專利名稱：用于移動終端的偶極子天線結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于模擬和數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的移動終端，具體地說，涉及其改進了的天線結構。為了清楚起見，本說明假設這些移動終端包括無線通信裝置，比方說個人通信助理、尋呼機、頭戴式耳機、無線調(diào)制解調(diào)器、模擬和數(shù)字蜂窩電話等等，它們用于在無線通信系統(tǒng)中工作，其中的移動終端通過陸地和衛(wèi)星基站跟任意數(shù)量的電話系統(tǒng)通信。
移動終端，特別是移動電話和頭戴式耳機，正在變得越來越小。這些終端需要一個輻射單元或者天線，用于無線電通信。通常，這種終端的天線跟終端的外殼連接，從外殼向外伸出。這些天線常常被設計成能夠收回來，安裝在外殼上，不使用終端的時候，這些天線就能夠從外殼外面收回來。隨著這些終端的體積不斷縮小，目前正在使用的外部天線變得越來越招人厭煩，越來越不好看，大多數(shù)用戶發(fā)現(xiàn)每次操作都將天線從終端的外殼拉出來是沒有必要的。此外，這些外部天線在制造、運輸和使用的過程中常常很容易損壞和折斷。外部天線還跟各種安裝裝置、充電器其它附件沖突。
這樣，如果用于現(xiàn)有移動終端，向外伸出的外部天線，用能夠在單模式和雙模式操作中提供可以比擬的性能的內(nèi)部天線所替換，那將是再好不過了。內(nèi)部天線需要具有全向性能，而不受終端的電路以及模擬和數(shù)字接地層的影響本發(fā)明提供一種內(nèi)部天線，用于移動終端，它能提供跟外部安裝的天線可以比擬的性能。這種天線是一種環(huán)形偶極子結構，其中的單元集成或者安裝在終端外殼的內(nèi)表面或者外表面。這種環(huán)形諧振單元可以環(huán)繞在電話的其它元件四周，而不會明顯地占用寶貴的物理空間。例如，環(huán)形天線可以環(huán)繞在小鍵盤四周，環(huán)繞在顯示器四周，環(huán)繞外殼的任意部分或者輪廓，安裝在用合頁跟外殼的主要部分連接的翻蓋部分上。這個天線最好是一個雙面的半波天線，有兩個矩形環(huán)偶極振子。
因此，本發(fā)明涉及一種天線不向外伸出的移動終端，包括用于無線通信的通信電路、將通信電路安裝在其中的一個外殼、有兩個諧振環(huán)單元的一個偶極子天線以及將這些環(huán)單元跟通信電路連接起來的一根天線饋線。每個諧振環(huán)單元基本上所有的地方都跟外殼的一部分連接，或者集成在其中，其中的天線基本上不會從外殼伸出來。天線既可以埋在外殼內(nèi)，又可以附著在外殼的內(nèi)表面上，還可以附著在外殼的外表面上。
此外，還可以將其它的導電單元安裝在外殼上和另外的偶極子天線，用于工作在跟第一個天線不同的頻率上。這個終端可以是一個單體外殼，或者是一個翻蓋類型的外殼，其中一個天線環(huán)單元放在翻蓋部分中，另一個單元放在外殼的主體中。通過閱讀本發(fā)明的以下描述，并參考附圖，對于本領域里的技術人員還言，本發(fā)明的這些方面和其它方面將會更加顯而易見。


圖1是包括可選終端功能的移動終端電路的一個框圖。
圖2是一個移動終端的電話實施方案的一個正視圖，它有按照本發(fā)明構造的一付天線。
圖3是擁有按照本發(fā)明構造的用于雙頻工作的兩個偶極子天線的一個移動終端。
圖4是一個移動終端，還有另外的天線單元跟本發(fā)明的偶極子天線單元有關和/或者連接。
圖5是一個頂部安裝、翻蓋類型移動電話的一個正視圖，其中的偶極子天線安裝在天線外殼的正面。
圖6是一個頂部安裝、翻蓋類型移動電話的后視圖，其中的偶極子天線安裝在電話外殼的背面。
圖7是一個處于打開位置的底部安裝、翻蓋類型的移動電話，它的天線單元安裝在電話外殼的正面。
圖8是處于閉合位置，底部安裝、翻蓋類型的移動電話的一個正視圖，它的天線單元安裝在電話外殼的正面。
圖9是處于打開位置，頂部安裝、翻蓋類型移動電話的一個后視圖，其中的天線單元安裝在電話外殼的背面。
圖10是一個移動終端的剖面圖，它說明本發(fā)明提供的各種安裝位置。
圖11是一個移動終端外殼的后視圖，其中本發(fā)明的偶極子天線的環(huán)單元跟終端外殼的多個面相一致。
圖12是本發(fā)明中具有另外一個調(diào)諧環(huán)的環(huán)形偶極子天線的一個原理圖。
圖13是本發(fā)明中具有另外一些調(diào)諧環(huán)的一個環(huán)形偶極子天線的原理圖。
在以下說明中，幾個附圖中相似的字符表示相似或者對應的部件。應當明白，這些說明只是為了描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，而不是為了限制本發(fā)明。
參考圖1，它說明移動終端10有各種可選部件。總的來說，移動終端10包括一個控制系統(tǒng)12，這個控制系統(tǒng)跟以下裝置中的一個或者多個連接一個顯示器14；小鍵盤16、17；輔助輸入/輸出裝置18或者打印機20。如上所述，這些部件中的每一個都是可選的，移動終端在不同應用中可以有它們的不同組合。例如，一種電話配置一般都包括一個顯示器14和一個或者多個小鍵盤16。輔助輸入/輸出18、打印功能和需要的任何其它功能都是可選的。
控制系統(tǒng)12還跟必需的無線電通信電路22連接，它無一例外地包括一個接收機和發(fā)射機(除了在某種尋呼機應用中以外)，用于直接或者通過基站提供跟其它終端或者電話系統(tǒng)的無線通信。在電話實施方案中，這個無線電通信電路有一個麥克風24用來接受音頻話音信號，還有一個揚聲器26，用于播放音頻信號給用戶聽。
這個無線電通信電路22有一個或者多個偶極子天線30，它有兩個環(huán)形諧振天線單元。跟射頻信號發(fā)射路徑38連接的第一個天線單元叫做射頻環(huán)34，跟接地路徑40有關的單元叫做接地環(huán)36。每個環(huán)單元34、36都通過天線饋線32跟對應的發(fā)射路徑38或者地40有電連接。
參考圖2，移動終端的一個電話實施方案有一個外殼42面板上的集成偶極子天線。這個面板包括小鍵盤16和顯示器14，其中的射頻環(huán)34環(huán)繞著下面的小鍵盤16，接地環(huán)36環(huán)繞著上面的小鍵盤17和顯示器14。最好是這個射頻和接地環(huán)34、36是一個半波偶極子天線。形成射頻和接地環(huán)34、36的單元可以放在外殼42的外表面或者內(nèi)表面，或者整體鑄在外殼內(nèi)外表面之間。天線單元的這種環(huán)形結構增強了天線在接近構成終端電路印刷電路板上接地面的時候的性能。
除了將天線環(huán)放在移動終端的正面以外，實際上可以利用移動終端的任意表面，包括圖3所示的背面。此外，具有射頻環(huán)44和接地環(huán)46的一個額外的天線可以放在終端外殼42上。這個額外的天線可以使用相同或者不同的天線饋線32。這個額外天線的射頻和接地環(huán)44、46的大小最好是使得它成為跟第一個天線的工作頻率不同的另外一個工作頻率上的半波偶極子天線。要注意，可以將任意的額外天線和有關的環(huán)單元放置在終端外殼42的任一部分上，只要它能夠維持這種基本的偶極子結構。例如，天線可以象圖3所說明的一樣以基本同心的方式排列，也可以將一個天線沿著一個表面上放置，而其它天線則放置在相鄰的或者相對的表面上。此外，多頻帶配置中兩個天線的環(huán)單元可以共享部分天線單元，也可以互相之間毫無關系。
現(xiàn)在來看圖4，導電調(diào)諧單元50用于調(diào)諧和多頻帶操作。這些額外的單元50可以跟射頻或者接地環(huán)34、36之一的一個或者多個點連接，或者可以跟它們實現(xiàn)電絕緣。這些調(diào)諧單元50可以用于補償天線環(huán)的形狀或者位置或者移動終端元件對天線性能的影響。
本發(fā)明中的集成偶極子天線在翻蓋類型的移動終端中特別有用。如圖5所示，一種翻蓋類型的電話實施方案包括有一個主體52和用合葉跟主體52連接的一個翻蓋部分54的外殼42。射頻環(huán)34在主體52上，而接地環(huán)36則在翻蓋部分54上。在蓋上翻蓋的狀態(tài)中，主體52和翻蓋部分54互相折在一起(沒有畫出)，天線作為一個四分之一波長的環(huán)，性能有所下降。當翻蓋部分打開的時候，環(huán)形偶極子天線就能夠工作。圖6說明圖5中翻蓋類型電話的另外一個實施方案，其中形成偶極子天線的射頻環(huán)和接地環(huán)34、36位于外殼42背面。圖5和圖6所示的翻蓋類型的電話通常都叫做頂部安裝的翻蓋結構。
圖7、8和9公開了一種底部安裝的翻蓋類型電話。天線環(huán)再一次安裝在主體52上，其它環(huán)安裝在外殼42的翻蓋部分54。值得注意，射頻環(huán)或者接地環(huán)34、36都能安裝在主體52和翻蓋部分54。對于其它的實施方案，射頻環(huán)和接地環(huán)34、36可以安裝在前面(圖7和圖8)、背面(圖9)或者外殼42上的任意其它部分上。當具有射頻環(huán)或者接地環(huán)34、36的翻蓋部分54打開的時候，就能獲得完整的半波偶極子天線性能。當翻蓋部分54閉合到主體52上的時候，得到的就是性能下降了的四分之一波長性能。值得注意，這種四分之一波長天線的性能至少足以建立通信，比如從基站接收基本的控制信號。
圖10描述外殼42的一個橫截面，其中說明了安裝天線環(huán)或者調(diào)諧單元的導電部分的位置。任何這種單元都能安裝在外殼42的內(nèi)表面(60)、外殼42上(62)或者外殼42的外表面(64)上。不管安裝在外殼的什么位置，它們都可以在外殼42上的任何位置，可以環(huán)繞任何元件。此外，如圖11所示，任何天線單元，包括了調(diào)諧單元50，都可以采用各種形狀，各種輪廓、邊緣或者外殼42提供的形狀。圖11的實施方案是拉長了的矩形框外殼的射頻和接地環(huán)34、36的一個實例。雖然附圖中的環(huán)和調(diào)諧單元是直線形狀的，但是這些單元都可以是任何一種方式的曲線，以便適應外殼的形狀，獲得需要的性能。天線環(huán)的形狀最好基本上是矩形的，但也可以采用任何環(huán)形結構，包括對稱和不對稱的橢圓形和圓形。
可以用其它環(huán)單元66跟射頻環(huán)和接地環(huán)34、36連接，做成一個調(diào)諧環(huán)，可以將它用來將天線調(diào)諧到需要的頻率，同時對于多頻帶性能在多個頻率上提供足夠的接收特性。調(diào)諧環(huán)單元66可以在各種位置跟接地環(huán)和射頻環(huán)34、36連接，以便調(diào)諧。還可以按照圖13提供額外的環(huán)單元66，以便進一步調(diào)諧和進行阻抗匹配。
形成天線環(huán)或者任何調(diào)諧單元的任意一種導電單元都可以用光刻、電鍍、絲印方式做在終端外殼上?；蛘?，這些單元可以是導線，鑄進外殼中。環(huán)單元和調(diào)諧單元可以是對稱或者不對稱的，用來獲得各種調(diào)諧效果。這些單元都有電介質層來防止跟任何導電單元直接接觸。此外，其中跟環(huán)有關或者被環(huán)包圍的元件可以包括電介質，改變這些電介質能夠進一步調(diào)諧。例如，可以改變小鍵盤的電介質，從而影響它附近天線環(huán)的調(diào)諧。
本領域里的技術人員會認識到，本發(fā)明的這些實施方案可以有各種變化。它們都屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。這樣，涉及到將環(huán)形偶極子天線集成到終端外殼中以提供良好的接收和發(fā)射性能的各種變化都屬于本發(fā)明的范圍。通過閱讀本發(fā)明前面的描述，本領域里的技術人員會立刻想到某些修改和改進。應當明白所有這些修改和改進都已經(jīng)被省略，為的是使這一說明簡明扼要，容易看懂，它們當然屬于本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種移動無線電通信裝置，包括a.用于無線通信的通信電路；b.將所述通信電路裝入其中的外殼；和c.有兩個諧振環(huán)單元的一個偶極子天線，有一根天線饋線將所述環(huán)單元跟所述通信電路連接起來，每個諧振環(huán)單元都集成在所述外殼中，跟所述外殼共形。
2.權利要求1的移動終端，其中的環(huán)單元以一種雙面、環(huán)形偶極子天線結構互相靠近地安裝在所述外殼上。
3.權利要求1的移動終端，其中的外殼包括一個主體和用軸跟所述主體連接的一個翻蓋部分，其中的翻蓋部分能夠在從所述主體向外伸出的第一個位置和緊貼所述主體的第二個位置之間移動，一個環(huán)單元集成在所述主體上，跟它共形，另一個環(huán)單元集成在所述翻蓋上，跟它共形，從而在所述翻蓋部分處于第一個位置的時候，形成一個雙面、環(huán)形偶極子天線結構。
4.權利要求1的移動終端，其中的環(huán)單元基本上是直線的(rectilinear)。
5.權利要求1的移動終端，其中的外殼包括一個用戶接口，其中的環(huán)單元包圍所述用戶接口的至少一部分。
6.權利要求5的移動終端，其中的用戶接口包括一個小鍵盤，其中的一個環(huán)單元在所述小鍵盤四周延伸。
7.權利要求5的移動終端，其中的用戶接口包括一個顯示器，其中的一個環(huán)單元環(huán)繞著所述顯示器延伸。
8.權利要求2的移動終端，其中的外殼包括一個正面，其中的兩個環(huán)單元都在所述外殼的正面。
9.權利要求2的移動終端，其中的外殼包括一個背面，兩個環(huán)單元都在所述外殼的背面上。
10.權利要求2的移動終端，其中的環(huán)單元位于所述外殼的正面，另一個環(huán)單元位于所述外殼的背面。
11.權利要求3的移動終端，其中的外殼包括一個主體和跟所述主體用軸連接起來的一個翻蓋部分，其中的一個環(huán)單元位于所述主體上，另一個環(huán)單元位于所述翻蓋部分上。
12.權利要求1的移動終端，其中的環(huán)單元跟所述外殼的一個外表面共形。
13.權利要求1的移動終端，其中的環(huán)單元跟所述外殼的一個內(nèi)表面共形。
14.權利要求1的移動終端，其中的環(huán)單元封裝在形成所述外殼一部分的壁內(nèi)。
15.權利要求14的移動終端，其中的環(huán)單元被鑄在所述外殼內(nèi)。
16.權利要求1的移動終端，其中的環(huán)單元基本上是對稱的。
17.權利要求1的移動終端，其中的環(huán)單元是非對稱的。
18.權利要求1的移動終端，其中額外的天線單元跟至少一個環(huán)單元實現(xiàn)電連接，從而影響天線調(diào)諧。
19.權利要求18的移動終端，其中額外的天線單元在所述環(huán)單元之間進行電耦合，以便影響天線調(diào)諧。
20.權利要求18的移動終端，其中的環(huán)單元基本上是直線的(rectilinear)，所述額外的天線單元提供影響天線調(diào)諧的一個調(diào)諧環(huán)。
21.權利要求1的移動終端，還包括第二個偶極子天線，有兩個諧振環(huán)單元，還有一根天線饋線，將第二個偶極子天線的環(huán)單元跟所述通信電路連接，每個諧振環(huán)單元都集成在所述外殼上，其中第一個和第二個偶極子天線工作在不同的頻率上。
22.權利要求21的移動終端，其中的第一個和第二個偶極子天線是同心的。
全文摘要
本發(fā)明提供用于移動終端的一種內(nèi)部天線,它能夠提供可以跟外部安裝天線相比擬的性能。這種天線是一種環(huán)形偶極子結構,其中天線的諧振單元集成在所述終端外殼的內(nèi)表面或者外表面。這種環(huán)形的諧振單元可以安裝在電話的其它元件周圍,而不會明顯地占用寶貴的物理空間。例如,這些環(huán)單元可以安裝在小鍵盤四周,在顯示器四周,在外殼任意部分的四周,以及在跟外殼主體連接在一起的一個翻蓋部分中。這種天線最好是具有兩個矩形環(huán)偶極振子的一個雙面半波天線。
文檔編號H04M1/00GK1333934SQ9981556
公開日2002年1月30日 申請日期1999年11月4日 優(yōu)先權日1998年11月11日
發(fā)明者R·薩德勒, J·斯派爾 申請人:艾利森公司