CN1333934A - 用于移动终端的偶极子天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于移动终端的一种内部天线,它能够提供可以跟外部安装天线相比拟的性能。这种天线是一种环形偶极子结构,其中天线的谐振单元集成在所述终端外壳的内表面或者外表面。这种环形的谐振单元可以安装在电话的其它元件周围,而不会明显地占用宝贵的物理空间。例如,这些环单元可以安装在小键盘四周,在显示器四周,在外壳任意部分的四周,以及在跟外壳主体连接在一起的一个翻盖部分中。这种天线最好是具有两个矩形环偶极振子的一个双面半波天线。

Description

用于移动终端的偶极子天线结构

本发明涉及用于模拟和数字蜂窝通信系统的移动终端，具体地说，涉及其改进了的天线结构。为了清楚起见，本说明假设这些移动终端包括无线通信装置，比方说个人通信助理、寻呼机、头戴式耳机、无线调制解调器、模拟和数字蜂窝电话等等，它们用于在无线通信系统中工作，其中的移动终端通过陆地和卫星基站跟任意数量的电话系统通信。

移动终端，特别是移动电话和头戴式耳机，正在变得越来越小。这些终端需要一个辐射单元或者天线，用于无线电通信。通常，这种终端的天线跟终端的外壳连接，从外壳向外伸出。这些天线常常被设计成能够收回来，安装在外壳上，不使用终端的时候，这些天线就能够从外壳外面收回来。随着这些终端的体积不断缩小，目前正在使用的外部天线变得越来越招人厌烦，越来越不好看，大多数用户发现每次操作都将天线从终端的外壳拉出来是没有必要的。此外，这些外部天线在制造、运输和使用的过程中常常很容易损坏和折断。外部天线还跟各种安装装置、充电器其它附件冲突。

这样，如果用于现有移动终端，向外伸出的外部天线，用能够在单模式和双模式操作中提供可以比拟的性能的内部天线所替换，那将是再好不过了。内部天线需要具有全向性能，而不受终端的电路以及模拟和数字接地层的影响

本发明提供一种内部天线，用于移动终端，它能提供跟外部安装的天线可以比拟的性能。这种天线是一种环形偶极子结构，其中的单元集成或者安装在终端外壳的内表面或者外表面。这种环形谐振单元可以环绕在电话的其它元件四周，而不会明显地占用宝贵的物理空间。例如，环形天线可以环绕在小键盘四周，环绕在显示器四周，环绕外壳的任意部分或者轮廓，安装在用合页跟外壳的主要部分连接的翻盖部分上。这个天线最好是一个双面的半波天线，有两个矩形环偶极振子。

因此，本发明涉及一种天线不向外伸出的移动终端，包括用于无线通信的通信电路、将通信电路安装在其中的一个外壳、有两个谐振环单元的一个偶极子天线以及将这些环单元跟通信电路连接起来的一根天线馈线。每个谐振环单元基本上所有的地方都跟外壳的一部分连接，或者集成在其中，其中的天线基本上不会从外壳伸出来。天线既可以埋在外壳内，又可以附着在外壳的内表面上，还可以附着在外壳的外表面上。

此外，还可以将其它的导电单元安装在外壳上和另外的偶极子天线，用于工作在跟第一个天线不同的频率上。这个终端可以是一个单体外壳，或者是一个翻盖类型的外壳，其中一个天线环单元放在翻盖部分中，另一个单元放在外壳的主体中。通过阅读本发明的以下描述，并参考附图，对于本领域里的技术人员还言，本发明的这些方面和其它方面将会更加显而易见。

图1是包括可选终端功能的移动终端电路的一个框图。

图2是一个移动终端的电话实施方案的一个正视图，它有按照本发明构造的一付天线。

图3是拥有按照本发明构造的用于双频工作的两个偶极子天线的一个移动终端。

图4是一个移动终端，还有另外的天线单元跟本发明的偶极子天线单元有关和/或者连接。

图5是一个顶部安装、翻盖类型移动电话的一个正视图，其中的偶极子天线安装在天线外壳的正面。

图6是一个顶部安装、翻盖类型移动电话的后视图，其中的偶极子天线安装在电话外壳的背面。

图7是一个处于打开位置的底部安装、翻盖类型的移动电话，它的天线单元安装在电话外壳的正面。

图8是处于闭合位置，底部安装、翻盖类型的移动电话的一个正视图，它的天线单元安装在电话外壳的正面。

图9是处于打开位置，顶部安装、翻盖类型移动电话的一个后视图，其中的天线单元安装在电话外壳的背面。

图10是一个移动终端的剖面图，它说明本发明提供的各种安装位置。

图11是一个移动终端外壳的后视图，其中本发明的偶极子天线的环单元跟终端外壳的多个面相一致。

图12是本发明中具有另外一个调谐环的环形偶极子天线的一个原理图。

图13是本发明中具有另外一些调谐环的一个环形偶极子天线的原理图。

在以下说明中，几个附图中相似的字符表示相似或者对应的部件。应当明白，这些说明只是为了描述本发明的优选实施方案，而不是为了限制本发明。

参考图1，它说明移动终端10有各种可选部件。总的来说，移动终端10包括一个控制系统12，这个控制系统跟以下装置中的一个或者多个连接：一个显示器14；小键盘16、17；辅助输入/输出装置18或者打印机20。如上所述，这些部件中的每一个都是可选的，移动终端在不同应用中可以有它们的不同组合。例如，一种电话配置一般都包括一个显示器14和一个或者多个小键盘16。辅助输入/输出18、打印功能和需要的任何其它功能都是可选的。

控制系统12还跟必需的无线电通信电路22连接，它无一例外地包括一个接收机和发射机(除了在某种寻呼机应用中以外)，用于直接或者通过基站提供跟其它终端或者电话系统的无线通信。在电话实施方案中，这个无线电通信电路有一个麦克风24用来接受音频话音信号，还有一个扬声器26，用于播放音频信号给用户听。

这个无线电通信电路22有一个或者多个偶极子天线30，它有两个环形谐振天线单元。跟射频信号发射路径38连接的第一个天线单元叫做射频环34，跟接地路径40有关的单元叫做接地环36。每个环单元34、36都通过天线馈线32跟对应的发射路径38或者地40有电连接。

参考图2，移动终端的一个电话实施方案有一个外壳42面板上的集成偶极子天线。这个面板包括小键盘16和显示器14，其中的射频环34环绕着下面的小键盘16，接地环36环绕着上面的小键盘17和显示器14。最好是这个射频和接地环34、36是一个半波偶极子天线。形成射频和接地环34、36的单元可以放在外壳42的外表面或者内表面，或者整体铸在外壳内外表面之间。天线单元的这种环形结构增强了天线在接近构成终端电路印刷电路板上接地面的时候的性能。

除了将天线环放在移动终端的正面以外，实际上可以利用移动终端的任意表面，包括图3所示的背面。此外，具有射频环44和接地环46的一个额外的天线可以放在终端外壳42上。这个额外的天线可以使用相同或者不同的天线馈线32。这个额外天线的射频和接地环44、46的大小最好是使得它成为跟第一个天线的工作频率不同的另外一个工作频率上的半波偶极子天线。要注意，可以将任意的额外天线和有关的环单元放置在终端外壳42的任一部分上，只要它能够维持这种基本的偶极子结构。例如，天线可以象图3所说明的一样以基本同心的方式排列，也可以将一个天线沿着一个表面上放置，而其它天线则放置在相邻的或者相对的表面上。此外，多频带配置中两个天线的环单元可以共享部分天线单元，也可以互相之间毫无关系。

现在来看图4，导电调谐单元50用于调谐和多频带操作。这些额外的单元50可以跟射频或者接地环34、36之一的一个或者多个点连接，或者可以跟它们实现电绝缘。这些调谐单元50可以用于补偿天线环的形状或者位置或者移动终端元件对天线性能的影响。

本发明中的集成偶极子天线在翻盖类型的移动终端中特别有用。如图5所示，一种翻盖类型的电话实施方案包括有一个主体52和用合叶跟主体52连接的一个翻盖部分54的外壳42。射频环34在主体52上，而接地环36则在翻盖部分54上。在盖上翻盖的状态中，主体52和翻盖部分54互相折在一起(没有画出)，天线作为一个四分之一波长的环，性能有所下降。当翻盖部分打开的时候，环形偶极子天线就能够工作。图6说明图5中翻盖类型电话的另外一个实施方案，其中形成偶极子天线的射频环和接地环34、36位于外壳42背面。图5和图6所示的翻盖类型的电话通常都叫做顶部安装的翻盖结构。

图7、8和9公开了一种底部安装的翻盖类型电话。天线环再一次安装在主体52上，其它环安装在外壳42的翻盖部分54。值得注意，射频环或者接地环34、36都能安装在主体52和翻盖部分54。对于其它的实施方案，射频环和接地环34、36可以安装在前面(图7和图8)、背面(图9)或者外壳42上的任意其它部分上。当具有射频环或者接地环34、36的翻盖部分54打开的时候，就能获得完整的半波偶极子天线性能。当翻盖部分54闭合到主体52上的时候，得到的就是性能下降了的四分之一波长性能。值得注意，这种四分之一波长天线的性能至少足以建立通信，比如从基站接收基本的控制信号。

图10描述外壳42的一个横截面，其中说明了安装天线环或者调谐单元的导电部分的位置。任何这种单元都能安装在外壳42的内表面(60)、外壳42上(62)或者外壳42的外表面(64)上。不管安装在外壳的什么位置，它们都可以在外壳42上的任何位置，可以环绕任何元件。此外，如图11所示，任何天线单元，包括了调谐单元50，都可以采用各种形状，各种轮廓、边缘或者外壳42提供的形状。图11的实施方案是拉长了的矩形框外壳的射频和接地环34、36的一个实例。虽然附图中的环和调谐单元是直线形状的，但是这些单元都可以是任何一种方式的曲线，以便适应外壳的形状，获得需要的性能。天线环的形状最好基本上是矩形的，但也可以采用任何环形结构，包括对称和不对称的椭圆形和圆形。

可以用其它环单元66跟射频环和接地环34、36连接，做成一个调谐环，可以将它用来将天线调谐到需要的频率，同时对于多频带性能在多个频率上提供足够的接收特性。调谐环单元66可以在各种位置跟接地环和射频环34、36连接，以便调谐。还可以按照图13提供额外的环单元66，以便进一步调谐和进行阻抗匹配。

形成天线环或者任何调谐单元的任意一种导电单元都可以用光刻、电镀、丝印方式做在终端外壳上。或者，这些单元可以是导线，铸进外壳中。环单元和调谐单元可以是对称或者不对称的，用来获得各种调谐效果。这些单元都有电介质层来防止跟任何导电单元直接接触。此外，其中跟环有关或者被环包围的元件可以包括电介质，改变这些电介质能够进一步调谐。例如，可以改变小键盘的电介质，从而影响它附近天线环的调谐。

本领域里的技术人员会认识到，本发明的这些实施方案可以有各种变化。它们都属于本发明的范围之内。这样，涉及到将环形偶极子天线集成到终端外壳中以提供良好的接收和发射性能的各种变化都属于本发明的范围。通过阅读本发明前面的描述，本领域里的技术人员会立刻想到某些修改和改进。应当明白所有这些修改和改进都已经被省略，为的是使这一说明简明扼要，容易看懂，它们当然属于本发明的范围。

Claims (22)

1.一种移动无线电通信装置，包括：

a.用于无线通信的通信电路；

b.将所述通信电路装入其中的外壳；和

c.有两个谐振环单元的一个偶极子天线，有一根天线馈线将所述环单元跟所述通信电路连接起来，每个谐振环单元都集成在所述外壳中，跟所述外壳共形。

2.权利要求1的移动终端，其中的环单元以一种双面、环形偶极子天线结构互相靠近地安装在所述外壳上。

3.权利要求1的移动终端，其中的外壳包括一个主体和用轴跟所述主体连接的一个翻盖部分，其中的翻盖部分能够在从所述主体向外伸出的第一个位置和紧贴所述主体的第二个位置之间移动，一个环单元集成在所述主体上，跟它共形，另一个环单元集成在所述翻盖上，跟它共形，从而在所述翻盖部分处于第一个位置的时候，形成一个双面、环形偶极子天线结构。

4.权利要求1的移动终端，其中的环单元基本上是直线的(rectilinear)。

5.权利要求1的移动终端，其中的外壳包括一个用户接口，其中的环单元包围所述用户接口的至少一部分。

6.权利要求5的移动终端，其中的用户接口包括一个小键盘，其中的一个环单元在所述小键盘四周延伸。

7.权利要求5的移动终端，其中的用户接口包括一个显示器，其中的一个环单元环绕着所述显示器延伸。

8.权利要求2的移动终端，其中的外壳包括一个正面，其中的两个环单元都在所述外壳的正面。

9.权利要求2的移动终端，其中的外壳包括一个背面，两个环单元都在所述外壳的背面上。

10.权利要求2的移动终端，其中的环单元位于所述外壳的正面，另一个环单元位于所述外壳的背面。

11.权利要求3的移动终端，其中的外壳包括一个主体和跟所述主体用轴连接起来的一个翻盖部分，其中的一个环单元位于所述主体上，另一个环单元位于所述翻盖部分上。

12.权利要求1的移动终端，其中的环单元跟所述外壳的一个外表面共形。

13.权利要求1的移动终端，其中的环单元跟所述外壳的一个内表面共形。

14.权利要求1的移动终端，其中的环单元封装在形成所述外壳一部分的壁内。

15.权利要求14的移动终端，其中的环单元被铸在所述外壳内。

16.权利要求1的移动终端，其中的环单元基本上是对称的。

17.权利要求1的移动终端，其中的环单元是非对称的。

18.权利要求1的移动终端，其中额外的天线单元跟至少一个环单元实现电连接，从而影响天线调谐。

19.权利要求18的移动终端，其中额外的天线单元在所述环单元之间进行电耦合，以便影响天线调谐。

20.权利要求18的移动终端，其中的环单元基本上是直线的(rectilinear)，所述额外的天线单元提供影响天线调谐的一个调谐环。

21.权利要求1的移动终端，还包括第二个偶极子天线，有两个谐振环单元，还有一根天线馈线，将第二个偶极子天线的环单元跟所述通信电路连接，每个谐振环单元都集成在所述外壳上，其中第一个和第二个偶极子天线工作在不同的频率上。

22.权利要求21的移动终端，其中的第一个和第二个偶极子天线是同心的。

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