CN102656744A

CN102656744A - 天线构造及其便携式无线电通信设备

Info

Publication number: CN102656744A
Application number: CN2009801630000A
Authority: CN
Inventors: 安德烈·凯科宁; 彼得·林德伯格; 斯特凡·伊姆舍尔
Original assignee: Laird Technologies Inc
Current assignee: Laird Technologies AB; Laird Technologies Inc
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2012-09-05
Also published as: US20120231860A1; WO2011072740A1

Abstract

本发明涉及便携式无线电通信设备的天线构造，该天线构造包括至少第一辐射元件（1；41）和接地面装置（2）。天线构造包括第一导体（3；21；22；31），所述第一导体在第一点通过高通滤波装置（4）电连接到接地面装置，并且在第一端是开放式的，并且第一导体的第二端连接到FM接收器或FM发送器（5）。

Description

天线构造及其便携式无线电通信设备

技术领域

本发明涉及天线构造。本发明更具体地涉及便携式无线电通信设备的天线构造。

背景技术

诸如移动电话和类似设备的便携式无线电通信设备的趋势是提供具有覆盖例如FM无线电、GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS 2100MHz、GPS、BT和WLAN 2.4GHz的多频带覆盖范围的设备。例如移动电话中的有限的可用空间使天线的设计受到了限制。因而本领域中存在持续的动力来针对例如天线构造有效地利用便携式无线电通信设备中的可用空间。

发明内容

天线构造的带宽随着接地面装置的长度而变化。在现代蜂窝电话中的接地面装置的通常长度是大约100mm。该长度由许多因素设定。这些因素包括例如用于操作移动设备的舒适长度，即移动设备应该适当地处在用户的手掌中，针对移动设备中的电子组件具有足够的位置。

不幸的是，频带2GHz的带宽针对接地面装置的大约100mm的长度具有带宽最小值。

通过在天线构造的辐射元件所位于的一端的相反端处为接地面装置设置陷波器，可以调整如由辐射元件所感知的接地面装置的电长度，由此增加天线构造的带宽。

增加天线构造的带宽的另选方式是为天线构造的辐射元件设置寄生辐射元件。

本发明的一个目的是利用可用的导体提供具有更多频带覆盖范围的天线构造。

该目的等是根据本发明的一个方面由一种便携式无线电通信设备的天线构造实现，该天线构造包括至少第一辐射元件和接地面装置，其中天线构造包括第一导体，该第一导体在第一点通过高通滤波装置电连接到接地面装置，并且在第一端是开放式的，并且第一导体的第二端连接到FM接收器或FM发送器。按照这种方式，可以以有效的方式利用可用导体，还为覆盖例如GSM1800-1900的天线构造提供FM覆盖范围。

根据本发明的优选方面，天线构造设置在接地面装置的第一端处，并且天线构造包括设置在接地面装置的第二端处的陷波器，其中，该第二端与接地面装置的第一端相反地定位，并且陷波器包括第一导体，并且该陷波器在大致的朝向接地面装置的第一端的方向上延伸。

置于天线辐射装置的相反端处并且连接到接地面的陷波器将缩短接地面装置的电长度，使得如由天线辐射元件所感知的接地面装置的电长度针对某特定频率在带宽和接地面装置的长度之间的关系中不等于最小值。因而，增加了带宽。

有利地，所述第一导体的开放端在离接地面装置的第一端为波长的一半处终止。按照该方式，不仅可以避免带宽最小值，而且获得带宽最大值。

优选地，第一辐射元件被配置为在至少1800-1900MHz处发送和接收RF信号，并且还优选地，第一导体在第一开放端和第一点之间具有1800-1900MHz的波长的四分之一的电长度。

针对改善的陷波器，陷波器优选地包括第二导体，第二导体在第一端电连接到第一导体的第二端，并在第二端是开放式的，并且第二导体在大致的朝向接地面装置的第一端的方向上延伸，并且第一导体和第二导体的开放端位于接地面装置的相反侧。

通过提供第一导体作为置于接地面装置上的导线，提供了便宜并且鲁棒的解决方案。

有利地，FM接收器或FM发送器是FM收发器。

针对改善的FM操作，FM接收器优选地通过FM匹配装置连接到第二导体的第二端。

FM匹配装置有利地是接地感应器，并且高通滤波装置有利地是电容器。

根据本发明的优选方面，天线构造包括寄生辐射元件，该寄生辐射元件包括第一导体。

第一辐射元件优选地被配置为在至少850-900MHz处发送和接收RF信号，并且第一导体有利地在第一开放端和第一点之间具有850-900MHz的波长的四分之一的电长度。

为了有效地利用可用空间以及改善的带宽，寄生辐射元件优选地沿接地面装置的至少一侧边缘设置。

针对FM天线的提高的效率，第一导体有利地大致沿接地面装置的整个第二边缘设置。

根据对本发明的实施方式的以下详细描述，本发明的更多特征及其优点将是明显的。

附图说明

根据本文下面给出的对本发明实施方式的详细描述和附图，将更充分地理解本发明，这些实施方式和附图仅以例示的方式给出，因而对本发明不是限制性的。

图1是根据本发明的第一实施方式的天线构造的示意图。

图2是根据本发明的第二实施方式的天线构造的示意图。

图3是根据本发明的第三实施方式的天线构造的示意图。

图4是根据本发明的第四实施方式的天线构造的示意图。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明而非限制的目的，阐述诸如特定技术和应用的具体细节以提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员明显的是，本发明可以在脱离这些具体细节的其他实施方式中实践。在其他情况下，省略对公知方法和装置的详细描述以不利用不必要的细节来模糊对本发明的描述。

现在将参照图1描述根据本发明第一实施方式的便携式无线电通信设备的天线构造。

诸如移动电话之类的便携式无线电通信设备的天线构造的带宽对于接地面装置的取决于设计频率的某些特定长度具有最小值。针对频率2GHz，大概与新的第三代标准对应，该长度是大约100mm。不幸的是，这也是移动通信设备的通常长度，并因此辐射器件（为了在频带中接收和发送的RF信号而设置，即，天线）所经历的接地面接近2GHz。

出于无线电信号发送的目的，防止例如移动电话在特定长度处展现出带宽最小长度的方式是引入所谓陷波器（wave trap），以缩短其接地面的长度而不与带宽最小长度一致。但是，在移动通信设备中，集成度已经非常高并且其每平方毫米时常由电子产品占据。因此，延伸或缩短接地面的实际长度是不可行的。

天线构造包括第一辐射元件1、接地面装置2和陷波器3。

第一辐射元件1置于接地面装置2的第一端处。陷波器3置于接地面装置2的第二端处，其中接地面装置2的第二端定位为与其第一端相反。天线构造设置在诸如移动电话之类的便携式无线电通信设备中。

第一辐射元件1可以完全地设置在接地面装置2上、部分地设置在接地面装置2上或设置在接地面装置2的侧面，在该实施方式中是完全地置于接地面装置上。此外，第一辐射元件可以被设置为PIFA、IFA、L天线、半环形、单极或在接地面中感应出辐射电流的任何其他天线构造，在该实施方式中被设置为PIFA。第一辐射元件通常提供多个频带覆盖范围，在该实施方式中至少覆盖HB GSM（1800-1900MHz）。接地面装置最经常被设置为便携式无线电通信设备的印刷电路板（未示出）的一部分，但也可以由诸如专用接地面之类的其他装置来提供。在该实施方式中，接地面装置被设置为印刷电路板的一部分。

陷波器包括第一导体3，其在第一点通过高通滤波装置4连接到接地面装置2，并且在第一端是开放式的。到接地面装置2的连接靠近接地面装置2的边缘，并且陷波器朝向在接地面装置2的第一端处的第一辐射元件1延伸。在该实施方式HB GSM中，第一导体3的开放的第一端在离接地面装置的第一边缘为第一辐射元件1的工作频率的波长的一半的距离8处终止。按照这种方式，与没有陷波器的情况下通常展现的最小带宽相反，针对该天线构造实现该工作频率的最大带宽。在该实施方式中陷波器被配置为使HB GSM的带宽最大化。第一导体3在第一点和第一端之间具有为第一辐射元件1的希望的工作频率的波长的四分之一的电长度7。按照该方式在第一开放端处实现高阻抗接口，由此停止在陷波区域中由理想工作频率感应的电流流动，使RF场与便携式无线电通信设备的通常扬声器区域隔离，这例如提高了便携式无线电通信设备的HAC（助听兼容性）。

高通滤波装置4优选地被设置为电容器，在该实施方式中为5pF电容器，它使HB GSM接地并阻挡FM频率。

通过将第一导体3的第二端连接到FM接收器或发送器5来设置对用于同时FM通信的第一导体3的利用。FM接收器或发送器5优选地通过FM匹配装置6连接到第一导体3的第二端，FM匹配装置6优选地被设置为接地感应器，在该实施方式中为390200?nH感应器。FM接收器或发送器5另选地为FM收发器。

第一导体3优选地被设置为导线。导线优选地在接地面装置的侧面在朝向接地面装置的第一端的方向上延伸。如果导线和接地面装置之间的间隙填充电介质，则可以缩短导线的长度。这可以影响电阻抗，但接着这进而可以通过调整导线和接地面装置之间的间隔而修正。可以在移动设备的壳体中或在任何其他方便的位置处方便地设置导线。

陷波器优选地在它沿接地面装置的一侧朝向第一辐射装置进一步延伸之前沿接地面装置的第二端延伸一部分。这使它可以具有四分之一波长长度的陷波器，陷波器沿接地面装置的这一侧延伸比四分之一波长短的长度。优选地，导体大致沿接地面装置的整个第二边缘的延伸。这提高了FM天线的效率。

应该提及的是，电流仍在陷波器的开放端之下的接地面装置中流动。在陷波器的开放端处存在电流最小值，并在导体的第一点处在陷波器和接地面装置的连接处存在电流最大值。但是，在开放端之下的接地面中的电流与陷波器中的电流相比处于差动模式，因此并不辐射。

尽管已经将天线构造描述为具有起到天线构造的主天线作用的第一辐射元件，但天线构造可以另选地包括用于提供希望的工作频率的多个辐射元件。

现在参照图2描述根据本发明第二实施方式的便携式无线电通信设备的天线构造。除了下面的内容，本发明第二实施方式与上述第一实施方式相同。

陷波器包括第一导体21和第二导体22，每个导体在第二端通过高通滤波装置4连接到接地面装置2，并在第一端是开放式的。第一导体21和第二导体22位于接地面装置的相反侧，由此更有效地阻挡接地面装置的陷波区域。

现在参照图3描述根据本发明第三实施方式的便携式无线电通信设备的天线构造。

天线构造包括第一辐射元件1、接地面装置2和第一导体31（在该实施方式中为寄生辐射元件31）。

第一辐射元件1位于接地面装置2的第一端处。寄生辐射元件31位于接地面装置2的第二端处，其中接地面装置2的第二端定位为与其第一端相反。天线构造设置在诸如移动电话之类的便携式无线电通信设备中。

第一辐射元件1可以完全地设置在接地面装置2上，部分地设置在接地面装置2上，或设置在接地面装置2的侧面，在该实施方式中是完全地置于接地面装置上。此外，第一辐射元件可以被设置为PIFA、IFA、L天线、半环形、单极或在接地面中感应出辐射电流的任何其他天线构造，在该实施方式中被设置为PIFA。第一辐射元件通常提供多个频带覆盖范围，在该实施方式中至少覆盖LB GSM（850-900MHz）。接地面装置最经常被设置为便携式无线电通信设备的印刷电路板（未示出）的一部分，但也可以由诸如专用接地面之类的其他装置来提供。在该实施方式中，接地面装置被设置为印刷电路板的一部分。

寄生辐射元件31在第一点通过高通滤波装置4连接到接地面装置2，并且在第一端为开放式的。到接地面装置2的连接靠近接地面装置2的边缘，并且寄生辐射元件31朝向在接地面装置2的第一端处的第一辐射元件1延伸。在该实施方式LB GSM中，寄生辐射元件31在第一点和第一端之间具有为第一辐射元件1的希望的工作频率的波长的四分之一的电长度。

高通滤波装置4优选地被设置为电容器，在该实施方式中为10pF电容器，其使LB GSM接地并阻挡FM频率。

通过将寄生辐射元件31第二端连接到FM接收器或发送器5来设置对用于同时FM通信的寄生辐射元件31的利用。FM接收器或发送器5优选地通过FM匹配装置6连接到寄生辐射元件31的第二端，FM匹配装置6优选地被设置为接地感应器，在该实施方式中为200nH感应器。FM接收器或发送器5另选地为FM收发器。

寄生辐射元件31优选地被设置为导线。导线优选地在接地面装置的侧面在朝向接地面装置的第一端的方向上延伸。如果导线和接地面装置之间的空隙填充电介质，则可以缩短导线的长度。这可以影响电阻抗，但接着这进而可以通过调整导线和接地面装置之间的间隔而修正。可以在移动设备的壳体中或在任何其他方便的位置处方便地设置导线。

寄生辐射元件31优选地在它沿接地面装置的一侧朝向第一辐射装置进一步延伸之前沿接地面装置的第二端延伸一部分。这使它可以具有四分之一波长长度的寄生辐射元件，寄生辐射元件沿接地面装置的这一侧延迟比四分之一波长短的长度。优选地，导体大致沿接地面装置的整个第二边缘延伸。这提高了FM天线的效率。

现在参照图4描述根据本发明第四实施方式的便携式无线电通信设备的天线构造。除了下面的内容，本发明第四实施方式与上述第三实施方式相同。第一辐射元件41位于接地面装置2的与寄生辐射元件31相同的一端。

显然，本发明可以按照多种方式变化。这样的变化不被认为是脱离了本发明的范围。如对本领域技术人员明显的是，所有这样的修改旨在被包括在所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种便携式无线电通信设备的天线构造，该天线构造包括至少第一辐射元件（1；41）和接地面装置（2），

其特征在于

-所述天线构造包括第一导体（3；21；22；31），所述第一导体在第一点通过高通滤波装置（4）电连接到所述接地面装置，并且在第一端是开放式的；并且

-所述第一导体的第二端连接到FM接收器（5）或FM发送器（5）。

2.根据权利要求1所述的天线构造，其中，所述天线构造设置在所述接地面装置的第一端处，并且所述天线构造包括设置在所述接地面装置的第二端处的陷波器，其中，所述第二端与所述接地面装置的所述第一端相反地定位，并且所述陷波器包括所述第一导体（3；21；22），并且所述陷波器在大致的朝向所述接地面装置的所述第一端的方向上延伸。

3.根据权利要求1或2所述的天线构造，其中，所述至少第一辐射元件被配置为在至少1800-1900MHz处发送和接收RF信号。

4.根据权利要求2或依据权利要求2的权利要求3所述的天线构造，其中，所述第一导体的所述第一开放端在离所述接地面装置的所述第一端为所述第一辐射元件的工作频率的波长的一半处终止。

5.根据权利要求3或依据权利要求3的权利要求4所述的天线构造，其中，所述第一导体在所述第一点和所述第一端之间具有1800-1900MHz的波长的四分之一的电长度。

6.根据权利要求2至5中任意一项所述的天线构造，其中，

-所述陷波器包括第二导体（22），所述第二导体在第一端电连接到所述第一导体的所述第二端，并在第二端是开放式的，并且所述第二导体在大致的朝向所述接地面装置的所述第一端的方向上延伸，并且

-所述第一导体和第二导体的所述开放端位于所述接地面装置的相反侧。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的天线构造，其中，所述第一导体是置于所述接地面装置上的导线。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的天线构造，其中，所述FM接收器或FM发送器是FM收发器。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的天线构造，其中，所述FM接收器、FM发送器或FM收发器通过FM匹配装置（6）连接到所述第一导体的所述第二端。

10.根据权利要求9所述的天线构造，其中，所述FM匹配装置（6）是接地感应器。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的天线构造，其中，所述高通滤波装置（4）是电容器。

12.根据权利要求1所述的天线构造，其中，所述天线构造包括：

-寄生辐射元件，所述寄生辐射元件包括所述第一导体（31）。

13.根据权利要求1或12所述的天线构造，其中，所述至少第一辐射元件被配置为在至少850-900MHz处发送和接收RF信号。

14.根据权利要求13所述的天线构造，其中，所述第一导体在所述第一点和所述第一端之间具有850-900MHz的波长的四分之一的电长度。

15.根据权利要求12至14中任意一项所述的天线构造，其中，所述寄生辐射元件沿所述接地面装置的至少一侧边缘设置。

16.根据权利要求1至15中任意一项所述的天线构造，其中，所述第一导体至少大致沿所述接地面装置的整个第二边缘设置。