效应，一相反相位的高频电流流经金属板，所以流经通信终端的电路板的高频电流被抵消，从而天线的辐射被削弱。在这种状态下：辅助底板电连接至金属板或者以高频方式与该金属板短路并且辐射元件连接至被附接在电路板上的屏蔽壳体，垂直于金属板的分量通过镜像效应而彼此增强，从而流经电路板顶部的高频电流流入作为电路板延伸部分的辐射元件，产生垂直于金属板的电场。这样，天线的增益未被削弱，并且可以保持良好的接收灵敏度。在由于与其它部件之间的位置关系的缘故，电路板的长度不能达到外壳的底面附近的情况下，可以形成辅助底板和辐射元件。辅助底板和辐射元件的安装几乎不需要改变通信终端的尺寸和设计。
此外，优选在根据本发明的通信终端中，上述辅助底板和上述辐射元件整体形成为一体。
附图说明
图1是示出第一实施例的通信终端的外部视图；
图2是示意性地从一侧示出第一实施例的通信终端主要部分的示意性图示；
图3是示意性地从一侧示出另一实施例的通信终端主要部分的示意性图示；
图4是示出另一实施例的通信终端的外部视图；
图5是示意性地从底面示出第二实施例的通信终端主要部分的示意性图示；
图6中，(a)是示意性地从一侧示出第二实施例的通信终端的示意性图示，(b)是示意性地从后部示出第二实施例的通信终端的示意性图示；
图7是外部视图，其示出了第三实施例的通信终端的下侧外壳的后盖从后部被拆除的状态；
图8是示意性地从一侧示出第三实施例的通信终端主要部分的示意性图示；
图9是示出JP-A-10-126304中描述的小型无线电装置的构造的侧视图；
图10中，(a)是现有技术中的通信终端所提供的VSWR特性图，(b)是图9中的小型无线电装置所提供的VSWR特性图，(c)是实施例的通信终端所提供的VSWR特性图；
图11中，(a)是现有技术中的通信终端所提供的水平偏振和垂直偏振的方向性图(directional pattern)，(b)是实施例的通信终端所提供的水平偏振和垂直偏振的方向性图；
在附图中，标号101表示铰链，标号103表示上侧外壳，标号105表示下侧外壳，标号107表示天线，标号121、153、203、305表示辐射元件，标号123、155、205、307表示辅助底板，标号201表示金属配件，标号303表示屏蔽壳体。
具体实施方式
以下将参照附图按照(第一实施例)、(第二实施例)和(第三实施例)的顺序具体讨论根据本发明的通信终端的实施例。以下所描述的每个通信终端为包括有天线的折叠式通信装置，例如移动电话或者PHS。但是，通信终端并不限于折叠式通信装置，而可以是直板式或者掀盖式(flip type)的通信装置。
(第一实施例)
图1是示出第一实施例的通信终端的外部视图。如图所示，该实施例的通信终端具有通过铰链101接合的两个可折叠外壳(上侧外壳103和下侧外壳105)以及安装在下侧外壳105上的天线107。图1中用标号109表示的下侧外壳105的底面和用标号111表示的后部被形成为大致成直角。对应于第二导体部分的一辐射元件121被设置成使得其与下侧外壳105的底面109齐平地被外露，并且对应于第一导体部分的一辅助底板123被设置成使得其与下侧外壳105的后部111齐平地被外露；该辐射元件和辅助底板被接合成大致成直角。辐射元件121和辅助底板123是导体。
以下将参照图2讨论该实施例的通信终端的主要部分。图2是示意性地从一侧示出第一实施例的通信终端主要部分的示意性图示。如图所示，形成为该实施例的通信终端的一部分的下侧外壳105内部设置有连接至天线107的电路板(board)125。使得本发明的通信终端能够用作通信装置的诸如IC、器件之类的部件安装在电路板125上，并且在其上还设置一GND面(下文中简称为“GND”)。辐射元件121连接至电路板125的GND。
如图2所示，高频电流131从天线107流向电路板125。因为在该实施例的通信终端以下侧外壳105朝下地被放置在钢板等的金属板141上的状态下，由于镜像效应，一相反相位的高频电流133流经金属板141，所以抵消了流经电路板125的高频电流131。从而，天线107的必要的辐射被削弱了。在这种状态下，辅助底板123电连接至金属板141，并且辐射元件121连接至电路板125的GND；垂直于金属板141的分量通过镜像效应彼此增强，从而，流经电路板125顶部的高频电流131流入作为电路板的延伸部分的辐射元件121中，产生一垂直于金属板141的电场。
也就是说，金属板141和辅助底板123彼此电接触，因而处于相同电势，但是辐射元件121连接至电路板125的GND，并且来自天线107的高频电流131流入电路板125的GND，所以高频电流131流入作为电路板125的延伸部分的辐射元件121，由此辐射元件121产生垂直于金属板141的偏振分量构成的电场，对辐射做出贡献.如果不设置辅助底板123，辐射元件121面对金属板141的端子就不能以高频方式相对于金属板141被短路，并且不能获得足够的镜像效应，从而垂直于金属板141的分量不能彼此增强，辐射元件121不对辐射做出贡献.
如果该实施例的通信终端被放置在金属板141上，辐射元件121与辅助底板123一起仅仅是电路板125的GND的一部分，因此天线107的特性并没有受到不利影响。
如上所述，该实施例的通信终端包括连接至电路板125的GND的辐射元件121和大致成直角地接合到辐射元件121的辅助底板123，使得在通信终端被侧卧地放置在金属板141上的状态下，辅助底板123电连接至金属板141，并且辐射元件121辐射垂直于金属板141的电场。因此，天线增益不被降低，同时可以保持良好的接收灵敏度。
在该实施例中，辐射元件121和辅助底板123与下侧外壳105齐平地被外露，但是在保持类似的位置关系的同时，它们可以被设置在下侧外壳105内，如图3所示。在这种情况下，辐射元件121和辅助底板123不被外露，使得通信终端的设计不受损害，并且可以避免使下侧外壳105的形状复杂化。当通信终端被放置在金属板141上时，辅助底板123与金属板141一起形成电容器，从而以高频方式被短路。因此，辐射元件121通过镜像效应辐射垂直于金属板141的偏振分量构成的电场。
如果在下侧外壳105的底面109上设置接线器、插口等部件151，则下侧外壳105可以被成形为使得辐射元件153从部件151的外周部分被外露，如图4所示。在该实施例中，辐射元件153和辅助底板155被形成为分立体并被接合，但是也可以被形成为一个整体。
但是，优选图2和3中所示的辅助底板123和图4所示的辅助底板155的各自的面积为20平方毫米或者更大，该面积是与金属板141以高频方式短路所需的最小面积。
(第二实施例)
图5是示意性地从底面示出第二实施例的通信终端的主要部分的示意性图示。图6中，(a)是示意性地从一侧示出第二实施例的通信终端的示意性图示，而(b)是示意性地从后部示出第二实施例的通信终端的示意性图示。与图1和2(第一实施例)中相同的部分在图5和6中用相同的标号表示。
第二实施例的通信终端在下侧外壳105内设置有电路板125、金属配件201、辐射元件203和辅助底板205，如图5和6所示。辐射元件203和辅助底板205形成为一个整体。金属配件201是将接线器、插口等部件207固定至电路板125的配件，其被电连接至电路板125的GND。此外，辐射元件203设置有顶板式(roof-type)弹簧部分209，用于与金属配件201接触，并且辐射元件203和辅助底板205通过金属配件201电连接至电路板125的GND。然而，不仅利用了弹簧部分209的接触，而且金属配件201、辐射元件203和辅助底板205可以被形成为一个整体。
这样，即使在通信终端设置有通过金属配件201固定到电路板125的接线器207的情况下，辐射元件203和辅助底板205可以安装在部件207下方的狭小空间里，并且可以通过金属配件201电连接至电路板125的GND，从而实现类似于第一实施例的那些优点.也就是说，即使在通信终端被放置在金属板上的情况下，垂直于金属板的电流分量通过镜像效应彼此增强，从而流经电路板125顶部的高频电流流入作为电路板延伸部分的金属配件201和辐射元件203，辐射垂直于金属板的偏振分量构成的电场.从而，天线增益未被降低，并且可以保持良好的接收灵敏度.
如图5所示，由于在部件207的每个侧面上设置了一个金属配件201，所以一个金属配件201a可以直接连接至电路板125的GND，而另一个金属配件201b可以通过无源元件(例如，具有L分量的元件)211连接至电路板125的GND。无源元件211因此被插在两个金属配件201中的一个与GND之间，由此可以改变辐射元件203和金属配件201的电分布。
因此，如果由于下侧外壳105的后部空间的原因，不能提供辅助底板205以高频方式与金属板短路所需的必要面积，则在具有无源元件211的情况下可以将通过辐射元件203和金属配件201而提供的辐射元件的谐振频率调节至任何希望的频率。所以，偶极天线可以辐射任何希望频率的电磁波。但是，优选辅助底板205的面积为20平方毫米或者更大，该面积式以高频方式向金属板短路所需的最小面积。
(第三实施例)
图7是一外部视图，其示出了第三实施例的通信终端的下侧外壳的后盖从后部被拆除的状态。图8是示意性地从一侧示出第三实施例的通信终端的主要部分的示意性图示。与图1和2(第一实施例)中相同的部分在图7和8中用相同的标号表示。
如图7和8所示，第三实施例的通信终端在下侧外壳105中设置有电路板301、附接至电路板301的后部的屏蔽壳体303、辐射元件305和辅助底板307。辐射元件305和辅助底板307在电路板301的下侧外壳105的后部上被形成为一个整体。辐射元件305被形成为使得辅助底板307的一部分从后部升高并按压抵靠屏蔽壳体303。因此，在具有屏蔽壳体303的电路板301、辐射元件305和辅助底板307安装在下侧外壳105内的状态下，屏蔽壳体303和辐射元件305被电连接。
因此，当该实施例的通信终端被放置在金属板上时，辅助底板与金属板一起形成一电容器，从而以高频方式被短路。因此，流经电路板301顶部的高频电流通过镜像效应流入作为电路板301的延伸部分的辐射元件305，并且辐射元件305辐射垂直于金属板的偏振分量构成的电场。这样，当通信终端被放置在金属板上时，天线107的必要辐射被削弱，但是辐射元件305为辐射作出贡献，从而天线增益未被降低，并且保持了良好的接收灵敏度。
由于流经电路板301的高频电流的幅值同时根据在电路板301上的位置而变化，所以可以通过适当地选择辐射元件305与屏蔽壳体303接触的点的位置来改变辐射元件305的电分布。因此，辐射元件305的谐振频率可以设定在任何希望的频率，使得辐射元件305可以辐射任何希望频率的电磁波。
如上所述，在该实施例的通信终端中，在由于电池等的位置关系，电路板301的长度不能达到下侧外壳105的底面109的附近的情况下，可以形成辐射元件305和辅助底板307。因此，在通信终端被侧卧地放置在金属板上的状态下，辅助底板305以高频方式与金属板短路，电路板301顶部上的高频电流流入作为电路板301的延伸部分的辐射元件305，辐射垂直于金属板的偏振分量构成的电场。这样，天线增益未被降低，同时保持了良好的接收灵敏度。辐射元件305与屏蔽壳体303之间的接触点被设定在电路板301的一合适的位置上，从而来自辐射元件305的辐射可以被实现为处于任何希望的频率。
在该实施例中，辅助底板307被设置在下侧外壳105内，但是也可以设置为使得它与下侧外壳105的后部111齐平地被外露.辐射元件305的形状并不限于图中所示示例，如果与辅助底板307一起形成一垂直部件，它可以是任何形状.但是，优选辅助底板307的面积为20平方毫米或者更大，该面积是以高频方式与金属板短路所需的最小面积.
(示例)
以下将参照附图对照现有技术中的通信终端所带来的优点来描述根据上述第一至第三实施例的通信终端所带来的优点。下述的每个通信终端为一包括天线的折叠式通信装置，例如移动电话或者PHS。但是，通信终端并不限于折叠式通信装置，其可以是直板式或者掀盖式的通信装置。
图10中，(a)是现有技术中的通信终端所提供的VSWR特性图，(b)是图9中的小型无线电装置所提供的VSWR特性图，(c)是实施例的通信终端所提供的VSWR特性图。VSWR(电压驻波比)表示彼此相干以产生驻波的前进波与反射波的电压幅值分布的波峰和波谷之间的比率。图10(a)是现有技术中通信终端的VSWR特性图，其中去除了第一实施例的通信终端中的辐射元件121和辅助底板123。图10(b)是图9的小型无线电装置的VSWR特性图。图10(c)是第一、第二和第三实施例的通信终端的VSWR特性图。
与图10(a)的VSWR特性图相比，图(b)的VSWR特性图示出了在图中两线所夹的频段880MHz至960MHz中VSWR值略有减小。相反，与图10(a)和图10(b)的VSWR特性图相比，图10(c)的VSWR特性图示出在频段880MHz至960MHz中VSWR值大幅减小，并且存在有VSWR的峰值，因此，可以观察到天线的谐振，可以看出取得了较大的改善。
图11中，(a)是现有技术中的通信终端所提供的水平偏振和垂直偏振的方向性图，(b)是实施例的通信终端所提供的水平偏振和垂直偏振的方向性图。水平偏振的方向性图示出了当通信终端被放置成使得天线平行于水平面时的水平面的方向性。垂直偏振的方向性图示出了当通信终端被放置成使得天线垂直于水平面时的水平面的方向性。与图11(a)中的现有技术中的通信终端的方向性相比，在图11(b)中的本发明通信终端的方向性中，可以看到水平偏振的方向性在垂直于天线的方向上得到很大的改善，而垂直偏振的方向性在全方向上得到很大的改善。
尽管已经参照具体实施例详细描述了本发明，对于本领域的技术人员来说，显然可以作出各种改变和变形而不背离本发明的精神和范围。
本发明以2002年11月7日递交的日本专利申请No.2002-324084为基础，该申请的内容通过引用被结合于此。
(工业可应用性)
如上所述，高频电流从天线流至电路板。因为在通信终端被放置在金属板上，同时外壳后部朝向的状态下，由于镜像效应，一相反相位的高频电流流经金属板，所以流经通信终端的电路板的高频电流被抵消，从而天线的辐射被削弱。根据本发明的通信终端，在第一导体部分电连接至金属板或者以高频方式与该金属板短路，并且第二导体部分连接至电路板的GND的状态下，垂直于金属板的分量通过镜像效应而彼此增强，从而流经电路板顶部的高频电流流入作为电路板延伸部分的第二导体部分，产生垂直于金属板的电场。这样，天线的增益未被削弱，并且可以保持良好的接收灵敏度。第一导体部分和第二导体部分的安装几乎不需要改变通信终端的尺寸和设计。

Claims (4)

1.一通信终端，其包括有着一接地面的一电路板，该电路板连接至一天线，并且所述电路板容纳在一外壳中，所述通信终端包括：
一辅助底板，其由导体形成，并设置在所述外壳中，以便从所述外壳的后表面被外露，或者沿着所述外壳的后表面；和
一辐射元件，其由导体形成，并设置在所述外壳中，以便从所述外壳的底面或者侧面被外露，或者沿着所述外壳的底面或侧面，
其中所述辐射元件与所述辅助底板形成一垂直部件；并且
其中所述辐射元件电连接至所述电路板的接地面和所述辅助底板。
2.如权利要求1所述的通信终端，其中，还包括一无源元件，其被设置在所述辐射元件和所述电路板的接地面之间，
其中所述辐射元件通过所述无源元件电连接至所述电路板的接地面。
3.一通信终端，其包括一电路板，一屏蔽壳体在一外壳的后侧被附接至所述电路板，所述电路板连接至一天线，并且所述电路板容纳在所述外壳中，所述通信终端包括：
一辅助底板，其由导体形成，并设置在所述外壳中，以便从所述外壳的后表面被外露，或者沿着所述外壳的后表面；和
一辐射元件，其由导体形成，并设置在所述外壳中，
其中所述辅助底板与所述辐射元件设置在所述外壳的后表面和所述电路板之间；并且
其中所述辐射元件与所述辅助底板形成一垂直部件，并且所述辐射元件电连接至附接在所述电路板上的所述屏蔽壳体和所述辅助底板。
4.如权利要求1、2或3所述的通信终端，其中所述辅助底板和辐射元件形成为一个整体。
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