CN1839513B - 天线装置上部件的放置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及便携式通信设备，包括：射频电路(22)，用于给天线单元馈电；至少一个对于外部射频传输轻度地敏感的部件(30)；以及用于发送和接收无线业务的天线装置。天线装置包括：第一天线单元(18)，位于设备的主要部分内并通过该设备的主要部分延伸，和被连接到第一天线单元的第二天线单元(20)。射频电路被连接在两个天线单元之间以及所述部件被提供在对天线装置中的天线电流作出小贡献的一部分天线装置上。

Description

天线装置上部件的放置

技术领域

本发明涉及天线领域，更具体地，涉及具有在设备的机壳内提供的天线装置的便携式通信设备。

背景技术

在便携式通信设备领域内，特别是蜂窝电话的领域内有一种在蜂窝电话中内建天线的趋势。

一种这样的内建的天线装置是在WO-0237600中描述的。这里，描述了具有被提供在电话的机壳内的天线装置的蜂窝电话。天线装置由呈电话的屏蔽、机壳或机架形式的第一天线单元组成，并且配备以被提供在第一天线单元的一个末端的、用作为接地网的第二天线单元。

而且有一种趋向于提供越来越小的便携式通信设备的趋势，特别是在蜂窝电话的范围内，内部的空间是有限的。所以，电话内的空间必须被最大地使用。那么感兴趣的是在不同的天线单元附近的空间中提供部件，特别是如果这些空间是大的话。当这样做时，如果天线没有被屏蔽或被放置在适当的距离，天线装置会有害地影响部件，该屏蔽是昂贵的，并且如果部件是另一种类型的天线，则屏蔽会损害该部件的功能。部件也会有害地影响天线特性。所述部件离天线单元的较远距离导致庞大的设备，这常常也是不想要的。

所以，需要在便携式通信设备中提供相同类型的部件的替代布置，而不严重地损害部件和天线装置的功能以及能提供未屏蔽的部件。

发明内容

本发明是针对解决提供具有内建的天线装置的便携式通信设备的问题，其中某些类型的部件可以容纳在天线装置附近的位置，而不严重地妨碍所述部件的功能以及能提供未屏蔽的天线装置。

本发明的目的因此是提供具有内建的天线装置的便携式通信设备，其中某些类型的部件可以容纳在天线装置附近的位置，而不严重地损害部件和天线装置的功能以及能提供未屏蔽的部件。

按照本发明的第一方面，这个目的是通过包括以下部件的便携式通信设备而达到的：

射频电路，用于给天线单元馈电，

至少一个部件，对于外部射频传输且轻度地敏感的，和

用于发送和接收无线业务的天线装置，包括：

第一天线单元，位于设备的主要部分内并通过该设备的主要部分延伸，和

第二天线单元，被连接到第一天线单元，

其中射频电路被连接在两个天线单元之间以及所述部件被提供在对天线装置中的天线电流作出小贡献的一部分天线装置上。

本发明的第二方面是针对包括第一方面的特性的便携式通信设备，其中第一天线单元沿设备的大部分宽度延伸。

本发明的第三方面是针对包括第一方面的特性的便携式通信设备，其中第一天线单元具有平的形状，优选地被提供在设备的主电路板的层上。

本发明的第四方面是针对包括第一方面的特性的便携式通信设备，其中第二天线单元具有基本上沿第一天线单元的一侧延伸的细长天线体的形式。

本发明的第五方面是针对包括第四方面的特性的便携式通信设备，其中第一天线单元在所述侧面的第一末端处与第二天线单元接合，由此提供在第一和第二天线单元之间的缝隙，它的长度基本上由第一天线单元的一侧的长度与第二天线单元的长度确定。

本发明的第六方面是针对包括第五方面的特性的便携式通信设备，其中射频电路被连接在第一和第二天线单元之间，处在所述的侧面的第一和第二末端之间。

本发明的第七方面是针对包括第一方面的特性的便携式通信设备，其中所述部件是未屏蔽的。

本发明的第八方面是针对包括第一方面的特性的便携式通信设备，其中所述部件是用于单独类型的通信的另一个天线，优选地是用于例如经由卫星接收定位信息的定位天线。

本发明的第九方面是针对包括第八方面的特性的便携式通信设备，其中所述部件与第一天线单元正交地放置，以使得部件的天线电流与至少第一天线单元的天线电流正交。

本发明的第十方面是针对包括第九方面的特性的便携式通信设备，其中所述部件被放置在离第二天线单元最远的第一天线单元的末端处。

本发明的第十一方面是针对包括第九方面的特性的便携式通信设备，其中所述部件被放置在第二天线单元上。

本发明的第十二方面包括第十一方面的特性，其中所述部件被放置在与第一天线单元垂直的第二天线单元的一部分上。

本发明的第十三方面包括第十一方面的特性，其中第二天线单元用作所述部件的接地面。

本发明的第十四方面包括第一方面的特性，其中所述部件被放置在第二天线单元上。

本发明的第十五方面包括第十四方面的特性，其中第一天线单元被提供在设备的主电路板的层上以及到所述部件的引线被提供在另一个层并且经由第一与第二天线单元之间的连接被提供到所述部件。

本发明的第十六方面包括第一方面的特性，其中射频电路包括至少一个调谐网络，用于把天线调谐到一个或多个频段。

本发明的第十七方面包括第一方面的特性，其中所述设备是蜂窝电话。

本发明具有以下优点。天线装置提供良好的宽带特性而同时仍旧允许设备是小型化的。它允许在设备中接近于天线单元无屏蔽地放置对于辐射轻度敏感的部件，这减小结构的复杂性和设备的成本。这种放置还使得能制造更小的设备。按照第九方面的设备还减小在部件(如果它是另一个类型天线)与天线装置之间的耦合，这在部件例如要从卫星接收微弱的信号时是有利的。在按照第十三方面的设备中，不需要提供用于部件的额外的接地面，因为第二天线单元提供这一点。

应当强调指出，术语“包括”在本技术说明书中被使用时，用来确定所阐述的部件的特征、整体、步骤、或部件的存在，但不排除一个或多个其它的特征、整体、步骤、部件或它们组成的组的存在或添加。

附图说明

现在对于附图更详细地描述本发明，其中：

图1示意地显示按照本发明的蜂窝电话的正视图，

图2以正视图示意地显示按照本发明的第一实施例的、在电话的机壳内的本发明的相关的部件，

图3以正视图示意地显示按照本发明的第二实施例的、在电话的机壳内的本发明的相关的部件，

图4显示被提供在主电路板上的天线装置以及被提供在主电路板上的部件的侧视图，

图5示意地显示按照本发明的第三实施例的、在设备中的天线装置的透视图，

图6示意地显示按照本发明的第四实施例的、在设备中的天线装置的透视图。

具体实施方式

现在对于作为本发明的优选变体的蜂窝电话描述按照本发明的便携式通信设备。便携式通信设备可以是另一种类型的设备，如无绳电话、通信模块、PDA或任何其它类型的、用无线电波通信的便携式设备。

图1示意地显示按照本发明的蜂窝电话10的正视图。电话10包括被提供在电话的机壳上的显示器12和键盘14。这里值得一提的是，没有从电话中伸出的天线。天线是内建的。

图2示意地显示被提供用于在至少一个频段(如GSM频段)通信的天线装置的顶视图，该天线装置被提供在电话的机壳16的里面。天线装置包括第一天线单元18，它被形成为像一个平板，在电话的大部分长度内并基本上沿电话的整个宽度延伸。这个单元18优选地被提供为电话的主电路板中的一层。天线装置还包括第二个、也是平板状的天线单元20，该第二个天线单元被提供在电话机壳16的顶侧。第二天线单元20具有沿电话的顶侧和沿第一天线单元18的顶侧延伸的细长形状，这样，第二天线单元20的长度基本上等于第一天线单元18的宽度。两个天线单元在机壳16的所述顶侧的第一端和第一天线单元18的顶侧接合在一起，但其它地方分隔开，以使得在它们之间限定一个缝隙d。因此，在机壳的顶侧的第二端处，天线单元不互相接合在一起，这样，缝隙向里面延伸到第一和第二天线单元在接近于第一端处被接合的点。重要的是需指出，缝隙是指其中没有放置导电单元的空间，然而，该处可以放置不同的绝缘体或塑料材料。

在EP-专利申请02020232.5中更详细地描述这两个天线单元可以如何被提供在一起，这里通过引用将其结合入本文。这个文件描述用于贝壳式电话的天线，其中第二天线单元被提供在铰链中。然而，这个文件的教导可以容易地应用到被提供在电话的主要部分或机壳中的第二天线单元上。射频电路22被提供在第一天线单元18上，但与后者屏蔽，并且被连接在第一和第二天线单元之间，经由屏蔽的导体通过缝隙给第二天线单元馈电以及给第一天线单元馈电。第一天线单元在这里是端馈的，这意味着在射频电路22与第一天线单元之间的连接点设在第一天线单元18的顶侧。第一和第二天线单元18和20的馈电优选地在接近于机壳的第二端处被提供。然而，馈电点可以按照EP专利申请02020232.5的教导变化。

第二天线单元20因此在第一天线单元18的馈电端附近被提供。如图所示，射频电路22被提供在主电路板上，即第一天线单元18上。使用作为由电话所使用的多个频段的某个频段内的地网的第二天线天线单元24，射频电路22给作为天线的主电路板馈电。为此，射频电路包括调谐滤波器。在WO-0237600中更详细地公开这种馈电是如何完成的，该专利在此引用以供参考。电路板可以具有接近工作频段(例如，对于工作在GSM技术规范的一个频段的蜂窝电话为约900MHz)的一半波长的长度。它也可以等于整个波长。但为了能工作它不必具有这些长度。对于由天线装置造成的射频传输轻度地敏感的多个部件被提供在第二天线单元20。这些部件包括扬声器24、震动器20和两个LED(发光二极管)28。

图3显示类似于图2的结构，但这里只有一个具有GPS(全球定位系统)型的定位天线30的形式的部件。

图4显示按照图3的、具有天线装置和部件30的、电话的主电路板32的侧视图。应当看到，这个图也同样可应用于按照图2的电话。正如以前提到的，天线装置优选地被提供为主电路板上的平面，因此，优选地作为接地面，包括第一和第二天线单元18和20。然而，这个平面必须包括在两个单元之间的缝隙(未示出)。对于驱动GPS天线30所必须的电引线34在这里被提供在主电路板的里面，所以可以容易地被屏蔽。然而，这些引线与缝隙不交叉，而是在这个接合区域中被提供在第一和第二天线单元接合的地区，以便减小对于天线装置的影响。第二天线单元在这里可用作用于GPS天线的接地面，该GPS天线优选地是陶瓷片天线。

在这些实施例中天线装置中的电流分布集中在装置的中部，即图4的视图上看到的第一天线单元的中部，即沿第一天线单元的长度尺度在与第一天线单元的顶侧相反的在第二天线单元底侧下方。因此，被放置在第二天线单元上的仅仅轻度敏感的部件不需要被屏蔽而满意地工作，这使得电话更加简单和便宜地生产，因为这些部件可被放置在那里，从电话的其它部分节省出的空间可被用于放置其它部件。这个节省的空间位于主电路板的其余部分，所以应当被屏蔽。

来自卫星的GPS信号的接收可能受到来自第一天线单元的射频传输的损害。这个损害在按照图3的实施例中是通过把GPS天线放置在第二天线单元而解决的。这在许多情形下是足够的。

为了进一步减小来自第一天线单元的影响，提供了如图5所示的按照本发明的第三实施例的设备。图5显示按照本实施例的第一和第二天线单元的透视图。这里，第二天线单元20以被按直角放置在第一天线单元18的顶端的平板的形式提供，以及GPS天线30被放置在背离第一天线单元18的第二天线单元20的上表面的顶部。应当指出，第二天线单元20在这里不是主电路板的一部分。正如以前提到的，来自天线装置的大部分天线电流i_a被提供在第一天线单元的平面上，然后在第一天线单元18的长度尺度的中部。这导致天线装置的天线方向图基本上被提供在垂直与第一天线单元的平面的方向上。另一方面，在GPS天线30中的天线电流i_c被提供在由第二天线单元20提供的正交平面上。这导致用于GPS天线30的天线方向图基本上被提供成垂直于天线装置的主天线方向图。这样，天线装置对GPS天线的影响被大大地减小，以使得GPS定位信号可以不受干扰容易地接收。因此，天线系统之间的耦合被大大地减小。

GPS天线的替换的放置法显示于图6，图6显示按照本发明的第四实施例的、在便携式通信设备中的天线装置和GPS天线30的透视图。这里，第二天线单元被提供在第一天线单元18的底侧。而且，第二天线单元20被提供为空心圆柱体，其中圆柱体的里面可被屏蔽，用来包括诸如电池那样的电部件。GPS天线30在这里被提供在第一天线单元的顶侧，但呈现垂直于第一天线单元的平面的角度。这个解决方案基本上保证与本发明的第三实施例相同的优点。

本发明具有许多优点。天线装置提供良好的宽带特性而同时仍旧允许设备是小型化的。它允许在设备中接近于天线单元无屏蔽地放置对于辐射轻度敏感的部件，这减小结构的复杂性和设备的成本。这还能实现经常从市场方面看来是有利的更小设备的制造。按照第三和第四实施例的设备还减小在部件(如果它是另一种天线)与天线装置之间的耦合。这在部件例如要从卫星接收微弱的信号时是很有利的。在第二和第三实施例中，不需要提供额外的用于部件的接地面，因为第二天线单元提供接地面，这甚至进一步减小设备的成本和复杂性。

本发明可以以许多方式变化。有可能按照图4所示的原理改变第一、第二和第三实施例的第二天线单元，即，提供空心的、可能屏蔽的天线体。第二天线单元的位置对于这些实施例当然也可以是在底端。应当知道，这个天线体不一定是圆柱形的，而也可以具有例如长方形截面。然后，内部也可以包括附加的或者或许其它部件，如照相机。按照图6的实施例也可被修正为，第二天线单元被提供在与第一天线单元相同的平面，那么它也可被提供为主电路板的接地面的一部分。第二天线单元在上述的某些实施例中被提供在与第一天线单元相同的平面。也有可能它在第一天线单元的稍微上方，以便进一步减小电话的长度方向的尺寸。在这种情形下，部件可被放置在面对主电路板的第二天线单元的表面上。在这种情形下，也可提供第二天线单元作为在主电路板上的接地层的一部分。所使用的部件的类型还可以变化。其它类型的部件的例子是机电开关和头戴式电话插座。所描述的定位天线不一定是GPS型天线，而是可以是其它类型的定位天线。它还可以根本不是定位天线。它可以是与主要通信天线装置独立地工作的任何天线装置。

Claims (14)

1.便携式通信设备(10)，包括：

用于发送和接收无线业务的天线装置，包括，

第一平天线单元(18)，提供为该设备的主电路板中的层，在该设备的大部分长度内并基本上沿该设备的整个宽度延伸，和

第二较小的天线单元(20)，它呈沿第一平天线单元的一侧延伸的细长天线体的形式，并且在第一平天线单元的所述侧的第一端连接到第一平天线单元，由此提供第一平天线单元和第二较小的天线单元之间的缝隙(d)，所述缝隙的长度由第一平天线单元的所述侧的长度与第二较小的天线单元的长度确定；

用于给天线单元馈电的射频电路(22)，它被连接在第一平天线单元和第二较小的天线单元之间，位于第一平天线单元的所述侧的第一端和第二端之间；以及

至少一个用于单独类型的通信的另外的天线(30)，被提供在对天线装置中的天线电流作出小贡献的一部分天线装置上。

2.按照权利要求1的便携式通信设备，其中第一平天线单元沿设备的大部分宽度延伸。

3.按照权利要求1的便携式通信设备，其中第一平天线单元具有平的形状。

4.按照权利要求1的便携式通信设备，其中另外的天线被放置成与第一平天线单元正交，使得所述另外的天线电流与所述第一平天线单元的天线电流是正交的。

5.按照权利要求4的便携式通信设备，其中所述另外的天线被放置在第一平天线单元的离第二较小的天线单元最远的末端处。

6.按照权利要求4的便携式通信设备，其中所述另外的天线被放置在第二较小的天线单元上。

7.按照权利要求6的便携式通信设备，其中所述另外的天线被放置在与第一平天线单元垂直的第二较小的天线单元的一部分上。

8.按照权利要求6的便携式通信设备，其中第二较小的天线单元用作所述另外的天线的接地面。

9.按照权利要求1的便携式通信设备，其中所述另外的天线被放置在第二较小的天线单元上。

10.按照权利要求9的设备，其中所述第一平天线单元被设在设备的主电路板的层上，到所述另外的天线的引线被设在另一个层上并且经由第一平天线单元与第二较小的天线单元之间的连接被提供到所述另外的天线。

11.按照权利要求1的设备，其中射频电路包括至少一个调谐网络，用于把天线装置调谐到一个或多个频段。

12.按照权利要求1的设备，其中所述设备是蜂窝电话。

13.按照权利要求1的设备，其中所述另外的天线(30)是用于经由卫星接收定位信息的定位天线。

14.按照权利要求3的设备，其中所述第一平天线单元被设在设备的主电路板的层上。

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