CN1897355A - 具有垂直配置的内置天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够处理宽频带或多频带同时占用移动通信终端中最小空间的内置天线。在该内置天线中，第一天线部设置在具有至少第一和第二外表面和侧面的移动通信终端主体的侧面上。第一天线部处理第一频带的信号。同样地，第二天线部设置在移动通信终端主体的外表面之一上。第二天线部处理第二频带的信号。

Description

具有垂直配置的内置天线

优先权声明

本发明要求于2005年7月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2005-64291的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种安装在移动通信终端中的天线，更具体地，涉及一种能够处理宽频带或多频带信号同时占用移动通信终端中最小空间的内置天线。

背景技术

近年来，对于安装在移动通信终端内的无线设备需求的增长引起在这种终端的天线中所用的频带的差异。具体地，目前在移动通信终端中使用的频带包括800MHz到2GHz(用于移动电话)、2.4GHz到5GHz(用于无线LAN)、113.56MHz(用于遥控RFID)、2.4GHz(用于蓝牙)、1.575GHz(用于GPS)、76到90MHz(用于FM无线电通信)、470到770MHz(用于TV广播)、以及用于超宽带(UBW)、Zigbee、数字多媒体广播(DBM)等的其它频带。DBM频带分为用于卫星DBM的2630到2655MHz以及用于地面DBM的180到210MHz。

同时，移动通信终端已面临体积更小、重量更轻和各种服务功能等的需求。为了满足这些需求，移动通信终端趋于使用天线和其它具有更加压缩的体积和多功能的部件。此外，越来越多的移动通信终端内部安装有天线。因此，为了安装到终端内，天线需要占用非常小的空间，且能够实现满意的性能。

图1是示出传统的内置倒F型平面天线(PIFA)10的结构图。

PIFA 10是设计用于安装在移动通信终端中的天线。如图1所示，PIFA 10通常包括平面辐射部11、连接到辐射部11的短路引脚(shorting pin)12、同轴电缆13、以及接地板14。辐射部11通过同轴电缆13被提供有电流，并通过短路引脚12短路到接地板14，以实现阻抗匹配。需要根据短路引脚12的宽度Wp和辐射部11的宽度W，通过考虑辐射部11的长度L和天线的高度H来设计PIFA10。

PIFA 10特征在于方向性。也就是，当感应到辐射部11的电流产生电子束时，将指向地面的电子束通量(beam flux)重新感应(re-induce)成使指向人体的另一个电子束通量衰减，从而改进SAR特性和增强感应到辐射部11的电子束通量的强度。PIFA用作矩形微带天线，在其中，矩形平面形辐射器的长度被基本减半，从而实现低轮廓(low profile)结构。此外，PIFA作为内置天线安装在终端内，从而可以将终端设计为具有漂亮的外观，并且有效地阻挡外部影响。PIFA 10已经全面升级以符合多功能趋势。

图2是示出传统的陶瓷芯片天线20的结构图。

参考图2，在传统陶瓷芯片天线20内，通过层压工艺形成用于辐射的导体22和23。在图2中，导体22和23以螺旋线圈状形成，但是，其能够进行各种的改变。导体22和23包括平行带状线21，与导体22和23的底面21平行印制；以及垂直带状线23，通过将与底面21垂直设置的过孔填充导电胶而形成。此外，导通22和23具有供电的端24和接地的端25。

此外，通常在如图1或2所示的内置天线10和20中，将PIFA10的辐射部11的形状进行修改，并且在芯片天线内部设置多个导体22和23，以实现多频带或宽频带性能。但是，由于传统的内置天线以小尺寸安装在移动通信终端(例如，移动电话)内，因此需要改变PIFA 10的辐射部11的形状，或者限制设置在芯片天线20内部的导体22和23的长度。因此，不利地，传统的内置天线10和20难以处理移动通信终端中的各种带宽的信号。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术中的问题，因此根据本发明的某些实施例的目的是提供一种能够处理多频带或宽频带，同时占用移动通信终端中最小空间的频率可调的天线。

根据用于实现该目的的本发明的方面，提供一种具有垂直配置的内置天线，包括：第一天线部，用于处理第一频带信号，第一天线部设置在具有至少第一和第二外表面和侧面的移动通信终端主体的侧面上；以及第二天线部，用于处理高于第一频带的第二频带信号，第二天线部设置在移动通信终端主体的一个外表面上。

优选地，第一和第二天线部与用于通过等供电线(equal feedingline)提供电流的第一供电部连接。第一天线部连接到用于接地的接地部。

同样，优选地，在柔性基板上形成第一天线部以及接地部和第一供电部的至少一些部分。

优选地，第一天线部是能够调节其处理带宽的可调天线。此时，优选地，内置天线还包括控制部，用于提供控制信号，以控制第二天线部的处理带宽。

控制部包括用于将PIN(正-本征-负)二极管或变容二极管(varactor)连接到安装在第二天线部内部的辐射器(radiator)的预定点的开关电路。

优选地，第一和第二天线部之间的间隙的范围从λ/4到λ/2，其中，λ是自由空间波长。

此外，根据本发明的特定实施例，内部天线还包括：第三天线部，用于处理第三频带的信号，第三天线部设置在移动通信终端主体的侧面上；第四天线部，用于处理高于第三频带的第四频带的信号，第四天线部设置在移动通信终端主体的一个外表面上；以及第二供电部，用于通过等供电线将电流提供给第三和第四天线，其中，第二供电部与第一供电部电连接。

附图说明

本发明的上述和其它目的、特征和优点将通过以下结合附图的详细描述而得到更加清楚的了解，在附图中：

图1是示出传统倒F型平面天线(PIFA)的结构图；

图2是示出传统陶瓷芯片天线的结构图；

图3是示出根据本发明实施例的具有垂直配置的内置天线的结构图；

图4是示出根据本发明实施例的具有垂直配置的内置天线的侧截面图；

图5是示出根据本发明实施例的具有垂直配置的内置天线的电压驻波比(VSWR)的曲线图；

图6是示出经由具有根据本发明实施例的垂直配置的内置天线调谐频率的结果的曲线图；

图7是示出具有根据本发明实施例的垂直配置的天线的E平面辐射方向图的曲线图；

图8是示出具有根据本发明另一实施例的垂直配置的串联天线的结构图；以及

图9是示出具有根据本发明又一实施例的垂直配置的并联天线的结构图。

具体实施方式

以下，将结合附图详细描述本发明的优选实施例，其中，在不同附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似部件。在以下的描述中，由于不需要的细节可能会使本发明不清楚，因此将不详细地描述已知的功能和结构。

图3是示出具有根据本发明实施例的垂直配置的天线的结构图。

参照图3，具有根据本发明实施例的垂直配置的内置天线30包括：第一天线部31，设置在移动通信终端主体40的侧面43上；以及第二天线部32，设置在终端主体40的外表面41上。

安装具有本发明的垂直配置的内置天线30的移动通信终端是便携式的小型通信装置，例如，移动电话、个人数字助理(PDA)、或便携式计算机。移动通信终端包括具有用于通信的电路和元件的主体40，其安装在外壳(未示出)内部。减小移动通信终端主体40的尺寸，以符合终端小型化的趋势，并包括至少第一和第二外表面41和42以及侧面43到46。第一和第二外表面41和42的尺寸大于侧面43到46的尺寸，从而在其上形成通信电路。将终端主体40造成基本矩形的平行六面体形状，但是可以根据移动通信终端的各种设计而具有各种形状，例如，曲面。

第一天线部31设置在移动通信终端主体40的一个侧面43上。第一天线部31被设置成芯片天线，但是可以形成为各种结构，例如，直线、平面、或三维结构。第一天线部31用作发射或接收第一频带的信号。

第二天线部32设置在移动通信终端主体40的一个外表面41上。第二天线部32也被设置成芯片天线，并且也可以形成为各种结构，例如，直线、平面、或三维结构。第二天线部32用作发射或接收高于第一频带的第二频带信号。

第一和第二天线部31和32连接到由等导线(equal conductiveline)构成的供电部33。供电部33连接到安装在移动通信主体40外表面41上的电路47，并向第一和第二天线部31和32提供电流。通过由供电部33提供的电流，第一天线部31发射第一频带的信号，第二天线部32发射第二频带的信号。优选地，供电部33从电路47直线地延伸，用于供电，并且在外表面41和侧面43之间的边界上弯曲。将第一和第二天线部31和32的每一端连接到供电部33，使得第一和第二天线部31和32彼此垂直配置。

第一天线部31连接到接地部34。接地部34连接到在移动通信终端内形成的接地面(未示出)，从而使具有垂直配置的内置天线30接地。

第一天线部31以及接地部34和供电部33的至少一些部分形成在由绝缘材料制成的柔性基板35上。基板35可以柔性地折叠或弯曲。因此，可以将基板35弯曲成定位在移动通信终端的外表面41或侧面43上。为了实现柔性，基板35由可逆材料(例如，聚合体或软金属)或不可逆材料(例如，聚酰亚胺、聚酯、和玻璃纤维环氧树脂)制成。基板35可以构成由从前述组中选取的一种材料制成的单层基板或复合多层基板，在复合多层基板中，将从组中选取的至少一种材料制成的薄板通过有机粘着剂(organic adherent)粘附到一起。

在具有根据本发明的这种垂直配置的内置天线30中，第一天线部31和第二天线部32以1×2的垂直配置排列，从而补偿彼此的共极化和交叉极化特性。这是由于垂直极化波和水平极化波之中唯一的一个具有很好的线性极化的天线特性。因此，基于各个天线特性的检验，从第一天线部31辐射的水平(或垂直)极化波平滑地辐射，而来自第一天线部31的垂直(或水平)极化波粗糙地(poorly)辐射。同样，从第二天线部32辐射的水平(或垂直)极化波平滑地辐射，而来自第二天线部32的垂直(或水平)极化波粗糙地辐射。但是，根据本发明的公开，第一天线部31和第二天线部32彼此垂直配置。因此，第一天线部31的水平极化波补偿第二天线部32的垂直极化波。同样地，第二天线部32的水平极化波补偿第一天线部31的垂直极化波。以这种方式，第一和第二天线部31和32在此发生的零点方向上彼此补偿。因此，具有垂直配置的内置天线30可以辐射具有无方向性的总均匀图案。

图4示出具有根据本发明的垂直配置的内置天线30的侧截面图。

参考图4，具有本发明的垂直配置的内置天线30调节第一和第二天线部31和32之间的距离d，从而控制具有垂直配置的内置天线30的处理带宽。一般地，对于设置成具有方向性的天线，在辐射元件之间的距离小于λ/4(其中，λ是自由空间波长)的情况下，辐射电子束少量合成，导致增益少量增加。同时，在辐射元件之间的距离大于λ/2的情况下，增益增加，但是旁瓣(sidelobe)也相对增加，导致电子束的不充分合成。因此，根据本发明的该实施例，优选地，第一天线部31和第二天线部32之间的距离d在λ/4到λ/2的范围内，其中，λ为自由空间波长。结果，这样使得第一天线部31和第二天线部32之间的交叉耦合和干扰最小化。

此外，根据本发明，第一和第二天线部31和32中的每一个均具有通过供电部33的长度以及第一和第二天线部31和32之间的电磁耦合而确定的相位。此外，根据本发明，第一和第二天线部31和32被配置成相同类型的天线，但是可以表现出用于处理的不同频率和不同电特性。例如，如图4所示，第二天线部32是可调天线，能够通过调节安装在第二天线部32内部的辐射器(未示出)的长度控制处理带宽。第二天线部32响应于由控制器36提供的控制信号控制处理带宽。将控制器36配置成开关电路，该开关电路将PIN二极管或变容二极管连接到安装在第二天线部32中的辐射器的预定点，从而控制第二天线部32的调谐点。因此，具有根据本发明的垂直配置的内置天线30自由地调节用于单频带或双频带的频率。

图5是示出具有根据本发明特定实施例的垂直配置的内置天线的VSWR特性的曲线图。

在图5(a)和5(b)的曲线图中，纵轴表示电压驻波比(VSWR)，该电压驻波比在最低点为1，每向上一个标度增加1。横轴表示频率。在标有“Δ”的点测量到的频率和VSWR显示在右侧和上部。

图5(a)示出在2.5GHZ的中心频率具有125MHz(4％)的带宽BW的芯片天线的VSWR特性。图5(b)示出在采用具有图5(a)特性的高频带的芯片天线作为具有根据本发明的垂直配置的内置天线30的第一和第二天线部31和32的情况下的VSWR特性。

如图5(b)所示，具有本发明的垂直配置的内置天线在2.5GHz的中心频率具有1017MHz(41％)的带宽BW，因此可以认为是宽频带。可选地，采用低频带的具有垂直配置的内置天线30作为第一和第二天线部31和32，其在低频带(例如，UHF)实现宽频带或多频带特性。

图6是示出经由具有根据本发明实施例的垂直配置的内置天线调谐频率的结果的曲线图。

在图6(a)到6(c)的曲线图中，纵轴表示VSWR，该VSWR在最低点为1，每向上一个标度增加1。横轴表示频率。在标有“Δ”的点所测量到的频率和VSWR显示在右侧和上部。图6(a)到6(c)示出通过调节具有本发明的垂直配置的内置天线30的调谐点来实现的双谐振。根据本发明，具有垂直配置的内置天线30可以通过调节具有垂直配置的内置天线30的第一天线部31和第二天线部32之间的距离或在第一和第二天线部31和32内部安装的辐射器的电气长度，来处理双频带，甚至多频带。

图7(a)是示出具有根据本发明实施例的垂直配置的天线的E平面辐射方向图的曲线图。

图7(a)示出当在移动通信终端中使用时，与图5(a)中所用的一样，在2.5GHz的中心频率具有125MHz的带宽BW的芯片天线的E面辐射方向图。参照图5(a)，在移动通信终端中使用芯片天线的情况下，在85和-95度处形成零点。

图7(b)示出当在具有垂直配置的内置天线30的第一和第二天线部31和32中使用时，具有图5(a)的特性的芯片天线的E面辐射方向图。如图7(b)所示，具有本发明的垂直配置的内置天线确保了零点上增益的增加以及平均增益的总体增加。

图8是示出具有根据本发明另一实施例的垂直配置的串联天线的结构图。

参照图8，在具有本发明的垂直配置的串联内置天线中，具有垂直配置的第一天线50的供电结构串联连接到具有垂直配置的第二天线60的供电结构。具有垂直配置的第一和第二天线50和60表现出与具有在图3和图4中说明的垂直配置的内置天线30的结构相同的结构。

即，具有垂直配置的第一天线50包括第一天线部51、第二天线部52、第一供电部53和接地部54。第一天线部51设置在移动通信终端主体40的侧面43上，并且处理第一频带的信号。第二天线部52设置在终端主体40的外表面41上，并且处理高于第一频带的第二频带的信号。同样地，具有垂直配置的第二天线60包括第三天线部61、第四天线部62、第二供电部63和接地部64。第三天线部61设置在移动通信终端主体的侧面43上，并且处理第三频带的信号。第四天线部62设置在终端主体40的外表面41上，并且处理高于第三频带的第四频带的信号。这里，第一频带和第三频带可以相等，同样第二和第四也可以相等。但是它们可以根据期望的带宽和多频带特性而被设置成不同的。

此外，具有垂直配置的第一天线50的第一供电部53电连接到具有垂直配置的第二天线60的第二供电部63，从而形成具有2×2垂直配置的串联天线。将导线70构造成将第一天线50的第一供电部53中的第一和第二天线部51和52之间的点连接到第二天线60的第二供电部63中的第三和第四天线部61和62之间的点。因此，可以将流向具有垂直配置的第一天线50的第一供电部53的一端的电流提供给第一到第四天线部51、52、61、和62。

图9是示出具有根据本发明又一实施例的垂直配置的并联内置天线的结构图。

参照图9，在具有本发明的垂直配置的并联内置天线中，具有垂直配置的第一天线50的供电结构并联连接到具有垂直配置的第二天线60的供电结构。具有垂直配置的并联内置天线具有在其中形成的公共供电部71。公共供电部71连接到第一天线50的第一供电部53的一端和第二天线60的第二供电部63的一端。使得并联内置天线具有根据本发明该实施例的2×2垂直配置。结果，可以将流过公共供电部71的电流提供给第一到第四天线部51、52、61和62。

以这种方式，根据本发明的该实施例，具有1×2或2×2垂直配置的天线可以安装在小型移动通信终端内部，从而提供宽频带或多频带特性。

如上所述，根据本发明的优选实施例，第一天线部设置在移动通信终端主体的侧面上，以及第二天线部设置在终端主体的外表面上。这样使得安装在移动通信终端内部的天线占用较小的空间。此外，本发明特定实施例的移动通信终端通过调节第一和第二天线部之间的距离或内置辐射器的长度可以有利地轻易处理宽频带或多频带信号。

尽管结合优选实施例示出并描述了本发明，但是显而易见地，对于本领域的技术人员而言，在不背离通过所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以有许多修改和变化。

Claims (9)

1.一种具有垂直配置的内置天线，包括：

第一天线部，用于处理第一频带的信号，所述第一天线部设置在具有至少第一和第二外表面和侧面的移动通信终端主体的侧面上；以及

第二天线部，用于处理高于所述第一频带的第二频带的信号，所述第二天线部设置在所述移动通信终端主体的所述外表面之一上。

2.根据权利要求1所述的内置天线，其中，所述第一和第二天线部连接到用于通过等供电线提供电流的第一供电部。

3.根据权利要求2所述的内置天线，其中，所述第一天线部连接到用于接地的接地部。

4.根据权利要求3所述的内置天线，其中，所述第一天线部以及所述接地部和所述第一供电部的至少一些部分形成在柔性基板上。

5.根据权利要求1所述的内置天线，其中，所述第二天线部是能够调节其处理带宽的可调天线。

6.根据权利要求5所述的内置天线，还包括控制部，用于提供控制信号，以控制所述第二天线部的所述处理带宽。

7.根据权利要求6所述的内置天线，其中，所述控制部包括开关电路，用于将PIN二极管或变容二极管连接到所述第二天线部内部安装的辐射器的预定点。

8.根据权利要求1所述的内置天线，其中，所述第一和第二天线部之间间隙的范围为从λ/4到λ/2，其中λ为自由空间波长。

9.根据权利要求2所述的内置天线，还包括：

第三天线部，用于处理第三频带的信号，所述第三天线部设置在所述移动通信终端主体的所述侧面上；

第四天线部，用于处理高于所述第三频带的第四频带的信号，所述第四天线部设置在所述移动通信终端主体的所述外表面之一上；以及

第二供电部，用于通过等供电线向所述第三和第四天线部提供电流；

其中，所述第二供电部电连接到所述第一供电部。

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