CN1788383A - 用于无线终端的具有中心馈送结构的内置天线 - Google Patents

用于无线终端的具有中心馈送结构的内置天线 Download PDF

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Abstract

一种用于无线终端的具有中心馈送结构的内置天线。该天线包括：馈送装置，用于提供电磁信号；和发射装置，用于发射该电磁信号，其中该馈送装置位于该天线的中点范围内的点上。该天线发射不定向信号，并且可以被嵌入到无线终端中。

Description

用于无线终端的具有中心馈送结构的内置天线
技术领域
本发明涉及一种用于无线通信终端的、具有中心馈送结构的内置天线。
背景技术
作为使无线通信终端小型化的趋势的一部分，存在将天线设置在无线通信终端内部的尝试。
图1示出了具有曲线结构(meander line structure)的传统内置天线的结构。如图中所示，该传统内置天线10包括发射器12，用于发射移动通信(GSM)频带的全球标准(其为900MHz)以便使用多频带；发射器14，用于发射数字命令信号频带(其为1800MHz)；以及馈送点16，用于将电磁信号提供给该天线左上部中的天线。天线10被附接于终端的印刷电路板(PCB)的上部，并从而被设置在终端内部。这里，PCB被用作天线10的接触表面。
同时，由于终端中用于安装天线的空间非常小，所以在保持天线的性能的同时，天线应当被小型化。因此，将馈送点16形成在天线10的边缘的一端，如图1所示，以便在尺寸最小化的天线范围内获得最大天线谐振长度。
由于安装在直立式(bar-type)或折叠式(flip-type)终端上的传统天线具有相对宽且固定的接触表面，所以终端的内部空间非常小。而且，由于与天线的接触表面的尺寸根据终端的折叠盖子是被打开(open)还是被闭合(close)而改变，所以天线特性严重降低。具体地，如果终端被闭合，则天线接触表面变得很小。从而，在DCS和个人通信服务(PCS)频带内天线特性被严重降低，所述频带具有1800MHz至1900MHz的相对短的波长。
图2示出了具有内置天线的折叠型终端的H平面辐射图，所述内置天线具有传统馈送结构。H平面辐射图是用于观察天线的不定向性(non-directionality)的重要标准。
如图所示，当折叠型终端的折叠盖子被闭合时，天线特性在1800MHz中被降低。即，沿着终端的一个方向(其为图2中的90°方向)，发送和接收几乎是不可能的，并且沿着0°和180°方向，发送和接收速率也被降低了20％以上。通过翻译在图3中展示的3维全波，将更清楚地了解具有传统馈送结构的天线特性降低。
图3示出了翻译折叠型终端的3维全波的结果，该折叠型终端包括1800MHz中的、具有传统馈送结构的内置天线。如图所示，在左上部具有馈送点的天线沿着辐射图的一个方向产生彻底的零，这是由于表面电流仅被不对称地分布在天线的部分上。
由于消费者偏爱较小的终端，对内置天线的需求不断增加。这需要对具有小接触表面的折叠型终端中的小内置天线的开发，而不管折叠型终端的打开/闭合状态，该小内置天线可以支持多频带特性，并且具有稳定的发送/接收特性。
目前，提供了各种频带的业务，包括占据世界市场的大约80％的GSM机制和DCS机制。因此，需要可以在多频带中稳定执行发送/接收的天线。
为了满足当前消费者的不同需求，终端被越来越多地小型化，并且终端的小型化需要对可以被安装在小终端上的内置天线的开发。同时，极其需要即使在折叠型终端中也具有稳定发送/接收特性的小内置天线，所述折叠型终端的内部空间非常小，并且接触表面随着折叠盖子是被打开还是被闭合而改变。
发明内容
因此，本发明的一个目的是通过将提供电磁信号的馈送点置于天线中心从而具有不定向辐射图来提供一种可以被安装在具有小天线接触表面的终端上的内置天线。
其它目的和优点将在下面描述，并且从本发明的实施例中可以理解。同时，本发明的目的和优点可以由在权利要求中描述的装置及其组合来体现。
根据本发明的一个方面，提供了一种安装在无线通信终端内部的内置天线，该天线包括：馈送点，用于提供电磁信号给天线；和发射器，用于基于所提供的电磁信号发射电波，其中馈送点被置于基于天线的中心、大约30％距离半径内，并且不定向波被发射。
根据本发明的另一个方面，提供了所述内置天线，其进一步包括：短路电路线，用于部分地发射所提供的信号，该短路电路线被置于接触短路电路引线(pin)，以及在短路电路引线和馈送点之间。
优选地，短路电路线具有曲折链接结构，其具有电感以补偿人体的电容。
附图说明
从下面结合附图给出的优选实施例的描述中，本发明的上述和其它目的以及特点将变得清楚，其中：
图1是示出具有传统曲折链接结构的内置天线的平面图；
图2展示了示出具有传统馈送结构的内置天线的折叠型终端的H平面辐射图的图形；
图3是示出了翻译折叠型终端的3维全波而获得的照片，该折叠型终端具有1800MHz频带中的、传统馈送结构的内置天线；
图4是示出根据本发明的第一实施例的内置天线的平面图；
图5是示出根据本发明的第一实施例的内置天线的透视图；
图6是示出根据本发明的第二实施例的内置天线的平面图；
图7是示出根据本发明的第三实施例的内置天线的平面图；
图8是示出根据本发明的第四实施例的内置天线的平面图；
图9是示出根据本发明的第五实施例的内置天线的侧面图；
图10展示了示出具有根据本发明的内置天线的折叠型终端的H平面辐射图的图形；以及
图11是通过翻译折叠型终端的3维全波而获得的照片，该折叠型终端具有根据本发明的1800MHz频带中的中心馈送结构的内置天线。
具体实施方式
从下面参照附图对实施例的描述中，本发明的其它目的以及特点将变得清楚，所述附图在下面阐述。在本说明书和权利要求书中使用的术语和词不应被视为限于传统意义或词典中的意义，而是根据一个发明可以定义术语以便以最恰当的方式来说明其发明的原理，应将其理解为与本发明的技术概念一致的意义和概念。
因此，在本说明书中描述的实施例和附图的结构只是本发明的优选实施例，并且没有示出本发明的所有技术概念。从而，应当理解：存在或将存在用于代替在提交本发明的说明书时的本说明书中出现的部件的各种等效物或修改。
在下文中，安装在多频带终端上的内置天线在最近用于提供国际漫游业务的尝试中将被采用，并被描述为本发明的实施例，其中该终端同时支持移动通信(GSM)频带(900MHz)的全球标准和数字命令信号(DCS)(1800MHz)频带。然而，本发明不限于在实施例中描述的内容、而是可以被应用于包括使用单个个人通信服务(PCS)频带或3倍于US-PCS频带的终端的各种类型的终端对于本领域技术人员是清楚的。
图4是示出根据本发明的第一实施例的内置天线40的平面图。
如图所示，本发明的内置天线40包括馈送点43、第一发射器41、和第二发射器42。馈送点43提供电磁信号，而第一发射器41释放与所提供的电磁信号有关的GSM频带电波。第二发射器42释放DCS频带电波。
如图4所示，希望通过使第一发射器41和第二发射器42沿相同的方向释放电磁信号来最小化补偿电流(offset current)以及造成结构干扰(constructive interference)。
同时，第二发射器42具有沿左右二个方向延伸的分支，并且馈送点位于其中心，从而DCS频带的电磁信号被分布到终端的整个接触表面45，并从而释放不定向波。
第一和第二发射器41和42由具有1.5×10-3λ0的宽度的导线构成。优选地，第一发射器41具有曲线结构，其是绕线结构并且分支之间的间隔是2.0×10-3λ0且总长度是0.7λ0。第二发射器42的全部长度是0.35λ0。这里，λ0表示由第二发射器42释放的、处于谐振频率的电波的波长。
更优选地，导线是具有0.6×10-3λ0的厚度(thickness)的镀镍铜线。
由于馈送点43未被置于天线的终点而是被置于接触表面的中心，这不同于传统天线，所以谐振长度不够长。因此，如在附图所示的，短路电路引线46和短路电路线48被提供来帮助天线释放所提供的电磁信号。短路电路引线46使天线40与终端的接触表面45短路，并且短路电路线48具有与馈送点43和短路电路引线46之间的第二发射器42的长度相同的长度。
优选地，以曲线结构形成短路电路线48，该曲线结构具有电感分量以补偿人体(即，终端的用户)的电容分量。
参照图5可以更清楚地理解第一实施例的结构。图5是示出根据本发明的第一实施例的内置天线的透视图。也出现在图4中的附图标记指示执行相同功能的相同部件。
附图标记‘49’指示通过注模聚碳酸酯(PC)-丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)混合物或者，在某些情况下，注模PC来增强硬度而获得的框架。框架49实现支持发射器的功能。
图6是示出根据本发明的第二实施例的内置天线的平面图。与第一实施例不同的是，本发明的第二实施例具有沿着与第一实施例的相反方向延伸的GSM频带发射器和DCS频带发射器，并且馈送点位于其中心。除了发射器的方向之外，其他均与第一实施例相同。因此，为了便于描述，在此将省略对相同结构的进一步描述。
参照图6，馈送点63位于天线60的左右方的中心(right and left center)。GSM频带的第一发射器61和DCS频带的第二发射器基于馈送点63被延伸至天线60的右边和左边。
具有曲线结构的第一发射器61被置于第二发射器62的上部，如图中所示。
同时，接触表面65和短路电路引线66使天线60和终端短路。通过具有曲线结构的短路电路线68连接馈送点63和短路电路引线66。短路电路线68的结构和功能与第一实施例的相同。
同时，第一发射器61、第二发射器62和短路电路线68由框架69支持，该框架69是通过注模PC-ABS混合物而获得的，并被安装在终端内部。
图7是示出根据本发明的第三实施例的内置天线的平面图。与第一实施例不同的是，本发明的第三实施例具有从馈送点开始、沿着相同方向扩展的GSM频带发射器和DCS频带发射器。除了发射器的方向之外，其他全部与第一实施例相同。因此，将省略对相同结构的进一步描述。
参照图7，馈送点73位于天线70的左右方的中心，并且GSM频带的第一发射器71和DCS频带的第二发射器72从馈送点73开始、向天线70的左边延伸。
第一发射器71具有曲线结构，并被置于第二发射器72的上部。
接触表面75和短路电路引线76使天线70和终端短路。通过具有曲线结构的短路电路线78连接馈送点73和短路电路引线76。短路电路线78位于第一和第二发射器71和72的相反方向，并且短路电路线78的结构和功能与第一实施例的相同。
同时，第一发射器71、第二发射器72和短路电路线78由框架79支持，该框架79是通过注模PC-ABS混合物而获得的，并被安装在终端内部。
图8是示出根据本发明的第四实施例的内置天线的平面图。与其它实施例不同的是，第四实施例不使用短路电路引线和短路电路线。由于馈送点83位于第四实施例中的天线的左部和右部的中心，所以不能得到足够的谐振长度。因此，期望将发射器制造成比第一实施例的长30-40％。其他结构和功能与第一实施例相同。
参照图8，天线80位于接触表面85的上部，而用于提供电磁信号的馈送点83位于天线80的左右方的中心。基于馈送点83，GSM频带的第一发射器81和DCS频带的第二发射器82沿相反的方向延伸。
第一发射器81具有曲线结构，并位于第二发射器82的上部。期望使第一和第二发射器81和82沿相同的方向释放电磁信号，以便最小化补偿电流和造成结构干扰。
同时，第一和第二发射器81和82由框架89支持，该框架89是通过注模PC-ABS混合物而获得的，并被安装在终端内部。
图9是示出根据本发明的第五实施例的内置天线的侧面图。因此，位于接触表面95的上部的天线90包括第一发射器91、第二发射器92、馈送点93、和短路电路引线96。第一发射器91释放GSM频带电波而第二发射器92释放DCS频带电波。馈送点93提供电磁信号给天线90，而短路电路引线96短路天线90和终端的接触表面95。
在本发明的该实施例中，通过使位于天线90的上部中的第一发射器91的全部或部分向外打开可以降低人手效应，所述人手效应意味着通过与人体接触而带来的损耗。如图9所示，由于从天线90向外翻转第一发射器91，所以其可以远离使用该终端的人体，从而降低人手效应。
在图9中，虚线示出了在向外翻转第一发射器91之前的第一发射器91，而直线示出了在向外翻转第一发射器91之后的第一发射器91。可以基于第二发射器92的平面垂直或对角地向外翻转第一发射器91。
上述实施例描述了馈送点位于天线的左右方的中心的情况。然而，只要馈送点位于距离天线的中心大约30％的距离半径之内，结果就类似于馈送点位于中心的情况。更具体地，如果馈送点位于距离发射器的一端1/4λ的位置，则获得很好的特性。因此，本发明不限于馈送点位于天线的左右方的中心点的情况。
图10展示了示出具有根据本发明的内置天线的折叠型终端的H平面辐射图的图形。如前所述，H平面辐射图是用于了解天线的不定向性的重要标准。
如图所示，天线的性能被保持，而与DCS频带(1800MHz)中的折叠盖子的闭合或打开状态无关。当与图2所示的传统天线的结果比较时，本发明的突出结果是明显的。
简而言之，本发明的内置天线的性能即使在接触表面变得很小时，例如在折叠型终端中折叠盖子被闭合时，也不会下降。
通过3维全波翻译可以更清楚地理解具有中心馈送结构的天线的特性。
图11是通过翻译折叠型终端的3维全波而获得的照片，该折叠型终端具有根据本发明的1800MHz频带中的中心馈送结构的内置天线。
如图所示，表面电流被均匀分布到整个天线，并且不定向电波被释放。当与图3所示的传统天线的实验结果比较时，可以容易地理解本发明的该结果。
如实验结果所示，即使终端很小，通过将馈送点置于中心而不是天线的终点，具有中心馈送结构的本发明的内置天线可以防止天线的发送/接收特性下降。更具体地，即使折叠型终端的折叠盖子被闭合，其也可以接收来自全部360度方向的电磁波。
即使在折叠型终端中，本发明的天线可以确保性能等于或好于直立式终端。因此，在用于首先被商业化的直立式终端的传统内置天线之后，其将促进第二代内置天线，即用于折叠型终端的内置天线的商业化。
虽然考虑到特定优选实施例而描述了本发明，但是本领域技术人员应当明白：在不背离如下面权利要求书中所限定的本发明的范围的情况下，可以做各种变化和修改。

Claims (14)

1.一种安装在无线通信终端内部的内置天线，包括：
馈送点，用于提供电磁信号给天线；和
发射器，用于基于该电磁波释放电波，
其中馈送点被置于距离天线的中心30％距离半径内，并且不定向地释放该电波。
2.如权利要求1所述的内置天线，其中馈送点位于天线的左右方的中心点。
3.如权利要求1所述的内置天线，其中馈送点位于距离发射器的纵向终点1/4λ的位置。
4.如权利要求1所述的内置天线，还包括：
短路电路引线，用于使天线接地；以及
短路电路线，用于部分地释放所提供的信号，该短路电路线被置于该短路电路引线和馈送点之间，并具有与发射器相同的长度。
5.如权利要求4所述的内置天线，该短路电路线具有曲线结构，其包括电感分量以补偿人体的电容分量。
6.如权利要求1所述的内置天线，其中发射器包括：
第一发射器，用于释放全球标准的移动通信(GSM)频带电波，该第一发射器从馈送点延伸到天线的上部；和
第二发射器，用于释放数字命令信号(DCS)频带电波，该第二发射器从馈送点延伸到第一发射器的下部，
其中通过使第一发射器和第二发射器沿相同方向释放电磁信号，来补偿电流分量被最小化以及结构干扰出现。
7.如权利要求6所述的内置天线，还包括：
短路电路引线，用于使天线接地；以及
短路电路线，用于部分地释放所提供的信号，该短路电路线被置于该短路电路引线和馈送点之间，并具有与第二发射器相同的长度。
8.如权利要求7所述的内置天线，该短路电路线具有曲线结构，其包括电感分量以补偿人体的电容分量。
9.如权利要求8所述的内置天线，其中第二发射器基于馈送点沿右和左两个方向延伸，并通过将DCS频带电磁信号分布到整个接触表面来释放不定向电波。
10.如权利要求7所述的内置天线，其中第一和第二发射器是具有1.5×10-3λ0宽度的导线，并且第一发射器具有具有2.0×10-3λ0的空间且总长度是0.7λ0的曲线结构，同时第二发射器具有0.35λ0的总长度，
其中λ0是由发射器释放的、处于谐振频率的电波的波长。
11.如权利要求10所述的内置天线，其中导线是具有0.6×10-3λ0厚度的镀镍铜材料，并且该导线由框架支持，该框架是通过注模聚碳酸酯(PC)-丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)混合物而获得的并被安装在终端内部。
12.如权利要求6所述的内置天线，其中通过使用铜带来形成第一和第二发射器，并通过使用低压喷射器来在第一和第二发射器的表面形成表面涂层喷涂以防止表面腐蚀。
13.如权利要求6所述的内置天线，其中第一和第二发射器由软性印刷电路板(PCB)形成，并通过使用粘合材料来固定。
14.如权利要求6所述的内置天线，其中将第一发射器垂直或对角线转向到包括第二发射器的表面，从而使第一发射器相对远离人体的手。
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