CN1853310B - 用于装有铰链的便携式通讯装置的天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式通讯装置以及一种天线系统。所述装置包括：第一部分(12)，其包括位于该第一部分内并延伸穿过该第一部分的地线层(18)；以及铰接部(15)，其接合到所述第一部分上，沿该第一部分的一端伸展，用于提供该第一部分相对于便携式通讯装置的第二部分绕铰接部的第一轴线(17)的转动，并且围绕所述轴线在该铰接部内设置铰链腔室(21)。天线元件(20)至少部分地设置在所述铰链腔室内，并且所述地线层与该天线元件间隔开地从所述第一部分伸展到所述铰链腔室内。

Description

用于装有铰链的便携式通讯装置的天线

技术领域

本发明涉及天线领域，更具体地涉及一种具有带有内置天线的铰链的便携式通讯装置以及一种天线系统。

背景技术

在便携式通讯装置领域，尤其是蜂窝式电话机领域内有将天线内置在电话机自身中的趋势。同时，这种电话机所需的频带必须要宽，这在多数情况下都存在利益冲突。

电话机还日益变得越来越小，这就需要尽可能有效地利用电话机的空间。因而为了给其它单元制造空间或者使得进一步减小尺寸，需要将天线元件设在电话机的未使用部分中。一个可以放置天线的这种位置是铰链。文献US6,272,356描述了在蜂窝式电话机的铰接部内使用弹簧部件作为天线。

蜂窝式电话技术中的标准天线是所谓的PIFA(平面倒F天线)。这些天线需要将天线元件设在地线层(ground plane)上方。WO 02/25769描述了一种用于蜂窝式终端的PIFA天线，其使用铰链板作为天线元件。然而，此处的铰链板设在电话机的第一部分中，因此在该第一部分中没有真正节省空间。

还有朝翻盖式电话机发展的趋势，这种电话机具有通过铰接部而彼此铰接地连接的两个部分。因而通常将各部分制成很薄，这使得很难在这种电话机中设置具有良好特性的内置PIFA天线，这是由于为了保证良好的频带特性需要由在地线层与天线元件之间的距离限定一定的天线容积(antenna volume)。

因此，需要提供这样一种用于便携式通讯装置的内置天线，其为电话机中的其它部件和单元节省空间并可用作PIFA天线。

发明内容

本发明旨在解决在便携式通讯装置中设置内置天线的问题，该天线可节省装置中的空间并可用作PIFA天线。

因此，本发明的一个目的是提供一种具有内置天线的便携式通讯装置，该天线可节省装置中的空间并且该天线可用作PIFA天线。

根据本发明的第一方面，通过一种便携式通讯装置实现该目的，该便携式通讯装置包括：

第一部分，其包括位于该第一部分内并延伸穿过该第一部分的地线层；以及

铰接部，与所述第一部分接合，其沿该第一部分的一端伸展，用于提供该第一部分相对于所述便携式通讯装置的第二部分绕所述铰接部的第一轴线的转动，并且用于围绕所述轴线在所述铰接部内提供铰链腔室，

其中，天线元件至少部分地设置在所述铰链腔室内，并且所述地线层与该天线元件间隔开地从所述第一部分伸展进入该铰链腔室内。

本发明的第二方面旨在一种包括所述第一方面特征的便携式通讯装置，其中所述天线元件包括至少两个用于与该装置的地线层和无线电电路连接的电连接点。

本发明的第三方面旨在一种包括所述第一方面特征的便携式通讯装置，其还包括通过所述铰接部与所述第一部分连接的第二部分。

本发明的第四方面旨在一种包括所述第三方面特征的便携式通讯装置，其中所述铰接部的厚度大于所述第一部分的厚度。

本发明的第五方面旨在一种包括所述第一方面特征的便携式通讯装置，其中所述地线层设有弯曲部，该弯曲部设在所述铰链腔室内，并远离所述地线层的设在所述第一部分内的部分弯曲，用于在所述地线层与所述铰链腔室中的天线元件之间提供增加的距离。

本发明的第六方面旨在一种包括所述第五方面特征的便携式通讯装置，其中所述地线层的弯曲部是成曲线的。

本发明的第七方面旨在一种包括所述第五方面特征的便携式通讯装置，其中所述地线层的弯曲部沿着所述铰链腔室的至少部分壁设置。

本发明的第八方面旨在一种包括所述第一方面特征的便携式通讯装置，其中所述天线元件沿着所述铰接部的大致与所述地线层相对设置的壁弯曲。

本发明的第九方面旨在一种包括所述第一方面特征的便携式通讯装置，其中所述天线元件为基本设在所述铰链腔室内的多频带天线元件。

本发明的第十方面旨在一种包括所述第九方面特征的便携式通讯装置，其中所述多频带天线具有至少两个部分，其中一个部分设在所述铰链腔室的横向侧壁处。

本发明的第十一方面旨在一种包括所述第一方面特征的便携式通讯装置，其中所述铰链腔室在天线元件与地线层之间包括该装置的摄像机镜头。

本发明的第十二方面旨在一种包括所述第一方面特征的便携式通讯装置，其中该装置为蜂窝式电话机。

本发明的另一目的在于提供一种天线系统，其节省了其将要放置在内的装置中的空间并且可用作PIFA天线。

根据本发明的第十三方面，通过提供一种用于设在便携式通讯装置中的天线系统而实现所述目的，所述装置具有第一部分和与该第一部分接合的铰接部，所述铰接部沿该第一部分的一端伸展，用于提供该第一部分相对于所述便携式通讯装置的第二部分绕所述铰接部的第一轴线的转动，所述铰接部围绕所述轴线在内部设有铰链腔室，该天线系统包括：

地线层，其位于所述第一部分内并延伸穿过该第一部分；以及

天线元件，其至少部分地设在所述铰链腔室内，其中，

所述地线层的尺寸形成为与所述天线元件间隔开地从所述第一部分伸展进入所述铰链腔室内。

本发明具有下列优点。其节省了便携式通讯装置的第一部分内的空间，该空间可用于其它用途，例如用于更多部件和其它单元。根据本发明的第五方面，当所述装置的地线层的设在铰接部内的部分远离第一部分中的地线层弯曲时，就获得了较大的天线容积，这提高了该装置的宽带特性。根据本发明的第九方面，当使用多频带天线元件时，因为放置地线层和/或天线元件部分的腔室的形状，所以可以以最适合期望所述部分工作的频带特性的距离布置各元件，这为各单独频带提供了更好的性能。本发明的第十一方面提供了另外的优点，即，由于使用所述铰接部容纳所述装置的其它元件，因此使得该装置的尺寸进一步减小。

应当强调的是，当在本说明书中使用术语“包括”时是用来具体说明具有所述特征、整数、步骤或部件，但并不排除具有或增加一个或多个其它特征、整数、步骤、部件或其组合。

附图说明

现在，将根据附图更详细地描述本发明，在这些附图中：

图1示意性地表示根据本发明的翻盖式电话机处于闭合位置的立体图；

图2表示根据本发明第一实施例设置在所述翻盖式电话机的第一部分和铰接部内的天线元件和地线层的侧视图；

图3表示根据本发明第二实施例设置在所述翻盖式电话机的第一部分和铰接部内的天线元件和地线层的侧视图；

图4示意性地表示根据发明第三实施例设置在根据本发明的翻盖式电话机的第一部分和铰接部内的地线层和天线元件的立体图；以及

图5示意性地表示根据发明第四实施例设置在根据本发明的翻盖式电话机的第一部分和铰接部内的地线层和天线元件的立体图。

具体实施方式

现在将针对作为本发明优选变型例的蜂窝式电话机来描述根据本发明的便携式通讯装置。所述电话机还优选为所谓的翻盖式电话机，但是也可以为其它类型的电话机，只要它们装配有铰接部即可。然而，所述便携式通讯装置还可以是其它类型的装置，例如无绳电话机、通讯模块、PDA或用无线电波通讯的任何其它类型的便携式装置。

图1示意性地表示根据本发明的翻盖式电话机的立体图。电话机10包括第一部分12和第二部分14，其中第二部分14可绕第一部分12的底端转动。为此，该电话机设有铰接部15、16，它们限定了沿该电话机的底端侧设置的转动轴线17。因此，所述铰接部沿第一部分和第二部分二者的端部伸展。所述第一部分和第二部分通过设在所述铰接部内的传统铰接元件而彼此接合。通常通过以沿轴线17沿相反方向延伸的两个凸起(tap)13(示出其中一个)的形式在所述第一部分的端部设置第一铰接元件而形成铰链，所述凸起13与所述第二部分中的两个第二铰接元件16的相应凹口配合，因此这些凹口沿轴线17设在所述凸起的不同侧。这里，所述凸起设在大致柱形主体15的每一侧上，该主体15具有与所述第一部分接合的中空腔室。然而，应当意识到，同样也可使用其它类型的铰链。在图中，示出了处于闭合位置的电话机。这里，值得注意的是，没有天线从该电话机伸出。天线是内置的。

图2示意性地表示根据本发明第一实施例的电话机的侧视图，其中示出了相关元件。所述第一部分的内部通过设在第一铰接元件15中的腔室21而与第一铰接元件15接合。该腔室具有面对着所述第一部分内部的开口。在本实施例中，所述腔室的形状基本为柱形，并且在这里形成为沿电话机底端绕着转动轴线伸展的四分之三圆柱体。第一部分12包括地线层18，该地线层18沿所述第一部分的面向内(即，当电话机处于闭合位置时面对着该电话机的第二部分)的一侧伸展穿过该第一部分。地线层18笔直伸展进入铰接元件15的腔室21内。以与地线层的底部对齐的板的形式大致沿着底端侧，即铰接部所设置的位置设置天线元件20。所述天线元件与地线层隔开一定距离，因此靠近所述第一部分的面向外(即，在闭合位置时背离第二部分)的一侧设置。同样，该天线元件从第一部分伸展进入铰接部的腔室内的距离与天线元件20在该腔室内的距离相等。这样，在该元件和地线层之间限定天线容积。天线元件20通过电引线而与地线层和设在电话机中的无线电电路(未示出)连接，从而使得能够以合适频率进行传输。因此，该天线是所谓的PIFA天线。这样，释放了第一部分的空间，该空间可为第一部分中的其它单元所用，该第一部分在多数情况下很小并且必须包括用于提供电话机各种不同功能和特征的许多单元。甚至由于该节省了的空间而还可以进一步减小电话机的尺寸。如从图2显而易见的是，铰接部的厚度与电话机的第一部分和第二部分的组合厚度基本相等。

图3表示与图2的视图相同的根据本发明第二实施例的电话机的侧视图。第一部分12以与图2中相同的方式与铰接元件16的腔室接合，该元件的厚度与第一部分和第二部分的组合厚度基本相同。因此，铰接部的厚度与第一和第二部分的组合厚度大致相同。但是，可以更小。然而，铰接部的厚度应当大于第一部分的厚度。地线层18也伸展到腔室21内。这里，地线层的设在铰链腔室21内的部分22远离该地线层的设在第一部分12内的部分弯曲。此外，弯曲部22弯曲并沿腔室21的底壁24设置，该腔室具有如以上所述的半柱形形状。地线层的弯曲部22成形为半圆柱体形。天线元件20设置成具有两部分互成一体的板，其中第一部分具有平直形式，而第二部分具有设在该天线元件最远端的弯曲形式并在该处形成为沿腔室21的第二相对壁26设置的大约四分之一圆柱体。这样，得到了在天线与地线层之间的较大平均距离，这从宽带特性的角度来看是有益的，尤其是由于在翻盖式电话机中电话机的第一部分和第二部分相对较薄。由于增加的天线容积，本实施例除了节省空间外还因此而提供了更好的带宽特性。这里，天线元件在端部弯曲，然而也可使该元件形成平直板，在所述第一实施例中也可进行该改进。

图4表示根据本发明第三实施例的电话机的第一部分的内部的立体图。这里，可以看出，地线层在设在铰接元件中的底部弯曲端部处的宽度小于在电话机第一部分的其余部分中的宽度。其原因是为电话机的第二部分的凹口制造空间，所述凹口适于容纳第一铰接元件的凸起(未示出)。这里，地线层18也设有抵靠腔室壁设置的弯曲的半柱体22。包括所述凸起和腔室的实际铰接元件由电话机的壳体提供。这里，与第二实施例相比的不同之处在于，该天线元件为具有三个不同部分的多频带天线元件，其中两个部分28和30设在塑料膜34上，从而面对由所述壳体提供的上腔室壁。第三部分32设在所述腔室的横向侧端上。该天线元件具有两条用于与无线电电路和地线层18连接的馈送线36和38。这些部分中的较长的第一部分28在一个频域(在本实施例中为GSM 900波段)中提供通讯，而较短的第二部分30在另一频域(这里为UMTS频带)中提供通讯。第三部分32设在所述柱形腔室的环形横向端侧上，用于第三频域(在本实施例中设置为DCS波段)。该元件32优选地蚀刻到电话机的第一部分的壳体上。所述天线元件的馈送点36和接地点38设置于在所述三个部分中间设置的接合部分40中。除上述的优点外，该结构提供了其它优点，即：在地线层与天线部分之间提供了不同的距离，可根据它们所起作用的频带而使所述距离的大小适用于更高的效率。在所述腔室的横向侧端设置所述第三天线部分，进一步允许将第一天线部分和第二天线部分制造得更大或具有比在其它情况下可能具有的更复杂的模式(pattern)。此外，在电话机打开和闭合时，所述天线都能很好地发挥作用。在本实施例中，所述天线元件全部设在铰接部中。

在铰接部的天线元件和地线层中间设有半圆柱形空间。该空间还可用于放置电话机的其它单元(例如，摄像机镜头)。这样，实现了进一步节省空间。

图5表示根据本发明第四实施例的电话机的天线元件、地线层、馈送线以及第二部分的立体图。第二部分14被简化，并且为了更好地理解本发明仅以板形式示出。这里，电话机处于打开位置。这里，天线元件为多频带天线元件，但与图4中的元件略有不同。首先，第一部分28和第二部分30没有弯曲，而是设在同一平面内。第一部分28的结构与图4中的略有不同，但是提供了基本相同的特性。第三部分32具有不同的结构。该电话机具有从接合部分40朝端面向外笔直伸展的第一部分，并在该端面处与设在圆柱体容积的横向端侧的大致L形的第二部分接合。本实施例的其它所有方面都与图4中的实施例相似，并提供相同优点。

根据本发明实施例的天线结构具有诸多优点。其节省了电话机的第一部分内的空间，该空间可用作其它用途，例如用于更多部件和其它单元。当电话机的地线层的设在铰接部内的部分远离设在第一部分内的地线层弯曲时，就获得了更大的天线容积，这提高了电话机的宽带特性。当使用多频带天线元件时，由于放置地线层和/或天线元件部分的腔室的曲率，可以以最适合所述部分的期望工作频带特性的距离放置各元件，这为各单独波段提供了更好的性能。在铰接部中的地线层与天线元件之间的容积还可用于放置电话机的其它元件。再一个优点在于，通过如此放置地线层和天线元件，可以使得电话机不向使用者的身体过多辐射，这使得天线更有效，从而不会在这种不必要的辐射上浪费能量。

除了关于本发明不同实施例的这些描述外，本发明还可以以许多方式变化。在铰链中所提供的天线容积的尺寸太小的情况下，可在所述铰接部附近增加其它单独的天线元件，以形成附加的UMTS天线。如果该尺寸足够大，则图4和图5中的天线还可用于四种不同的频带(除已经提到的那些外还有PCS)。所述腔室不必为柱形，而是可具有任何其它合适的形状。然而，如果其高度大于设在电话机的第一部分中的天线元件与地线层之间的可能最大距离，则是有益的。所述地线层在弯曲时不必具有柱形曲率，而是也可采用提供增加距离的其它方式(例如，通过形成L形截面的两个正交板)。此外，可将所述天线元件的更多或更少部分设计成笔直结构或弯曲结构。所述天线元件还可整体设在铰接部内或部分设在所述第一部分中。还可设置比所述的更多或更少的天线部分，这都取决于希望传输的频带数量。最后，所述腔室不必形成在中央第一元件中，而是可形成在任何类型的铰接元件中。因此，本发明仅由所附权利要求限定。

Claims (13)

1.一种便携式通讯装置(10)，包括：

第一部分(12)，其包括位于该第一部分内并延伸穿过该第一部分的地线层(18)；以及

铰接部(15、16)，与所述第一部分结合，其沿该第一部分的一端伸展，用于提供该第一部分相对于所述便携式通讯装置(10)的第二部分(14)绕所述铰接部(15、16)的第一轴线(17)的转动，并且用于围绕所述轴线在所述铰接部内提供铰链腔室(21)，

其中，天线元件(20；28、30、32)至少部分地设置在所述铰链腔室内，并且所述地线层与该天线元件间隔开地从所述第一部分伸展进入所述铰链腔室内。

2.根据权利要求1所述的便携式通讯装置，其特征在于，所述天线元件包括至少两个电连接点(36，38)，用于与该装置的地线层和无线电电路连接。

3.根据权利要求1所述的便携式通讯装置，其特征在于，还包括通过所述铰接部与所述第一部分连接的第二部分(14)。

4.根据权利要求3所述的便携式通讯装置，其特征在于，所述铰接部的厚度大于所述第一部分的厚度。

5.根据上述权利要求1所述的便携式通讯装置，其特征在于，所述地线层设有弯曲部(22)，该弯曲部设在所述铰链腔室内，并远离所述地线层的设在所述第一部分内的部分弯曲，用于在所述地线层与所述铰链腔室内的天线元件之间提供增加的距离。

6.根据权利要求5所述的便携式通讯装置，其特征在于，所述地线层的弯曲部是成曲线的。

7.根据权利要求5所述的便携式通讯装置，其特征在于，所述地线层的弯曲部沿所述铰链腔室的至少部分壁(24)设置。

8.根据上述权利要求1所述的便携式通讯装置，其特征在于，所述天线元件沿所述铰接部的大致与所述地线层相对设置的壁(26)弯曲。

9.根据上述权利要求1所述的便携式通讯装置，其特征在于，所述天线元件为设在所述铰链腔室内的多频带天线元件(28、30、32)。

10.根据权利要求9所述的便携式通讯装置，其特征在于，所述多频带天线具有至少两个部分(28、30、32)，其中一个部分(30)设在所述铰链腔室的横向侧壁处。

11.根据上述权利要求中任一项所述的便携式通讯装置，其特征在于，所述铰链腔室在天线元件与地线层之间包括该装置的摄像机镜头。

12.根据上述权利要求1所述的便携式通讯装置，其特征在于，该装置为蜂窝式电话机。

13.一种用于设在便携式通讯装置中的天线系统，该装置具有第一部分(12)和与该第一部分接合的铰接部(15、16)，所述铰接部沿该第一部分的一端伸展，用于提供该第一部分相对于所述便携式通讯装置的第二部分(14)绕所述铰接部(15、16)的第一轴线(17)的转动，所述铰接部围绕所述轴线在内部中设有铰链腔室(21)，该天线系统包括：

地线层(18)，其位于所述第一部分内并延伸穿过该第一部分；以及

天线元件(20；28、30、32)，其至少部分地设在所述铰链腔室内，其中，所述地线层的尺寸形成为与所述天线元件间隔开地从所述第一部分伸展进入所述铰链腔室内。

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