CN1173432C - 天线***中用于连接到接地装置的接地延伸结构,和具有这种接地结构的天线***和移动天线装置 - Google Patents

Abstract

在将要工作在一个或者多个频带内的一个无线通信装置中的一个天线***的可延伸接地结构。这个接地结构包括支撑装置(1)，例如，一个滑动的或者可翻盖的部分，上面承载导电的接地延伸装置(4)。这个支撑装置具有用于滑动地或者可旋转地将接地延伸装置连接到无线通信装置的固定装置(5)，其中接地延伸装置被调节成在至少所述第一频率进行辐射，并且被调节成连接到，例如通过容性的方法，位于与所述第一边缘相邻的无线通信装置中的主接地装置。当被延伸时，可延伸接地装置提供改进的增益并且减少了SAR。

Description

天线***中用于连接到接地装置的接地延伸结构，和 具有这种接地结构的天线***和移动无线装置

本发明涉及一个无线通信装置，例如一个手提便携式电话中的一个凸出或者可扩展的结构。这个可扩展结构形成了无线通信装置的一个天线***的一部分。这样一个可扩展结构包括一个可移动的，并且优选是一个不导电的支撑装置和被所述支撑装置所支撑的导电装置。特别地，这个支撑装置可以是一个手提便携式电话的一个可折叠或者可滑动的外壳部分。

在现代移动无线通信装置中，例如手提便携式移动电话中，需要提供一个有效的天线***，这个天线***能够满足体积小巧紧凑，容易携带和使用，辐射分布特性或者方向性，在待机和交谈(通信)模式中的可操作性，多个通信***中的可操作性，天线空间分集等等的要求。这个要求将根据这个装置将工作在其中的一个被选择无线通信***环境而变化。例如，预定频带，带宽，和***结构或者基础设施结构将限制这个天线***的性能并且提出这个天线***的要求。

一般，一个移动电话包括用于安装一个天线以及控制和无线频率电路结构的一个主机壳。这个主机壳中也可以安装通信输入装置，例如，一个麦克风或者一个键盘垫和通信输出装置，例如，一个扬声器或者一个图形显示器。当然，考虑到一个人在一个移动无线通信装置中所包括的许多目的，这个输入和输出装置可能会处理各种输入和输出量。在这个无线通信装置是手持式或者靠近用户身体的一部分的一个地方时，就存在屏蔽从和到这个装置的辐射的问题和这个装置工作环境中影响例如天线部件的谐振频率和阻抗等这种因素的、不可控制的变化等问题。另一个不希望出现的效果是，天线***的辐射被用户身体所吸收了。如果无线通信装置是直接从一个通信终端，例如一个静止的或者便携式计算机来工作的，也会出现类似类型的问题。

在设计需要被安装到一个无线通信装置上或者安装在无线通信装置中的一个有效天线***时，还存在其它问题，特别是当这个装置相对于它将工作的频带的一个波长来说，其大小较短时。实际上，工作在大约800和900MHz的两个通用电话***，其波长分别是38cm和33cm。有一个共同的目的是将天线***安排成能够包括其纵向尺寸大约是二分之一波长的一个偶极子类型天线。最普遍的，电话机壳的一部分或者至少电话机壳的一个导电内表面组成了天线***的一个地平面装置。更长的天线***可能是有利的。如果天线部件中的至少某些部分是，例如折叠的或者螺旋的或者其形状是弯曲的，但是其电长度达到了希望值，也可以获得物理尺寸上较小的天线***。

如果无线通信装置是一个手持式的，被手持的这个装置的一个合适的纵向长度大约等于手的长度，即10cm的数量级。如果这个装置也执行一个电话接收器的功能，那么在使用期间，它应延伸到能够大约在用户的耳朵和嘴之间，即最佳的长度是稍微比10cm长一点。

这些和其它限制和希望形成了对一个移动无线通信装置，例如一个移动电话的要求。现有技术进行了许多尝试来提供满足这些要求的有效天线。其结果总是考虑各方面情况后针对某一特别选择的情况进行优化，因为不可能获得一个稳定不变的和理想的天线环境。

下面简短地描述两个现有技术的天线***，它们形成了通过本发明而获得改进的基础。更进一步，现有技术的装置在这里被用作参考。

美国专利号No.4,868,576公开了一个便携式蜂窝电话的一第一现有技术天线***，并且包括一个四分之一波长接地辐射器和经过电容耦合到一个可扩展二分之一波长辐射器的一个螺旋线圈。这个可扩展辐射器包括一个其直径较小的紧绕线圈。这个接地辐射器包括从螺旋线圈的一个馈电点垂直延伸的、形状弯曲的导体。这个接地辐射器和螺旋线圈经过一个馈电传输线连接到这个装置中的双工电路结构。这里所公开的天线***被用于改善一个小尺寸便携式无线的无线功能，并且抑制手感应而产生的辐射损失。

美国专利号No.5,554,996公开了一个便携式蜂窝电话的第二现有技术天线***。这个电话包括一个主机壳和可折叠的翻盖，在一个电话呼叫期间，这个可折叠翻盖可以从主机壳延伸出去以使这个翻盖的一端通过枢轴连接到主机壳，其另一端位于靠近谈话位置的用户嘴的附近。因为这个原因，这个翻盖包括语音拾取装置是有利的。这个天线***包括在主机壳的一端具有固定和可滑动部分的一第一天线和在这个翻盖连接到主机壳的另一个端的一第二天线。这个第二天线具有两个部分：在主机壳中的一个馈电部分，和在翻盖中的一个寄生辐射器部分。第一和第二天线是为了给这个电话提供天线分集。这意味着第一和第二天线是相互独立地进行工作的，并且在电话中的电路结构选择从在一给定时刻提供了最佳信号的天线出来的一个信号。

在现有技术中，有几个其它手持便携式无线电话，手持便携式无线电话包括当电话没有***作时覆盖了键盘的一个可翻转部分，并且当一个用户希望操作这个键盘或者希望应答一个来呼时这个可翻转部分可以从这个键盘部分移开。在专利和出版的专利申请，例如US 5,561,436(Phillips)，US 5,337,061(Pye)，US 5,561,437(Phillips等人)，US 5,014,346(Phillips等人)，US 5,649,306(Vannatta等人)，US 5,572,223(Phillips等人)，US 5,542,106(Krenz等人)，US 5,508,709(Krenz等人)，WO 97/23016(高通通信公司)，和WO 97/26713(爱立信公司)中，公开了这样一个结构。市场上能够买到的手持便携式无线电话上也有用作类似于上面所提到的翻盖部分的一个可移动盖的一个可滑动部分。

包括翻盖的某些电话具有一个双天线分集功能，其中一个天线位于电话体中较上面的部分，而另一个位于通过枢轴连接到电话体中较下面部分的一个可翻转部分中。其它的电话具有一个主天线部件，这个主天线部件在被固定在电话的较下面部分的可翻转部分中，或者非常紧地连接到这个可翻转部分。在所公开的或者已知的结构中，天线被连接到电话的电路结构(热线)，并且电话主体的一部分用作一个地平面或者接地装置。一个通常的问题是当被折叠在一起时，使用集成在可翻转部分中的热线天线部件来获得一个满意的天线性能。因为需要实现双频带和多频带的操作性，例如GSM和PCN，这变得越来越困难了。

但是，尽管现有技术进行了很多努力来在可移动键盘盖中提供分集或者主天线部件，也没有公开的装置或者已知的装置能够提供这个可能性，或者提供在可移动盖中安排一个被改进的接地装置的任何装置。

这样，本发明的一个目的是改进具有至少一个可扩展部分的一个天线***中的天线性能。在具有包括一个接地部分，在一端的一个馈电天线部件和在另一端的一个可扩展部分的一个主机壳的一个装置中，本发明所提供的改进特别有效。一个具体的目的是减少在所用无线通信装置的主体上感应的电流的负面影响。另一个具体的目的是提供使SAR最小的一个装置。另一个目的是提供在多于一个频带中进行工作的可工作性。

根据本发明的一个***或者装置可以达到这些目的和进一步的其它目的。一个无线通信装置的接地部分的这个发明性的扩展性增强了天线的性能。本发明提供了改善天线性能参数的优点，这些天线性能参数是例如VSWR，天线增益，SAR限制(单位吸收率)，和对屏蔽，以及手感应的辐射损失或者其它损失的不敏感度。从属权利要求中列举了本发明为获得上述目的所进行的各种改进。在本发明中，可以替代地采用几个不同类型的接地结构，从下面的详细描述中，对这些不同类型的接地结构将会更清楚。

根据本发明，提供了一种将要在至少一第一频带中工作的一个无线通信装置中的一个天线***的接地延伸结构，所述接地延伸结构包括：支撑装置，具有至少第一和第二相对的边缘或者端，被所述支撑装置支撑的导电接地延伸部件，所述支撑装置，具有适于定位所述支撑装置以使至少所述第一和第二边缘分别与一个无线通信装置的一个主接地装置相邻并且与主接地装置隔开的固定装置，所述接地延伸部件在所述第一和第二边缘之间延伸，所述接地延伸部件适于在所述第一频带内进行辐射，所述接地延伸部件适于连接到所述主接地装置，以与所述第一边缘相邻。

最好，其中所述支撑装置至少部分是非导电的。

最好，其中所述接地延伸部件部分地与所述第一边缘平行延伸。

根据本发明，提供了一种无线通信装置的天线***，包括一个主接地装置，至少一个热主天线部件，和根据本发明的一个接地延伸部件。

根据本发明，提供了一种无线通信装置的天线***，包括：主接地装置，具有相对的上端和下端；主天线装置，在所述上端；可移动的、可延伸的接地延伸部件，特别地，在所述下端具有根据本发明的一个结构，所述可延伸接地装置，电连接到所述主接地装置。

最好，其中所述主接地装置和所述主天线装置由平衡不平衡转换器装置互联。

根据本发明，提供了一种无线通信装置，特别地包括根据本发明的一个天线***，包括：一个机壳，具有第一和第二相对端，无线收发器电路结构，具有热和地信号连接，一个主接地装置，连接到所述地信号连接，一个天线部件，在与所述第一端相邻的地方连接到所述热信号连接，其特征是一个接地延伸部件，特别地是根据本发明的一个结构，连接到所述地信号连接，所述接地延伸部件，被安排成相对所述主接地装置来说是可移动的。

最好，其中所述主天线部件和所述主接地装置中的至少一个分别电连接到所述热和地信号连接。

最好，其中所述主接地装置和所述接地延伸部件包括平行延伸以提供容性装置的部分。

最好，其中所述接地延伸部件和所述机壳包括用于旋转地将它们自己连接的装置。

优选地，可延伸接地装置通过电容连接到在具有一个升高电压的位置上的接地装置。这样，应注意，在一个无线装置中的一个接地导体的本地电压电势在一个RF信号的意义上就不必要地是恒定的并且等于0伏。相反，这里所提到的接地装置是基本上连接到无线收发器电路结构的信号地的一个导电部分。一般，天线馈电电路结构在一个天线馈电点通过一个热连接和一个接地或者公共连接连接到这个天线。如果需要的话，在这个天线和这个馈电电路结构之间安排一个阻抗匹配接口。

在本发明***中，有将热和接地部件互联的一个平衡不平衡转换器装置是有利的。

在这个公开中，应理解，本发明的天线***是能够用于发送和/或者接收无线信号的。即使这里使用了一个术语来表示一个特定的信号方向，应理解，这样一个情形覆盖了这个信号方向，和/或者，如果可以应用的话，也覆盖了其反方向。

应注意，没有必要按照真实的比例和尺寸来画这些图，而是仅仅是为了提供和便于理解本发明，以便一个技术人员能够应用本发明。

图1显示了本发明的一个实施方式的原理，其中一个印刷电路板，一个螺旋，一个可延伸的接地装置，和一个可延伸的天线棒被包括在一个移动电话的一个天线***中。

图2显示了本发明的一第二实施方式的原理，其中一个印刷电路板，一个凸天线和一个凸接地装置被包括在一个移动电话的一个天线***中。

图3使用图形显示了具有根据本发明的接地装置的一个无线通信装置，它包括一个主天线，主接地装置，和在相对主接地装置的可延伸位置的一个可延伸接地延伸装置。

图4使用图形显示了具有双导体接地装置并且一般与图3的装置类似的一个双频带装置。

图5显示了根据本发明的一个移动电话的一个实施方式，其中在一个主机壳上的一端上提供了一个向外延伸的天线部件，在其另一端上提供了一个可延伸的接地装置。

图6显示了具有一第二实施方式中双导体接地装置、并且一般与图5的接地装置类似的一个双频带装置。

图7显示了具有一第三实施方式中环形导体接地装置、并且一般与图5的接地装置类似的一个装置。

图8显示了具有一第四实施方式中的一个螺旋和直导体接地装置、并且一般与图5的接地装置类似的一个装置。

图9使用图形显示了具有根据本发明的接地装置的一个无线通信装置，它包括一个主天线，主接地装置，和在相对主接地装置的可延伸位置的两个可延伸接地延伸装置。

图10和11显示了具有本发明的可延伸接地装置的其它可能变化的移动电话。它在电气上与图5的移动电话类似，但是在机械上与它们不同。

在后附的图中，不同图中相应的部分可能有相同的标号，当它们具有相同的或者类似的功能时。

在图1中，使用图形显示了在一个手持便携式无线电话中一个天线***的各种不同辐射部件。首先，在这个实施方式中有4个辐射部件，一个螺旋天线部件A，一个可伸缩的棒天线部件A′，一个辐射主接地部件B，和一个接地延伸部件B′。本发明不特别涉及天线部件A和A′，它们可能替代地有任何合适的热线馈电天线结构，例如，仅一个螺旋部件。

在本发明中特别重要的是接地部件包括两个部分，具有为了简单用一个导电片102显示的一个导体图案的一个印刷电路板101，和包括在其上具有一个导体106的一个支撑105的一个可折叠延伸部分。这个部件A和A′由包括在印刷电路板上的电路结构(没有显示)经过一个馈电点104，从一个热线来进行馈电。接地部件B和B′经过也连接到所述电路结构的一个接地点103，由一个接地线来进行馈电。在这个示例中，部件B和B′之间的耦合是容性的。但是，它也可以是感性的，或者甚至是导电的。

在图1的优选实施方式中，辐射部件A和B的电长度大约是一个波长的四分之一，部件B′的电长度是二分之一波长。部件A′优选是半波长。接地延伸部件B′重新分配电话的接地的辐射，并且改善了辐射图案和减少了SAR。

图2的实施方式与图1的实施方式类似，但是为了举例的目的，仅包括一个热天线部件A，并且接地部件B和B′被安排的角度基本上比图1中的角度大。

这里的接地部件也包括两个部分，具有用一个导电片202显示的一个导体图案的一个印刷电路板201，和一个包括一个支撑205的突出的延伸部分，该支撑自身组成一个导体106。虽然这个部件A由包括在印刷电路板上的电路结构(没有显示)经过一个馈电点204，从一个热线来进行馈电，接地部件B和B′经过也连接到所述电路结构的一个接地点103，由一个接地线来进行馈电。部件B和B′之间的耦合是导电的。但是，替代地，它也可以是非导电的。

在这个优选实施方式中，辐射部件A的电长度可以是在例如四分之一和二分之一波长之间的范围内的任何一个合适的值，优选地，最好是所述范围中较大的值。部件B和B′一起的电长度大约优选比四分之一波长长。优选地，部件A的电长度被选择为上述范围中较大值的任何一个合适的电长度，或者更长。接地延伸部件B和B′的一个重要特征是它们一起重新分配电话接地的辐射，并且改善了辐射图案和减少了SAR。

图3描述了一个无线通信装置，例如一个移动电话或者一个膝上计算机的安装。PCB1通常被屏蔽，其屏蔽区域连接到天线的馈电点的一端。天线2在馈电点3可能会有一个匹配电路(没有显示)。标准天线2可能是一个螺旋，一个振动簧片，一个弯曲的或者它的任何组合。在馈电点3的装置4的另一端或对面，另一个天线部分6与天线部分6的一端4有电连接。天线部分的另一端7离被屏蔽区域1的距离比天线部分的一端5离被屏蔽区域1的距离远。

图4描述了与图1类似的一个结构，它具有两个天线部分，以用于一个双频带谐振的应用。在这个实施方式中，一个天线部分6被调谐到一个频率，并且另一个天线部分9被调谐到另一个频率。这两个均被连接到装置1的屏蔽接地区域。

图5描述了具有一个公共翻盖部分的一个移动电话。这个翻盖部分被折叠到这个装置时，对键盘进行了机械屏蔽，并且处于打开位置时加长了电话。进一步，它对语音传输来说具有一个麦克风功能或者空气信道。天线部分6连接到装置1的屏蔽区域，而没有电流连接，根据图1。因为耦合不需要一个电流连接，就不需要具有一个集成触点的特殊枢轴。

图6描述了在端5到端8有电流(导电)连接的两个弯曲形状的一个双频带馈电结构。

图7描述了其中两个弯曲形状在其端58和端710连接的一个双频带馈电结构。现在，它成为一个环形结构。

图8描述了其中天线部分6是一个螺旋的，或者一个其形状为圆柱的振动簧片9的一个双频带馈电结构。

图9描述了其中部分6和部分9具有类似的电长度，并且这两个从端7到8以一个串联的结构被电磁连接在一起的一单频带应用。

图10和11显示了替代的实施方式，其中可延伸的部分是分别位于沿一个电话的纵向轴的一端的、和位于一个电话的一个角落的一个可旋转腿的一个窄的滑动部分。

应指出，上述实施方式仅是如何应用本发明的示例。特别地，对一个技术人员很明显，可以组合不同实施方式的不同特征来形成在本发明的范围内的其它变化。

Claims (24)

1.将要在至少一第一频带中工作的一个无线通信装置中的一个天线***的接地延伸结构，所述接地延伸结构包括：

-支撑装置(1)，具有至少第一(2)和第二(3)相对的边缘或者端，

-被所述支撑装置支撑的导电接地延伸部件(4)，

-所述支撑装置，具有用于定位所述支撑装置以使至少所述第一和第二边缘分别与一个无线通信装置的一个主接地装置相邻并且与主接地装置隔开的固定装置，

-所述接地延伸部件在所述第一和第二边缘之间延伸，

-所述接地延伸部件被安排成在所述第一频带内进行辐射，

-所述接地延伸部件被安排成连接到所述主接地装置，以与所述第一边缘相邻。

2.如权利要求1的结构，其中所述接地延伸部件被安排成与所述主接地装置通过非导电方式连接在一起。

3.如前述权利要求中任何一个的结构，其中所述接地延伸部件被安排成与所述主接地装置通过电容方式连接在一起。

4.如权利要求1的结构，其中所述固定装置(5)被安排成机械地将相邻的所述支撑装置连接到所述主接地装置。

5.如权利要求1的结构，其中相对所述无线通信装置来说，至少所述第二边缘是可移动的。

6.如权利要求1的结构，其中所述固定装置(5)被安排成可移动地连接所述支撑装置。

7.如权利要求1的结构，其中所述接地延伸部件自己组成了所述支撑装置。

8.如权利要求1的结构，其中所述支撑装置至少部分是非导电的。

9.如权利要求1的结构，其中所述接地延伸部件包括至少一个导体，这至少一个导体包括其几何形状为从包括螺旋、弯曲的棒、片和环中选择出的一个部件。

10.如权利要求1的结构，其中所述接地延伸部件至少在一个频率处进行谐振。

11.如权利要求1的结构，其中所述接地延伸部件容性耦合到所述接地装置。

12.如权利要求1的结构，其中所述接地延伸部件部分地与所述第一边缘平行延伸。

13.如权利要求1的结构，其中所述接地延伸部件包括分别在所述第一和第二频带内谐振的第一和第二导体，所述第一和第二频带包括具有比例为1∶2的频率。

14.如权利要求1的结构，其中所述接地延伸部件的电长度为二分之一波长。

15.如权利要求1的结构，其中所述接地延伸部件的电长度为四分之一波长。

16.如权利要求1的结构，其中所述接地延伸部件被安排成连接到所述主接地装置的一个边缘。

17.一种无线通信装置的天线***，包括一个主接地装置，至少一个热主天线部件，和根据权利要求1的一个接地延伸部件。

18.无线通信装置，包括如权利要求17的一个天线***，包括：

-一个机壳，具有第一和第二相对端，

-无线收发器电路结构，具有热和地信号连接，

-一个主接地装置，连接到所述地信号连接，

-一个天线部件，在与所述第一端相邻的地方连接到所述热信号连接，

其特征是

-根据权利要求1的一个接地延伸部件，连接到所述地信号连接，

-所述接地延伸部件，被安排成相对所述主接地装置来说是可移动的。

19.如权利要求18的装置，其中所述主天线部件和所述主接地装置中的至少一个分别电连接到所述热和地信号连接。

20.如权利要求18的装置，其中所述接地延伸部件和所述机壳包括用于旋转地将它们自己连接的装置。

21.如权利要求18的装置，其中所述接地延伸部件和所述机壳包括用于可滑动地将它们自己连接的装置。

22.一种无线通信装置的天线***，包括：

-主接地装置，具有相对的上端和下端，

-主天线装置，在所述上端，

-根据权利要求1的可移动的、可延伸的接地延伸部件，在所述下端，

-所述可延伸接地装置，电连接到所述主接地装置。

23.如权利要求22的***，其中所述主接地装置和所述主天线装置由平衡不平衡转换器装置互联。

24.如权利要求22或23的***，进一步包括连接到所述主天线部件的一个可延伸天线装置。

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