CN1898834A - 天线装置及使用该天线装置的移动无线设备 - Google Patents

Abstract

公开一种天线装置及采用该天线装置的移动无线设备。该天线装置包括短边长度为a的大致为矩形的接地板、第一和第二天线振子及开关电路。开关电路选择将第一和第二天线振子作为平衡型天线，或者选择将第一天线振子作为非平衡型天线且将第二天线振子作为无馈电元件。天线振子的基本设定频率的波长为λ₁，使用频带宽度的最高频率的波长为λ₂。天线振子的电长度θ为λ₁/4。第一天线振子的物理长度L1小于电长度θ。第二天线振子的物理长度为L2，L1和L2之和小于短边长度a。短边长度a的1/2小于λ₂/4。

Description

天线装置及使用该天线装置的移动无线设备

技术领域

本发明涉及用于移动设备等的移动无线设备的天线装置及采用该天线装置的移动无线设备。

背景技术

近年来，移动无线设备的多功能化不断发展，诸如移动电话，作为其附加功能已经可以接收TV电波信号并通过设置于移动电话的液晶画面进行视听。

对移动无线设备添加附加的无线功能时，必须尽量避免该设备形状的大型化。由于用于添加该附加无线功能的天线装置也必然小型化，所以平衡型或非平衡型天线在现有技术中被单一使用。

例如，一种与本发明有关的现有技术的天线装置公开于日本特开2001-251131号中。

但是，所述的平衡型或非平衡型的单一天线装置的构成部件的天线振子具有规定的方向性，所以移动无线设备必须根据其接收状况改变移动无线设备的朝向以获得稳定的接收灵敏度，否则有可能难以获得良好的接收灵敏度，便利性变得也不好。

发明内容

本发明的目的是减小天线装置的发射特性的方向性并增加采用该天线装置的移动无线设备的便利性。

本发明的天线装置包括接地板1、第一和第二天线振子及开关电路。第一和第二天线振子相对于接地板的一边平行设置。开关电路选择通过第一馈电部将第一和第二天线振子连接且作为平衡型天线使用，或者选择通过第二馈电部将第一天线振子连接于接地板作为非平衡型天线并将第二天线振子作为无馈电元件。接地板大致为矩形。

设置第一和第二天线振子的接地板的一边为短边，该短边的长度为a且长边的长度为b。与第一和第二天线振子的基本设定频率相对应的波长为λ₁。与第一和第二天线振子的使用频带宽度的最高频率相对应的波长为λ₂。第一和第二天线振子的电长度为θ。第一天线振子的物理长度为L1，第二天线振子的物理长度为L2。而且，天线装置满足θ＝λ₁/4、L1＜θ、(L1+L2)≤a、a/2＜λ₂/4。

由此，可形成发射特性的方向性基本垂直相交的两个8字的特性，通过将其适当切换则可以有效减小方向性。

另外，本发明的移动无线设备将所述天线装置作为第一天线装置，包括第一天线装置、第一信号处理部、第二天线装置及第二信号处理部。第一信号处理部与第一天线装置进行信号的输入或输出。第二天线装置是与第一天线装置的使用频带宽度不同的天线。第二信号处理部与第一天线装置进行信号的输入或输出。通过该结构，即使在对尺寸制约较大的移动无线设备中也可以采用发射特性的方向性可大致形成垂直相交的两个8字特性的天线装置，即使不根据其接收状态而改变移动无线设备的朝向，也可以得到稳定的接收灵敏度。

附图说明

图1是表示本发明的一实施例的移动无线设备的结构的框图。

图2是表示本发明的一实施例的天线装置的结构的模式图。

图3是表示将该实施例的天线装置作为平衡型天线使用的工作状态的图。

图4是表示图3所示的平衡型天线的方向性的图。

图5是表示将该实施例的天线装置作为非平衡型天线使用的工作状态的图。

图6是表示图5所示的非平衡型天线的方向性的图。

图7是表示图5所示的天线振子的长度比接地板短边长的情况下的方向性的图。

图8是将图4和图6的方向性重叠表示的图。

图9是说明该实施例的天线装置的开关控制信号的动作的框图。

图10是表示该实施例的输出开关控制信号的Ex-OR运算器的动作的图。

图11是表示该实施例的开关控制动作的图。

图12是说明该实施例的天线装置的其它开关控制信号的动作的框图。

图13是表示该实施例的输出开关控制信号的JK双稳态多谐振荡器的动作的图。

图14是说明该实施例的天线装置的其他开关控制信号的动作的框图。

图15是表示图14所示的开关控制信号的动作的流程图。

附图标记说明

3         运算处理模块

8、12     天线装置

10        接收电路模块

11        发送电路模块

13        调谐器模块

14        接地板

15、16    天线振子

17、18    电感元件(电抗元件)

20        旁路导体

21、22    开关元件

23        开关电路

24、25    馈电部

29        信号检测部

37        BER检测部

45        信号电平检测部

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施例。

图1是表示本发明的一个实施例的移动无线设备的一例即带有电视功能移动电话的框图。图1所示的移动无线设备包括电话功能模块1、电视功能模块2、运算处理模块3、扬声器4、话筒5、按键操作部6和显示器部7。

电视功能模块2包括接收TV信号的第一天线装置的天线装置12和位于天线装置12的后段的作为第一信号处理部的调谐模块13。

电话功能模块1包括天线装置8、双工器9、接收电路模块10和发送电路模块11。天线装置8是收发接收信号和发送信号的第二天线装置。双工器9进行位于天线装置8的后段的接收信号和发送信号的分频。接收电路模块10位于双工器9的接收侧的后段且在高频区域处理接收信号。发送电路模块11位于5双工器9的发送侧的后段且在高频区域处理发送信号。双工器9、接收电路模块10及发送电路模块11相当于第二信号处理部。

在本实施例的移动无线设备即带有电视功能的移动电话的接收TV信号的天线装置12具有如图2所示的结构。图2是表示本发明的一个实施例的天线装置的结构的模式图。如图2所示，天线装置包括接地板14、天线装置15和16、电感元件17和18、包括开关元件21和22的开关电路23、调谐器模块13和信号检测部29。

接地板14是设置于移动电话壳体内的整体上成矩形的接地导体。天线振子15和16设置为相对接地板14的一边平行。电感元件17是一种电抗元件。两个天线振子15和16通过电感元件17构成平衡型天线。电感元件18设置于接地板14侧且与电感元件17结合从而形成将由平衡型天线接收的平衡型信号转换为非平衡型信号的平衡非平衡变压器。

还有，作为将平衡型信号转换为非平衡型信号的电路，除了在此列举的平衡非平衡变压器之外，还有未图示的采用变压器或移相器的一般电路可以被利用。包括开关元件21和22的开关电路23切换平衡型天线和非平衡型天线。调谐模块13是第一信号处理部，其处理由开关电路23转换并输出的信号。信号检测部29检测由平衡型天线或非平衡型天线输出的信号。

电感元件18的一端构成为作为向后段的调谐模块13输出接收信号的输出路径19而被使用，而另一端连接于接地板14。单刀双掷(SPDT)型开关元件21设置于电感元件17的一端，其选择性地将天线振子15连接于电感元件17，或将天线振子15的一端连接于与输出路径19相连的旁路导体20。

电感元件18的一端设有将输出路径19选择性地连接于电感元件18或旁路导体20的SPDT型开关元件22。通过开关元件21和22形成开关电路23，两个天线振子15和16可被用作两种天线，即平衡型天线和非平衡型天线。

也就是说，如果将开关元件21和22共同连接于对应的电感元件17和18将使天线振子15和16通过电感元件17连接且将输出路径19通过电感元件18连接于接地板14。所以，两个天线振子15和16作为将由电感部件17和18形成的平衡非平衡型变压器形成部分作为馈电部24而连接的平衡型天线而形成。

另一方面，如果将开关元件21和22都连接于旁路导体20，将使天线振子15通过旁路导体20连接于输出路径19。天线振子16及电感元件17和18从界于天线振子15与输出路径19之间的路径开始分离而成为无馈电元件。所以形成天线振子15的一端通过馈电部25连接于接地板14的非平衡型天线。

天线振子15和16沿着大致矩形形状的接地板14的一短边而设置。天线振子15和16的电长度θ设置为与所用无线系统的基本设定频率对应的波长λ₁的四分之一相当。基本设定频率为620MHz。所以，波长λ₁约为484mm，电长度θ大约为其四分之一的121mm。天线振子15和16为螺旋型或蛇型，也就是说，天线振子15的物理长度L1(24mm)设定为比天线振子15和16的电长度θ(大约为121mm)短。在本实施例中，天线振子16的物理长度L2也设定为与天线振子15相同，即24mm。

本实施例中的天线装置的使用频带宽度的最高频率为770MHz。所以波长λ₂约为390mm，波长λ₂的四分之一约为97mm。假设接地板14的短边的长度a为50mm，且长边的长度b为90mm。接地板14的形状设置如下：接地板14的短边长度a(50mm)大于两个天线振子15和16的物理长度L1和L2之和(L1+L2＝48mm)，且接地板14的短边的一半的长度(a/2＝25mm)小于λ₂的四分之一(约为97mm)。

这些结构的主要条件可表述如下：θ＝λ₁/4、L1＜θ，(L1+L2)≤a、a/2＜/λ₂/4。

通过对所述天线装置实施所述限制，则如图3和图4所示，采用两个天线装置15和16形成平衡型天线的情况下，其发射特性表现为在相对于天线振子15和16的延伸方向大致垂直的方向上出现其发射区域26。图3是表示将本实施例天线装置作为平衡型天线使用的工作状态的图。图4是表示图3所示的平衡型天线的方向性的图。

另一方面，在采用天线振子15形成非平衡型天线的情况下，则如图5和图6所示，发射区27大致出现在天线振子15的延伸方向上。图5是表示将本实施例的天线装置作为非平衡型天线使用时的工作状态的图。图6是表示图5所示的非平衡型天线的方向性的图。

以下详细说明当将天线振子15用作非平衡型天线的情况下，其发射区域27在天线振子15的延伸方向上出现的动作。在本实施例当中，作为非平衡型天线的动作，天线振子15并不直接接收电波而是由接地板14接收电波，被其接收信号激振的电流28与天线振子15一起共振。

另外，在形成非平衡型天线的天线振子15的将接地板14与天线振子15相对而设置的区域内，由于相互之间流过的电流的相位相反，所以该区域内出现难以产生发射特性的状况。所以，通过将天线振子15的物理长度L1设置为小于电长度θ，可以在接地板14的电流28被激振的区域内确保天线振子15的非相对区域。

进而，将接地板14的短边的一半的长度(a/2)设定为小于与使用的无线系统的频带宽度的最大频率对应的波长λ₂的四分之一。由此，当天线振子15设置于接地板14的一个短边时，天线振子15的由馈电部25至邻近的接地板14的长边的距离在使用频带宽度的所有频率内，都小于对应的波长的四分之一。

在使用频带宽度的所有频率内，所述的具有发射特性的天线振子15的非相对区域绕到接地板14的长边侧。于是，接地板14的长边被激振，在天线振子15的延伸方向上形成发射特性。

在此说明在将不适用于本实施例的天线振子15的物理长度L1设定为与电长度θ基本相同的120mm的情况下的作为非平衡型天线的特性。图7是表示图5所示的天线振子的长度大于接地板的短边的情况下的作为非平衡型天线的方向性的图。在此，将天线振子16的物理长度L2也设定为120mm。由于接地板短边a的二分之一为25mm，所以天线振子15相对接地板突出大致95mm。在这样的尺寸关系下，在天线振子15的延伸方向上不形成发射特性，且如图7所示，不能得到出“8”字特性。

进而，本实施例的移动无线设备中，壳体内仅天线振子15和16的部分比其他部分突出的形状有可能并不是理想的结构。所以，优选与接地板14的短边平行且成为一条直线而设置的两个天线振子15和16的物理长度L1和L2之和(L1+L2)小于接地板14的短边的长度a。另外，考虑到天线装置的发射特性，优选将两个天线振子15和16的物理长度L1和L2与接地板14的短边长度a同时设定。

如图8所示，通过所述实施例的平衡型天线与非平衡型天线，可形成方向性大致垂直相交的两个“8”字特性，通过开关电路23将其适当切换，则可有效降低天线装置的发射特性的方向性。即使不根据接收状态而改变移动无线设备的朝向，也可获得稳定的接收灵敏度。图8是将图4和图6的方向性重叠表示的图。

下面说明开关元件21和22的切换控制。如图2所示，信号检测部29与输出路径19相连接。信号检测部29判断由输出路径19输出的接收信号的状态，根据该判断结果输出控制开关元件21和22的闭合断开的开关控制信号30。通过开关控制信号30的输出信号来控制开关电路23，选择天线振子15和16的使用方式并决定天线装置的方向性，可以维持稳定的TV信号的接收信号电平。

作为采用由信号检测部29得到的检测信号的开关控制信号30的形成方法，可以是采用安装元件的硬件处理的方法、也可以是采用微处理器的软件处理方法或者是这些方法的混合。图9是说明硬件处理方法的本实施例的天线装置的开关控制信号的动作的框图。在图9中，信号检测部包括信号电平检测部45、比较器32、NOT运算器33和EX-OR运算器34。

信号电平检测部45检测由输出路径19输出的接收信号的信号电平。比较器32比较信号电平检测部45检测的检测信号31的电压与基准电压Vt。NOT运算器33将比较器32的比较结果进行取反处理。如图10和11所示，Ex-OR运算器34只在接收信号电平低时才形成切换开关电路23的连接状态的开关控制信号30。图10是表示本实施例的Ex-OR运算器34的动作的图。图11是表示本实施例的开关控制动作的图。

图12是说明硬件处理方法的本实施例的天线装置的其他开关控制信号的动作的框图。结构与图9相同的采用相同的标号，所以省略说明。在图12中的信号检测部包括信号电平检测部45、比较器32、NOT运算器33、JK双稳态多谐振荡器35和脉冲发生器36。

如图13所示，JK双稳态多谐振荡器35将NOT运算器33的输出信号输入到两个输入端口J和K，在两输入端口J和K被输入“0”的情况下维持输出状态，在被输入“1”的情况下将输出状态进行取反。脉冲发生器36发出控制JK双稳态多谐振荡器35的动作时机的脉冲。图13是表示本实施例的JK双稳态多谐振荡器35的动作的图。

图12所示的信号检测部与图9所示的信号检测部相同，进行图11所示的开关控制动作。即，只在接收信号电平低的情况下天线装置的平衡-非平衡的选择状态才被由初期状态取反。所以可一直维持接收信号电平高的状态。图12所示的信号检测部通过采用JK双稳态多谐振荡器35，可以与由脉冲发生器36得到的时钟脉冲同步。由此，通过将由脉冲发生器36得到的时钟脉冲设置为比检测信号31的反应速度慢，可以得到安定的开关控制动作。

另外，图14表示采用软件处理方法的本实施例的信号检测部。省略与图9构成相同且附以相同标号的说明。信号检测部包括信号电平检测部45、比较器32、解调器37和微处理器40。解调器37将来自输出路径19的信号解调并输出BER(误码率)信息39。解调器37也可以与设置于调谐器模块13的解调器(无图示)共用。微处理器40处理比较器32比较判断的接收信号电平信息38和由解调器37得到的BER信息39。图15是表示通过微处理器40的开关控制信号的动作的流程图。

图15的流程图中，首先读取接收信号电平信息38(S1)。接着判断接收信号电平信息38的状态(S2)。接收信号电平高的情况下(S2高)使开关电路23的连接状态维持原状，且再次读取接收信号电平(S1)。另一方面，如果接收信号电平低(S2低)则读取BER信息39(S3)。

如果BER的状态良好，即BER值较低(S4良好)，则维持开关电路23的连接状态且再次读取接收信号电平(S1)。另一方面，如果BER的状态不好，即BER的值较高(S4不良)，则切换开关电路23的连接状态(S5)。而且回复到读取接收信号电平的动作(S1)。如上所述，通过将开关电路23的切换判定分为根据接收信号电平信息的判定与根据BER信息的判定的两个阶段进行，可以省略不必要的处理并进行适当的切换。

还有，本实施例中说明了天线振子16的物理长度L2与天线振子15的物理长度L1相同的情况。但是，本发明并不限定于此，当天线振子15和16作为平衡型天线使用时只要能够确保所希望的方向性则物理长度L1和L2可以不同。

工业实用性

如上所述，本发明的天线装置及采用该天线装置的移动无线设备可以降低天线装置的发射特性的方向性，进而更可以提高采用该天线装置的移动无线设备的便利性。本天线装置作为诸如带有电视功能的移动电话的移动无线设备等用的天线装置是有实用价值的。本移动无线设备作为诸如带有电视功能的移动电话的移动无线设备等是有实用价值的。

Claims (5)

1.一种天线装置，其包括：

接地板；

与该接地板的一边平行设置的第一和第二天线振子；以及

开关电路，其选择通过第一馈电部将所述第一和第二天线振子连接且作为平衡型天线使用，或者选择通过第二馈电部将所述第一天线振子连接于所述接地板作为非平衡型天线且将所述第二天线振子作为无馈电元件，

其中，所述接地板大致为矩形，设置了所述第一和第二天线振子的所述接地板的一边为短边，

该短边长度为a，

长边长度为b，

与所述第一和第二天线振子的基本设定频率对应的波长为λ₁，

与所述第一和第二天线振子的使用频带宽度的最高频率对应的波长为λ₂，

所述第一和第二天线振子的电长度为θ，

所述第一天线振子的物理长度为L1，

所述第二天线振子的物理长度为L2，且满足

θ＝λ₁/4、L1＜θ、(L1+L2)≤a、a/2＜λ₂/4。

2.权利要求1所述的天线装置，其中，

将所述第一和第二天线振子作为所述平衡型天线使用时，构成为：

将所述第一天线振子与所述第二天线振子通过所述第一馈电部的一部分的第一电抗元件连接，同时设置与所述第一电抗元件结合形成所述第一馈电部的第二电抗元件，通过所述第一馈电部输出信号，

将所述第一天线振子作为所述非平衡型天线使用时，构成为将所述第一和第二电抗元件从所述第一天线振子分离，将所述第一天线振子通过所述第二馈电部连接于所述接地板，输出来自所述第二馈电部的信号。

3.权利要求2所示的天线装置，其中，

连接于所述第一天线振子的所述第一电抗元件一侧的端部与输出所述第二电抗元件的信号一侧的端部之间设置旁路导体，同时所述开关电路包括：第一开关元件，其将所述第一电抗元件或所述旁路导体选择性地连接于所述第一天线振子的端部；以及第二开关元件，其将所述第二电抗元件或所述旁路导体选择性连接于输出来自所述第二电抗元件的信号的输出路径。

4.权利要求1所述的天线装置，其中，

设置用于检测由所述平衡型天线或所述非平衡型天线输出的信号的信号检测部，使所述开关电路基于所述信号检测部的检测结果而工作。

5.一种移动无线设备，其中，

将权利要求1至权利要求4中任意一项所述的天线装置作为第一天线装置，且包括：

所述第一天线装置；

与所述第一天线装置进行信号的输入或输出的第一信号处理部；

与所述第一天线装置的使用频带宽度不同的第二天线装置；以及

与所述第二天线装置进行信号的输入或输出的第二信号处理部。

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