CN1977420A - 便携无线设备 - Google Patents

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CN1977420A
CN1977420A CNA2005800215021A CN200580021502A CN1977420A CN 1977420 A CN1977420 A CN 1977420A CN A2005800215021 A CNA2005800215021 A CN A2005800215021A CN 200580021502 A CN200580021502 A CN 200580021502A CN 1977420 A CN1977420 A CN 1977420A
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江川洁
小柳芳雄
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

本发明旨在提供一种便携无线设备，它通过对流过天线元件和接地板的电流集中的抑制、能够减小接近人体头部时所呈现的局部SAR。便携无线设备包括：第一壳体(8)；第二壳体(9)；设置在第一壳体(8)中的板状天线元件(1)；设置在第二壳体(9)中具有地电位的导体接地板(2)；至少两个彼此间隔从而为天线元件(1)供电的馈电点(3)；设置在导体接地板(2)上的无线电路(5)；对从无线电路(5)输入的高频电进行分配并将其输出的电力分配器(6)；以及将从所述电力分配器(6)输入的高频电在匹配相位的同时输出到所述至少两个馈电点(3)的相位补偿单元(7)。所述的至少两个馈电点(3)提供从相位补偿单元(7)所输入的高频电。

Description

便携无线设备
技术领域
本发明涉及用于便携无线设备的天线装，特别是涉及降低通话期间的SAR(比吸收率)。
背景技术
在常规折叠型便携无线设备所用到的天线装中，一般是使用上部壳体和下部壳体分别作为天线元件使用的壳型偶极天线(例如，专利文献1)。
图15表示常规折叠型便携无线设备的构成。附图标记1代表天线元件；2代表接地板；3代表馈电点；4代表铰接部和5代表无线单元。壳型偶极天线以如下方式构成，使得天线元件1由设在位于铰接部4与接地板2之间间隙中的馈电点3供电。所述壳型偶极天线在所用频带(800-900MHz频带，1500MHz频带和1700-2200MHz频带)中表现出良好的天线特性。
专利文献1：日本专利申请JP2003-167962
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在常规折叠型便携无线设备中，当天线元件1的元件宽度在1/4波长以上时，所述天线装的电流分布变成如图16的电流分布图所示。即流过天线元件1和接地板2的电流集中在天线元件1和接地板2的铰接部4侧的端部，在馈电点3附近有最大值。所以，当所述便携无线设备接近人体头部时，在该人体头部可能出现较高的局部SAR。
鉴于上述情况完成了本发明，因此本发明的目的是提供一种通过抑制流过所述天线元件和所述接地板的电流的集中、能够减小当接近人体头部时的局部SAR的便携无线设备。
解决问题的手段
按照本发明的便携无线设备包括：第一壳体；第二壳体；设在所述第一壳体中的板状天线元件；设在所述第二壳体中有地电位的导体接地板；至少两个用于为天线元件供电且彼此间隔的馈电点；设在所述导体接地板上的无线电路；从所述无线电路输入的高频电输出从而进行分配的电力分配器；以及相位补偿单元，以同相方式对从所述电力分配器输入的高频电的相位进行补偿，以被补偿的高频电分别输出到所述至少两个馈电点，其中所述至少两个馈电点供给从所述相位补偿单元接收到的高频电。
通过该结构，所述电力分配器和所述相位补偿单元生成的高频电以相同的振幅同相地输入到所述至少两个馈电点中的每一个。所以，可以降低流过所述天线元件、所述铰接部和所述接地板的电流(单位面积)的电流密度，实现减小所述便携无线设备接近人体头部时在人体头部产生的局部SAR的功能。
根据本发明的便携无线设备还可包括可转动地连接所述第一壳体与所述第二壳体的铰接单元；并且，该铰接单元可包括电连接到所述天线元件的上铰接部，与所述至少两个馈电点连接的下铰接部，以及可转动地连接所述上铰接部与所述下铰接部并它们电连接的铰接轴部，所述上铰接部与所述下铰接部在所述至少两个馈电点各自附近彼此短路。
通过该结构，所述电力分配器和所述相位补偿单元所生成的高频电以相同的振幅同相地输入到所述至少两个馈电点中的每一个。所以，电流不在所述铰接轴部集中，并且使得流过所述天线元件、所述铰接单元和所述接地板的电流(单位面积)的电流密度可得以分散，从而实现减小所述便携无线设备接近人体头部时在人体头部产生的局部SAR的功能。
在根据本发明的便携无线设备中，所述铰接单元还可以包括在所述至少两个馈电点的各自附近、高频连接所述上铰接部和所述下铰接部的电抗耦合元件。
通过该结构，所述电力分配器和所述相位补偿单元所生成的高频电以相同的振幅同相地输入到所述至少两个馈电点中的每一个。所以，电流不在所述铰接轴部集中，并且使得流过所述天线元件、所述铰接单元和所述接地板的单位面积电流密度可得以分散。无需提供电连接所述铰接单元与所述接地板的短路元件，便可以实现减小所述便携无线设备接近人体头部在人体头部产生的局部SAR的功能。
在根据本发明的便携无线设备中，所述电抗元件可以使得圆柱形电极的侧表面彼此相对。
通过该结构，所述电力分配器和所述相位补偿单元所生成的高频电以相同的振幅同相地输入到所述至少两个馈电点中的每一个，而与所述铰接单元和所述接地板之间的角度无关。所以，电流不在所述铰接轴部集中，并且使得流过所述天线元件、所述铰接单元和所述接地板的电流(单位面积)的电流密度可得以分散。无需提供电连接所述铰接单元与所述接地板的短路元件，便可以实现减小所述便携无线设备接近人体头部时在人体头部产生的局部SAR的功能。
在根据本发明的便携无线设备中，所述电抗元件可以使得半圆柱形电极或有弧形截面的电极的凸侧表面彼此相对。
通过该结构，所述电力分配器和所述相位补偿单元所生成的高频电在所述铰接单元和所述接地板之间的开启角度大到与通话状态相同的状态下，以相同的振幅同相地输入到所述至少两个馈电点中的每一个。所以，电流不在所述铰接轴部集中，并且使得流过所述天线元件、所述铰接单元和所述接地板的电流(单位面积)的电流密度可得以分散。无需提供电连接所述铰接单元与所述接地板的短路元件，便可以实现减小局部SAR的功能。而且，在所述铰接单元和所述接地板之间的开启角度小到与待机状态相同的状态下，各电抗耦合元件的电极之间的耦合较弱。所以，电流集中在所述铰接轴部，于是所述铰接轴部作为发射元件工作。因此可实现在待机状态和通话状态都达到稳定特性的功能。
本发明的优点
按照本发明的便携无线设备，可以通过抑制流过所述天线元件和所述接地板的电流的集中来减小当其接近人体头部时产生的局部SAR。
附图说明
图1表示根据本发明第一实施例的便携无线设备的结构图。
图2表示除去相位补偿单元的根据本发明第一实施例的便携无线设备的结构图。
图3是除去相位补偿单元的根据本发明第一实施例的便携无线设备的电流分布图。
图4是除去相位补偿单元的根据本发明第一实施例的便携无线设备的近磁场分布图。
图5表示根据本发明第二实施例的便携无线设备的结构图。
图6是根据本发明第二实施例的便携无线设备的电流分布图。
图7表示本发明第二实施例便携无线设备的第一变形例的结构图。
图8是本发明第二实施例便携无线设备的第一变形例的电流分布图。
图9表示本发明第二实施例便携无线设备的第二变形例的结构图。
图10表示本发明第二实施例便携无线设备的第三变形例的结构图。
图11表示根据本发明第二实施例便携无线设备的第三变形例折叠时的结构图。
图12是根据本发明第二实施例便携无线设备的第三变形例折叠时的电流分布图。
图13表示铰接部结构与本发明第二实施例便携无线设备不同的一种便携无线设备的结构图。
图14表示铰接部结构与本发明第二实施例便携无线设备不同的一种便携无线设备在折叠状态下的结构图。
图15表示常规折叠型便携无线终端的结构图。
图16是常规便携无线终端的电流分布图。
图17是常规便携无线终端的近磁场分布图。
附图标记说明
1：天线元件
2：接地板
3：馈电点
4：铰接部
5：无线单元
6：电力分配器
7：相位补偿单元
8：第一壳体
9：第二壳体
10：上铰接部
11：铰接轴部
12：下铰接部
13：短路元件
14，15，16：电抗耦合元件
17：水平铰接部
18：供电基部
体实施方式
(第一实施例)
参照附图，以下详细地描述按照本发明第一实施例的便携无线设备。
图1表示按照本发明第一实施例的便携无线设备的结构。按照本发明第一实施例的便携无线设备包括：设在第一壳体8中的作为平板导体的天线元件1；设在第二壳体9中的有电路板的接地构图的接地板2；以可转动方式连接第一壳体8和第二壳体9并且作为电连接到天线元件1的导体的铰接部4；设在铰接部4与接地板2之间彼此间隔、并对天线元件1供电的至少两个馈电点3；设在接地板2上的无线电路5；无线电路5所供给的高频电作均等分配的电力分配器6；以及把来自于电力分配器6的同相高频电分别提供给前述的至少两个馈电点3的相位补偿单元7。
图2表示除去相位补偿单元的本发明第一实施例的便携无线设备的结构。通过把电力分配器6所产生的两个高频电左右对称地分配到两个相应的馈电点3，可从电力分配器6到馈电点3的导电路径用作相位补偿单元7。
下面参照图3所示的根据本发明第一实施例的便携无线设备的天线装的电流分布图，图16所示的常规便携无线设备的天线装的电流分布图，图4所示的根据本发明第一实施例的便携无线设备的天线装的磁场分布图和图17所示的常规便携无线设备的天线装的磁场分布图，说明图15所示的常规便携无线设备的天线装与图2所示的根据本发明第一实施例的便携无线设备的天线装的电流分布差别。图3和图16的电流分布图以及图4和图17的磁场分布图是与其中天线元件1、接地板2和馈电点进行了简化的结构对应的图，并且是用有限积分法作了数值分析的结果。如图16和图17所示，1A的电流输入到馈电点3，如图3和图4所示，0.5A的电流输入到各馈电点。当等电流密度线越密时，电流密度越高。
在常规便携无线设备中，假定天线元件1是90mm长，接地板2是95mm长，则倘若使用频率约是1,900MHz，天线元件1的元件宽度长于1/4波长，并且流过天线元件1和接地板2的电流如图16的电流分布图所示，集中在天线元件1和接地板2的铰接部4侧的端部，从而在馈电点3附近有最大值。
图17的磁场分布图表示垂于图15中常规便携无线设备的竖方向所取截面的近磁场。可以看出在馈电点附近生成此5A/m强的磁场。所以当所述便携无线设备接近人体头部时，由于强磁场集中在馈电点附近，因此在人体头部存在较高的局部SAR。
在根据本发明第一实施例的便携无线设备中，对于流过天线元件1和接地板2的电流来讲，流过各馈电点3的电流是流过图3的电流分布图所示的现有技术中馈电点3的电流的一半，由此使得流过天线元件1和接地板2的电流(单位面积)的电流密度可得以分散。另一方面，由于流过天线元件1和接地板2的总电流与只有一个馈电点的常规便携式终端的相同，因此所述天线装的发射效率不降低。
图4的磁场分布图表示垂于图2所示的根据本发明的第一实施例的便携无线设备的竖方向所取截面的近磁场。与图3的电流分布图情况一样，所述磁场的强度在各馈电点附近减半，从而电磁波对人体的辐射量也减半。所述便携无线设备接近人体头部时产生的SAR分布得以分散，因而可以减小局部SAR。
在根据本发明第一实施例的便携无线设备中，由电力分配器6通过均等分配产生并由相位补偿单元7同相地输入到各馈电点3的输入端的电流从所述至少两个馈电点3供给到天线元件1。所以，流过天线元件1和接地板2的电流(单位面积)的电流密度可得以分散。从而可以减小所述便携无线设备接近人体头部时在人体头部产生的局部SAR。
(第二实施例)
下面参照附图详细地描述根据本发明第二实施例的便携无线设备。
图5表示根据本发明第二实施例的便携无线设备的结构图。与根据本发明第一实施例的便携无线设备中的部件相同的部件使用相同的附图标记，不予说明。
根据本发明第二实施例的便携无线设备的铰接单元包括：连接到所述天线元件1的上铰接部10；与馈电点3连接的下铰接部12；以及铰接轴部11，其以可以围绕便携无线设备的竖方向转动的方式连接第一壳体8和第二壳体9，并且电连接上铰接部10和下铰接部12。用于连接上铰接部10和下铰接部12的短路元件13在各馈电点3附近设在上铰接部10的两端和下铰接部12的两端之间。另一种方案是，铰接轴部11也可以构成为不转动。
流过下铰接部12和接地板2的高频电，被电力分配器6分成两个相等部分并以相同的振幅同相地供给馈电点3。所分的两个高频电左右对称地供给馈电点3，可以从电力分配器6到馈电点3的导电路径用作相位补偿单元7。由于短路元件13设在上铰接部10的两端与下铰接部12的两端之间，因此电流流到上铰接部10和天线元件1，而在铰接轴部11中不存在高频电集中。图6是本发明第二实施例的便携无线设备的电流分布图。与图3的电流分布图一样，流过各馈电点3的电流是流过现有技术中馈电点3的电流的一半，并且流过天线元件1和接地板2的电流(单位面积)的电流密度可得以分散。从而本实施例可以减小所述便携无线设备接近人体头部时在人体头部产生的局部SAR，同时可以适应复杂的铰接结构。
根据本发明第二实施例的便携无线设备采用短路元件13作为连接上铰接部10和下铰接部12的装。另一种方案是，可以使用图7所示的电抗耦合元件14代替短路元件13。图8是使用电抗耦合元件14的便携式终端的电流分布图，类似于使用短路元件13的情况下的电流分布图，即图6。通过简单的结构就可以实现所述局部SAR的减少。对于图7所示的电抗耦合元件14的尺寸，例如，两个6平方毫米的导电平板彼此间隔1mm，在这种情况下，图7所示的电抗耦合元件14提供约0.3pF的电容量。
图9表示另一种变形例，其中图5所示的短路元件13由圆柱形电极的侧表面彼此相对的电抗耦合元件15代替。图10表示另一种变形例，其中图5所示的短路元件13由半圆柱形电极或有弧形截面的电极的凸侧表面彼此相对的电抗耦合元件16代替。
如图9所示，当下铰接部12转动时，圆柱形电极的侧表面彼此相对的电抗耦合元件15可以提供与下铰接部12的角度无关的恒定电容量。所以，可以减小所述便携无线设备接近人体头部时产生的局部SAR，与使用折叠型壳体的便携无线终端的角度无关。
如图10所示，半圆柱形电极或有弧形截面的电极的凸侧表面彼此相对的电抗耦合元件16，在用户开启便携无线设备通话的场合，即下铰接部12的开启角度较大的场合，能够提供类似于图9所示的电抗耦合元件15的恒定的电容量。所以，可以减小便携无线设备在该情况下接近人体头部时产生的局部SAR。
图11示出使用图10所示的电抗耦合元件16的便携无线设备的构成，其中该便携无线设备处于关闭(折叠)的状态下，在该状态下，下铰接部12的开启角度小。在这种状态下，半圆柱形电极或有弧形截面的电极的凸侧表面彼此相对的电抗耦合元件16不提供电容量。所以，如图12所示的便携无线设备折叠时的电流分布图，电流集中在铰接轴部11，因此铰接轴部11作为发射元件工作。按此方式，可以根据便携无线设备的使用状态，自动地实现天线之间的切换。
关于圆柱形电极的侧表面彼此相对且可用在图9的便携无线设备中的电抗耦合元件15的尺寸、以及半圆柱形电极或有弧形截面的电极的凸侧表面彼此相对且可用在图10的便携无线设备中的电抗耦合元件16的尺寸，例如，径是5mm的两圆柱形(或半圆柱形)导体彼此间隔1mm。这种情况下，电抗耦合元件15和16提供约0.3pF的电容量，它等于电抗耦合元件14所提供的电容量。
图13和图14表示所述铰接单元的另一种变形。图13表示开启的便携无线设备。轴线在水平方向延伸的水平铰接部17与平板导体1和铰接轴部11连接。来自无线单元5的无线信号通过电力分配器6分配，从而在两个方向上行进并供给到与铰接轴部11连接的供电基部18的两端。在上部壳体5和供电基部17的两端之间，设有电抗耦合元件16，其中半圆柱形电极或有弧形截面的电极的凸侧表面彼此相对，并且该电抗耦合元件16以高频连接上部壳体5和供电基部17。有上述结构的铰接单元可以提供和图11所示的铰接单元相同的优点。图14表示折叠的便携无线设备。在此状态下，该铰接单元可以提供和图11所示的铰接单元相同的优点并处于相同的状态。
以上按特定实施例的形式详细地描述了本发明。然而，对本领域的技术人员来说，显然可以在不偏离本发明的范围和实质的条件下作各种变形和改动。
本申请基于2004年8月5日提出的日本专利申请No.2004-229507，其公开内容在此引用作为参考。
工业实用性
根据本发明的便携无线设备提供的优点是，通过抑制流过天线元件和接地板的电流的集中可以减小便携无线设备接近人体头部时产生的局部SAR。同样地，根据本发明的便携无线设备在应用于涉及通话期间SAR减小的领域时是有用的。

Claims (5)

1.一种便携无线设备，包括：
第一壳体；
第二壳体；
设置在所述第一壳体中的板状天线元件；
设置在所述第二壳体中并具有地电位的导体接地板；
至少两个为所述天线元件供电且彼此间隔的馈电点；
设置在所述导体接地板上的无线电路；
将从所述无线电路输入的高频电输出从而进行分配的电力分配器；以及
相位补偿单元，以同相方式对从所述电力分配器输入的高频电的相位进行补偿，以将被补偿的高频电分别输出到所述至少两个馈电点，
其中，所述至少两个馈电点供给从所述相位补偿单元输入的高频电。
2.根据权利要求1所述的便携无线设备，还包括可转动地连接所述第一壳体和所述第二壳体的铰接单元，
其中所述铰接单元包括：
与所述天线元件电连接的上铰接部；
与所述至少两个馈电点连接的下铰接部；以及
可转动地连接且电连接所述上铰接部和所述下铰接部的铰接轴部；并且
其中所述上铰接部和所述下铰接部在所述至少两个馈电点各自附近彼此短路。
3.根据权利要求2所述的便携无线设备，其中，
所述铰接单元还包括在所述至少两个馈电点各自附近，高频连接所述上铰接部和所述下铰接部的电抗耦合元件。
4.根据权利要求3所述的便携无线设备，其中，
所述电抗元件具有圆柱形电极的侧表面彼此相对的电极形状。
5.根据权利要求3所述的便携无线设备，其中，
所述电抗元件具有半圆柱形电极的侧表面的凸侧或者弧形截面的凸侧彼此相对的电极形状。
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