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寬帶天線的制作方法

文檔序號:6890186閱讀:97來源:國知局
專利名稱:寬帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域,并且更具體地涉及用于便攜式通信設(shè)備的天 線裝置以及具有這種天線裝置的便攜式通信設(shè)備。
背景技術(shù)
便攜式通信設(shè)備(如蜂窩電話)日益變得越來越小。
由于許多原因,還期望將這些設(shè)備的天線放置在所討論的設(shè)備的外 殼的內(nèi)部。因此,這些天線必須很小。
同時,這些設(shè)備所使用的各種頻帶正在增加。這意味著該小型天線 需要覆蓋越來越寬的頻帶。
在例如蜂窩電話的情況下,當(dāng)前所期望的是具有覆蓋包括最低的
GSM頻率以及最高的麗TS頻率的頻率范圍的設(shè)備。因此期望覆蓋 824-2170MHz的范圍。這還應(yīng)該在在整個頻帶上保持良好效率的同時實 現(xiàn)。
在小尺寸便攜式通信設(shè)備中,這不是容易完成的任務(wù)。 因此,需要用于在大頻帶上提供良好效率的小型天線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體針對提供小型的天線裝置,其可以設(shè)置在便攜式通信設(shè) 備內(nèi)部并且對于感興趣的頻率仍然具有良好的天線屬性。
因此,本發(fā)明的一個目的是提供一種用于便攜式通信設(shè)備的小型天 線裝置,其可以設(shè)置在該設(shè)備內(nèi)部并且對于感興趣的頻率仍然具有良好 的天線屬性。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面,該目的可以通過用于便攜式通信設(shè)備的天 線裝置實現(xiàn),該天線裝置包括
單極天線元件,其具有
底面,其在第一端處接合到第一側(cè)面的第一端并且在相對的第 二端處接合到笫二側(cè)面的第一端,其中該底面以小于90度的角度接合 到每個側(cè)面以形成至少由底面以及第 一和第二側(cè)面限定的天線元件區(qū)
5域,
其中該天線元件區(qū)域包括繞縱軸以圓錐方式彎曲 一半的中部,從 而使得繞縱軸的半圈設(shè)置有至少 一部分底面。
本發(fā)明的第二方面針對一種包括第一方面的特征的天線裝置,其中 所述側(cè)面平行于縱軸。
本發(fā)明的第三方面針對一種包括第 一方面的特征的天線裝置,其中 第一側(cè)面具有第二端且第二側(cè)面具有第二端。
本發(fā)明的第四方面針對一種包括第三方面的特征的天線裝置,其中 第 一側(cè)面的第二端接合到第二側(cè)面的第二端以便定義天線元件區(qū)域。
本發(fā)明的第五方面針對一種包括第三方面的特征的天線裝置,進一 步包括上部,其在笫 一端處接合到第 一側(cè)面的第二端并且在第二端處接 合到笫二側(cè)面的第二端,以便定義天線元件區(qū)域。
本發(fā)明的第六方面針對一種包括第三方面的特征的天線裝置,進一 步包括饋送部分,其與鄰近底面的側(cè)面接合并且從中伸出。
本發(fā)明的第七方面針對一種包括第六方面的特征的天線裝置,進一 步包括至少 一個調(diào)諧部分,其與側(cè)面接合并從中伸出。
本發(fā)明的第八方面針對一種包括第七方面的特征的天線裝置,其中 所述調(diào)諧部分被設(shè)置在饋送部分與所述側(cè)面的第二端之間。
本發(fā)明的第九方面針對一種包括第六方面的特征的天線裝置,進一 步包括連接到所述饋送部分的匹配單元。
本發(fā)明的笫十方面針對一種包括第 一方面的特征的天線裝置,其中 該天線元件區(qū)域包括設(shè)置在所述中部的相對側(cè)上的第一和第二平面部 分。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有小型天線裝置的便攜式通信 設(shè)備,該天線裝置可以設(shè)置在該設(shè)備內(nèi)部并且對于感興趣的頻率仍然具 有良好的天線屬性。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面,該目的可以由便攜式通信設(shè)備實現(xiàn),該
通信設(shè)備包括 接地平面, 無線電電^各,以及
單極天線元件,所述單極天線元件具有
底面,其在第 一端處接合到第 一側(cè)面的笫 一端并且在相對的第二端處接合到第二側(cè)面的第一端,其中該底面以小于90度的角度接合 到每個側(cè)面以形成至少由底面以及第 一和第二側(cè)面限定的天線元件區(qū) 域,
其中該天線元件區(qū)域包括繞縱軸以圓錐方式彎曲 一半的中部,從 而使得繞縱軸的半圏設(shè)置有至少 一 部分底面。
本發(fā)明的第十二方面針對一種包括第十 一方面的特征的便攜式通 信設(shè)備,其中單極天線元件相對于接地平面?zhèn)认蚍胖谩?br> 本發(fā)明的第十三方面針對 一 種包括第十 一 方面的特征的便攜式通 信設(shè)備,其中所述側(cè)面平行于縱軸。
本發(fā)明的第十四方面針對一種包括第十 一方面的特征的便攜式通 信設(shè)備,其中第一側(cè)面具有第二端并且第二側(cè)面具有第二端。
本發(fā)明的第十五方面針對一種包括第十四方面的特征的便攜式通 信設(shè)備,其中第 一側(cè)面的第二端接合到第二側(cè)面的第二端以定義天線元 件區(qū)域。
本發(fā)明的第十六方面針對一種包括第十四方面的特征的便攜式通 信設(shè)備,進一步包括上部,其在第一端處接合到第一側(cè)面的第二端并且 在第二端處接合到第二側(cè)面的第二端以定義天線元件區(qū)域。
本發(fā)明的第十七方面針對一種包括第十四方面的特征的便攜式通 信設(shè)備,進一步包括饋送部分,其與鄰近底面的側(cè)面接合并且從中伸出。
本發(fā)明的第十八方面針對一種包括第十七方面的特征的便攜式通 信設(shè)備,進一步包括至少一個調(diào)諧部分,其與朝向接地平面的側(cè)面接合 并且從中伸出。
本發(fā)明的第十九方面針對一種包括第十八方面的特征的便攜式通 信設(shè)備,其中該調(diào)諧部分設(shè)置在所述饋送部分與所述側(cè)面的第二端之 間。
本發(fā)明的第二十方面針對一種包括第十七方面的特征的便攜式通 信設(shè)備,進一步包括連接在所述饋送部分與所述無線電電路之間的匹配 單元。
本發(fā)明的第二十 一 方面針對 一 種包括第十 一 方面的特征的便攜式 通信設(shè)備,其中所述天線元件區(qū)域包括設(shè)置在所述中部的相對側(cè)上的第 一和笫二平面部分。
本發(fā)明的第二十二方面針對 一 種包括第十 一 方面的特征的便攜式通信設(shè)備,其中它是蜂窩電話。
本發(fā)明具有許多優(yōu)點。它提供小尺寸天線裝置,其可以設(shè)置在便攜 式通信設(shè)備的內(nèi)部并且對于寬頻率范圍仍然具有良好的天線屬性。它對 制造誤差和制造公差不是非常敏感。它對放置在便攜式通信設(shè)備中的變 化也不是非常敏感。它還很簡單并可以以低成本生產(chǎn)。它在設(shè)備中還占 用有限的空間。
應(yīng)當(dāng)強調(diào),本說明書中使用的術(shù)語"包括"表示所敘述的特征、整 體、步驟或部件的存在,但是不排除一個或多個其他特征、整體、步驟、 部件或其群組的存在或添加。


現(xiàn)在將結(jié)合附圖更詳細地描述本發(fā)明,在附圖中 圖1示出蜂窩電話形式的便攜式通信設(shè)備的正視圖, 圖2示出根據(jù)本發(fā)明實施例的天線裝置的透視圖, 圖3示出便攜式通信設(shè)備中的電路板的正視圖,并且該電路板設(shè)有 圖2的天線裝置以及無線電電路和匹配單元, 圖4示出圖3中的電路板的側(cè)視圖,
圖5示出與本發(fā)明的天線裝置一起使用的匹配單元的電^各圖,以及 圖6示出根據(jù)圖2的天線裝置的VSWR曲線圖。
具體實施例方式
圖1示出蜂窩電話形式的便攜式通信設(shè)備10的正視圖。電話10具 有殼體12,其中設(shè)有鍵區(qū)16和顯示器l4。這里,鍵區(qū)包括用于操作電 話10的若干鍵。電話10的其他不同的功能單元設(shè)置在電話10的內(nèi)部, 即殼體12內(nèi)部。電話IO進一步包括至少一個天線裝置,根椐本發(fā)明該 天線裝置設(shè)置在電話內(nèi)部,即殼體12內(nèi)部。在這里,應(yīng)當(dāng)指出,根據(jù) 本發(fā)明的便攜式通信設(shè)備不限于蜂窩電話,而是可以用在另 一個便攜式 通信設(shè)備中,如膝上型計算機或掌上型計算機。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的天線裝置18的透視圖。天線裝置 18由單極天線元件構(gòu)成。該元件具有主部分36、 38、 40,其具有底面 20,該底面在第一端處接合到第一側(cè)面22的第一端。底面20還在相對 的第二端處接合到第二側(cè)面24的第一端,側(cè)面22和24可以是直的。
8底面20以小于90度的角度接合到每個側(cè)面。第一和第二側(cè)面22和24
進一步具有在該實施例中接合的第二端。通過此方式,天線元件區(qū)域36、 38、 40由這三個面20、 22和24所限定。這里,該天線元件區(qū)域被分為 中部36以及第一和第二側(cè)部38和40,其中第一和第二側(cè)部38和40設(shè) 置在該中部36的相對側(cè)上。所有這些部分36、 38和40進一步從底面 20延伸到側(cè)面22和24的第二端被接合的點。根據(jù)本發(fā)明,中部36進 一步繞縱軸26以圓錐方式彎曲一半,從而使得繞該縱軸半圈設(shè)置有至 少一部分底面20。這意味著中部36基本形成為沿著縱軸26通過中間分 裂的圓錐形。在這里,第一和第二側(cè)部38和40是平坦的并且因此沒有 彎曲且遠離中部36垂直于提供分裂的平面而延伸。從具有分裂的圓錐 形狀的結(jié)構(gòu)的頂部到底部的距離在某些情況下可以近似地等于感興趣 的頻率范圍中最低頻率的波長的1/8。第一和第二側(cè)面22和24進一步 平行于縱軸26。還提供了饋送部分28,在該實施例中其與第二側(cè)面24 接合。饋送部分28與鄰近底面20的該側(cè)面24接合。它可以在這些面 20和24的相交點處與該側(cè)面24接合或與該聯(lián)合相隔少許,如圖2所示。 最后,天線裝置18包括第一和笫二調(diào)諧部分32和34,在這里笫一和第 二調(diào)諧部分也接合到笫二側(cè)面24。部分28、 32和34在這里與第二側(cè)部 40共面。整個天線裝置18優(yōu)選地由銅制成。
圖3示出設(shè)置在電路板42上的天線裝置18的正—見圖,而圖4示出 在該電路板42上的天線裝置18的側(cè)視圖。在該實施例中,電路板42 被分為兩個部分,電路部分46和天線部分44。在天線部分44中,沒有 接地平面并且優(yōu)選地也沒有可以影響該部分44中的天線裝置的部件或 其他電路。電路部分46包括接地平面52,在這里其設(shè)置在電路板42的 中間,并且還具有若干連接在其上的電氣元件。在圖3和4中僅僅示出 兩個元件,即無線電電^各50和匹配單元48。然而,應(yīng)當(dāng)明白電路寺反42 可以具有安裝在其上的幾個其他元件。然而,這些元件被省略了,因為 對于本發(fā)明來說它們不是真正必要的。還應(yīng)當(dāng)認識到,接地平面52不 需要設(shè)置在電路板42中間或者甚至不需要設(shè)置在其內(nèi)部,而是也可以 設(shè)置在電路板42的表面上。
在這里,天線裝置18的饋送部分28從其所接合的側(cè)面24伸出并 且連接到匹配單元48。匹配單元48又連接到無線電電路50。從圖3和 4可以看出,天線裝置18的調(diào)諧部分32和34在朝向電路板42的電路部分46并且進而朝向接地平面52的方向上^v它們所4妾合的側(cè)面24伸 出。因此,可以看出,天線裝置18在設(shè)有接地平面52的平面中與接地 平面間隔一定的距離。因此,它設(shè)置在接地平面52的一側(cè)上,即相對 于"t妾地平面52的側(cè)向。
圖5示出匹配單元48,其適合與根據(jù)本發(fā)明的天線裝置一起使用。 匹配單元48在這里具有第一電容器Cl,其在第一端處連接到地并且在 第二端處連接到第一電感器Ll的第一端。第一電容器Cl與第一電感器 Ll之間的該連接點進一步連接到無線電電路以用于提供并接收無線電 信號。第一電感器L1的第二端連接到第二電容器C2的第一端,該第二 電容器C2具有連接到第二電感器L2的第一端的第二端。第二電感器L2 的第二端連接到地。第二電容器C2與第二電感器L2之間的該連接點最 后連接到天線裝置的饋送部分。匹配單元48的部件的值被選擇成使得 該單元48通過將天線裝置匹配于感興趣的頻率范圍來支持天線裝置的 性能。
當(dāng)前,在許多情況下便攜式通信設(shè)備需要在很寬的頻帶中使用。在 蜂窩電話的情況下,例如存在天線應(yīng)該覆蓋的各種GSM頻帶、PCS頻帶 還有UMTS頻帶。根據(jù)上面給出的頻帶的實例,這意味著天線裝置應(yīng)當(dāng) 能夠覆蓋從824MHz到2170MHz的頻率范圍。而且應(yīng)當(dāng)在保持良好效率
的同時來實現(xiàn)覆蓋。
如從圖6中可以看出,根據(jù)本發(fā)明的天線裝置精確地覆蓋了上述范 圍。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的VSWR (電壓駐波比)相對于頻率 的曲線。這里,水平軸上所使用的刻度為每個單位200MHz,且開始于 500MHz并結(jié)束于2500MHz。這里垂直軸上所使用的刻度的范圍為從1到 11。在該曲線中,還標(biāo)記出了一些感興趣的點,其中對于頻率824MHz 提供了第一點l,對于頻率960MHz提供了第二點2,對于頻率U10MHz 提供了第三點3,以及對于頻率2170MHz提供了第四點4。這里,第一 和第二點1和2給出了覆蓋較低的GSM頻率的第一范圍,而第三和第四 點3和4給出了覆蓋4支高GSM頻率、PCS頻率以及UMTS頻率的第二范圍。
可以看出,對于整個范圍824-2170MHz,性能都是良好的??梢钥?出,在第一和第二范圍內(nèi)效率是非常好的(低于3),并且在從大約960MHz 到大約1150MHz的短范圍中僅僅稍高于3。因此在從第一到第四點的整 個范圍中效率都是非常好的,因此所述第一點到第四點組成了感興趣的
10頻率范圍。
圖2中的天線裝置的調(diào)諧部分對于該曲線具有輕微的影響,它們的 存在和沿著所述側(cè)面的位置在不同區(qū)段處影響曲線的陡度。例如,它們
影響在曲線的第二點周圍的曲線的陡度。因此,可以通過改變沿著所述 側(cè)面的調(diào)諧部分的位置來改變曲線的多個區(qū)段的陡度。通過此方式,可 以對天線裝置進行微調(diào)以滿足關(guān)于某些頻率的特定要求。
本發(fā)明的天線裝置具有許多其他優(yōu)點。它對制造誤差和制造公差不 是非常敏感。它對在電話中放置的改變也不是非常敏感。它還占用電話 中的有限空間。而且它比4交簡單并且可以以4氐成本生產(chǎn)。
可以通過許多方式改變本發(fā)明。首先,應(yīng)當(dāng)明白,天線元件區(qū)域不 需要包括側(cè)部,而只需包括中部。而且應(yīng)當(dāng)明白,天線裝置可以不設(shè)置 調(diào)諧部分。而且,它可以僅僅包括一個調(diào)諧部分或兩個以上調(diào)諧部分。
調(diào)諧部分和饋送部分可以連接到任何側(cè)面。而且,它們不需要連接到相 同的側(cè)面。而且,天線裝置不需要被設(shè)置為分裂的完整錐形結(jié)構(gòu),而是 可以被設(shè)置為分裂的截平的錐形結(jié)構(gòu)。在后一種情況下,天線裝置應(yīng)該 設(shè)有上部,其在第一端處接合到笫一側(cè)面的第二端且在第二端處接合到 第二側(cè)面的第二端。通過此方式,天線元件區(qū)域?qū)⒂傻酌?、上部以及?一和第二側(cè)面限定。
也可以以不同方式提供匹配單元。例如,可以省略一個或兩個電感。 本發(fā)明當(dāng)然也不限于上述頻率范圍,而是可以應(yīng)用于任何合適的頻率范 圍。因此,本發(fā)明僅僅由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.用于便攜式通信設(shè)備(10)的天線裝置(18),包括單極天線元件,該單極天線元件具有底面(20),其在第一端處接合到第一側(cè)面(22)的第一端并且在相對的第二端處接合到第二側(cè)面(24)的第一端,其中該底面(20)以小于90度的角度接合到每個側(cè)面(22,24)以形成至少由所述底面(20)以及第一和第二側(cè)面(22,24)限定的天線元件區(qū)域(36,38,40),其中該天線元件區(qū)域(36,38,40)包括繞縱軸(26)以圓錐方式彎曲一半的中部(36),從而使得繞所述縱軸(26)的半圈設(shè)置有至少一部分底面(20)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的天線裝置(18),其中所述側(cè)面(22, 24)平 行于所述縱軸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的天線裝置(18 ),其中所述第一側(cè)面(22 ) 具有第二端且所述第二側(cè)面(24)具有第二端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的天線裝置(18),其中第一側(cè)面(22)的第 二端接合到第二側(cè)面(24)的第二端以便定義所述天線元件區(qū)域(36, 38, 40 )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的天線裝置(18),進一步包括上部,其在第一 端處接合到第一側(cè)面的第二端并且在第二端處接合到第二側(cè)面的第二 端,以便定義所述天線元件區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項的天線裝置(18),進一步包括饋送 部分(28),其與鄰近底面(20)的側(cè)面(20接合并且從中伸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的天線裝置(18),進一步包括至少一個調(diào)諧部 分(32, 34 ),其與側(cè)面(24)接合并從中伸出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的天線裝置(18),其中所述調(diào)諧部分(32, 34 ) 被設(shè)置在饋送部分(28)與所述側(cè)面(24)的第二端之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項的天線裝置(18),進一步包括連接 到饋送部分(")的匹配單元(48)。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的天線裝置(18),其中所述天線 元件區(qū)域(36, 38, 40)包括設(shè)置在所述中部(36)的相對側(cè)上的第一 和第二平面部分(38, 40)。
11. 便攜式通信設(shè)備(10),包括接地平面(52), 無線電電路(50),以及 單極天線元件,所述單極天線元件具有底面(20),其在第一端處接合到第一側(cè)面(22)的第一端并且在 相對的第二端處接合到第二側(cè)面(24)的第一端,其中該底面(20)以 小于90度的角度接合到每個側(cè)面(22, 24 )以形成至少由所述底面(20) 以及第一和第二側(cè)面(22, 24 )限定的天線元件區(qū)域(!36, 38 , 40),其中該天線元件區(qū)域(36, 38, 40)包括繞縱軸(26)以圓錐方式 彎曲一半的中部(36),從而使得繞所述縱軸(26)的半圏設(shè)置有至少 一部分底面(20)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的便攜式通信設(shè)備(10),其中所述單極天線 元件相對于所述接地平面(52)側(cè)向放置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12的便攜式通信設(shè)備(10),其中所述側(cè) 面(22, 24 )平行于縱軸(26)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項的便攜式通信設(shè)備(10),其中 所述第一側(cè)面(22)具有第二端并且第二側(cè)面(24)具有第二端。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的便攜式通信設(shè)備(10),其中第一側(cè)面(22) 的第二端接合到第二側(cè)面(24)的第二端以定義天線元件區(qū)域(36, 38, 40)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的便攜式通信設(shè)備(10),進一步包括上部, 其在第一端處接合到第一側(cè)面的第二端并且在第二端處接合到第二側(cè) 面的第二端以定義所述天線元件區(qū)域。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項的便攜式通信設(shè)備(10),進一 步包括饋送部分(28),其與鄰近所述底面(20)的側(cè)面(24)接合并 且從中伸出。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的便攜式通信設(shè)備(10),進一步包括至少一 個調(diào)諧部分(32, 34 ),其與朝向接地平面(52)的側(cè)面(24)接合并 且從中伸出。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的便攜式通信設(shè)備(10),其中該調(diào)諧部分(32, 34)設(shè)置在所述饋送部分(28)與所述側(cè)面(")的笫二端之間。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17-19中任一項的便攜式通信設(shè)備(10),進一 步包括連接在所述饋送部分(28)與所述無線電電路(50)之間的匹配單元(48)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求11-20中任一項的便攜式通信設(shè)備(10),其中 所述天線元件區(qū)域(36, 38, 40 )包括設(shè)置在所述中部(36)的相對側(cè) 上的第一和第二平面部分(38, 40 )。
22. 根據(jù)權(quán)利要求11的便攜式通信設(shè)備(10),其中它是蜂窩電話。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于便攜式通信設(shè)備的天線裝置,并且涉及包括這種天線裝置的便攜式通信設(shè)備。該天線裝置(18)包括單極天線元件,其具有接合到第一側(cè)面(22)和接合到第二側(cè)面(24)的底面(20)。該底面(20)以小于90度的角度接合到每個側(cè)面(22,24),以形成至少由底面(20)以及第一和第二側(cè)面(22,24)限定的天線元件區(qū)域。該天線元件區(qū)域包括繞縱軸(26)以圓錐方式彎曲一半的中部(36),從而使得繞縱軸(26)的半圈設(shè)置有至少一部分底面(20)。該結(jié)構(gòu)是小型的并且提供良好的寬帶性能。
文檔編號H01Q1/24GK101622753SQ200780051828
公開日2010年1月6日 申請日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日
發(fā)明者M·莫瑟 申請人:索尼愛立信移動通訊股份有限公司
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