天线装置和配置该天线装置的移动终端设备.pdf

提供一种天线装置，该天线装置包括：环形天线，该环形天线的一端与馈电点相连接，而另一端与地相连接，并且对应于第一频带；以及至少一个短截线天线，该短截线天线以扩展环形天线的一个部分的形式形成并且对应于第二频带，该第二频带与环形天线对应的第一频带的部分频带重叠。

1.  一种天线装置，该天线装置包括：
环形天线，该环形天线的一端与馈电点相连接，另一端与地相连接；并且与第一频带对应；以及
至少一个短截线天线，该短截线天线以扩展环形天线的一部分的形式形成，并且对应于第二频带，该第二频带与对应于所述环形天线的所述第一频带的部分频带重叠。

2.  根据权利要求1所述的环形天线装置，其中，与所述短截线天线对应的频带设置为对应于所述第二频带，该所述第二频带集中位于接近于所述环形天线对应的所述第一频带高频带沿的频率中心。

3.  根据权利要求1所述的环形天线装置，其中，所述短截线天线以延伸接近所述馈电点的所述环形天线的一部分的形式形成。

4.  根据权利要求1所述的环形天线装置还包括：
短截线天线，该短截线天线以扩展所述环形天线的一部分的形式形成，并且对应于第三频带，该第三频带不同于所述环形天线对应的所述第一频带和所述短截线天线对应的所述第二频带。

5.  根据权利要求1所述的环形天线装置，其中，所述环形天线和所述短截线天线形成于软性印刷电路板上。

6.  一种移动终端设备，该移动终端设备包括：
天线装置：该天线装置包括：
环形天线，该环形天线的一端与馈电点相连接，另一端与地相连接；并且与第一频带对应，以及
至少一个短截线天线，该短截线天线以扩展环形天线的一部分的形式形成，并且对应于第二频带，该第二频带与对应于所述环形天线的所述第一频带的部分频带重叠；以及
信号处理单元，该信号处理单元对由所述第一频带和所述第二频带组合的频带中的信号实现信号处理。

7.  根据权利要求6所述的移动终端设备，其中，将所述短截线天线对应的频带设置为对应于所述第二频带，该所述第二频带集中位于接近所述环形天线对应的所述第一频带的高频带沿的频率中心。

8.  根据权利要求6所述的天线终端装置，其中，所述天线装置的所述短截线天线以延伸接近所述馈电点的所述环形天线的一部分的形式形成。

9.  根据权利要求6所述的天线终端装置，其中：
所述天线装置还包括至少一个短截线天线，该短截线天线以扩展所述环形天线的一部分的形式形成并且对应于第三频带，该第三频带不同于所述环形天线对应的所述第一频带和所述短截线天线对应的第二频带；并且还包括：
信号处理器，该信号处理器实现对所述第三频带的信号的信号处理；分路滤波器，该分路滤波器实现对分别由所述环形天线和所述短截线天线接收的所述第一频带和所述第二频带组合的所述频带的信号分别进行处理，并且所述第三频带的信号由所述短截线天线接收；以及
切换装置，在接收期间，该切换装置实现所述组合频带的所述信号和所述第三频带的所述信号之间的切换，这些频带由所述分路滤波器分离，并且将每一个所述信号送到各自的所述信号处理器，以及在发射期间，该切换装置实现由所述各自信号处理器处理的所述频带的所述信号之间的切换，并且通过所述分支滤器将每一个所述信号送到所述天线装置。

10.  根据权利要求6所述的移动终端设备，其中，所述环形天线和所述天线装置的所述短截线天线形成于软性印刷电路板上。

11.  根据权利要求6所述的天线终端装置，其中：
所述天线装置还包括至少一个短截线天线，该短截线天线以扩展所述环形天线的一部分的形式形成并且对应于第三频带，该第三频带不同于所述环形天线对应的所述第一频带和所述短截线天线对应的第二频带；并且还包括：
信号处理器，该信号处理器实现对所述第三频带的信号的信号处理；
分路滤波器，该分路滤波器实现对分别由所述环形天线和所述短截线天线接收的所述第一频带和所述第二频带组合的所述频带的信号分别进行处理，并且所述第三频带的信号由所述短截线天线接收；以及
切换装置，在发射期间，该切换装置实现所述组合频带的所述信号和所述第三频带的信号之间的切换，这些频带由所述分支滤波分离，并且将每一个所述信号提供给各自的所述信号处理器，以及在发射期间，该切换装置实现由所述各自信号处理器处理的所述频带的所述信号之间的切换，并且通过所述分支滤器将每一个所述信号送到所述天线装置。

天线装置和配置该天线装置的移动终端设备
相关专利申请的交叉引用
本申请包括于2005年1月20日在日本专利局提交的日本专利申请'2005-013005的主旨，其全部内容引用在此作为参考。
背景技术
1.技术领域
本发明涉及一种应用于移动终端设备的天线装置，该移动终端设备包括诸如移动电话、PHS电话(PHS：个人手持电话系统)和具有通讯功能的PDA设备(PDA：个人数字助理)，并且涉及一种配置该天线装置的移动终端设备。特别是，本发明涉及一种具有扩大的频率带宽和多频带结构的天线装置，以及涉及一种配置该天线装置的移动终端设备。
2.相关技术描述
日本专利申请出版物(KOKAI)No.2002-43826(3至4页：图1)已经公开了一种小尺寸的宽带天线装置，该天线装置甚至当接近人体使用时也不会发生增益的大幅下降。该天线装置在接近无线装置底座的位置配置了一个矩形全波环形天线元件，并且该环形天线元件相对的两端弯向馈电点以分配电流，其中使得在折起端的顶端的电流为零，并且使得电流集中到环形天线元件上。这种结构减少了流过无线装置底座的电流分量，并且当用手握着无线装置时降低了人体对无线装置的影响，以及形成与接收到的波相应的方向性特性。
发明概要
如果环形天线待发射和接收的信号是800MHz频带的低频信号，例如，长波长信号，则需要增加环形天线自身的长度。因此，存在的问题是800MHz频带对应的环形天线很难大幅扩大带宽。
当前，世界不同地区的电信服务商使用他们各自分配的频带提供通信服务，这些频带包括800MHz、900MHz、1500MHz、1800MHz和1900MHz。此外，为实现全球漫游，优选地提供一种允许一部移动电话可以工作于多个频带的结构(多频带结构)。
本发明已经考虑到上面提到的问题，并且本发明将提供一种天线装置，该天线装置使得实现一种具有大幅扩大的带宽和多频带结构的环形天线成为可能，也使得生产一种配置该天线装置的移动终端设备成为可能。
为解决如上所述的问题，本发明的一个实施例提供一种天线装置，该天线装置包括一个环形天线，该环形天线的一端与馈电点相连接，另一端与地相连接的，该环形天线对应于第一频带，并且包括至少一个短截线天线，该短截线天线以扩展环形天线的一部分的形式提供，并且对应于第二频带，该第二频带与环形天线对应的第一频带的部分频带重叠。
为解决如上所述的问题，本发明的另一个实施例提供一种移动终端设备。该移动终端设备包括：天线装置，该天线装置包括一个环形天线，该环形天线的一端与馈电点相连接，另一端与地相连接，并且对应于第一频带，并且包括至少一个短截线天线，该短截线天线以扩展环形天线的一个部分的形式提供，并且对应于第二频带，该第二频带与环形天线对应的第一频带的部分频带重叠；和一个信号处理单元，该信号处理单元对由第一频带和第二频带组合而成的频带中的信号执行信号处理。
根据本发明的实施例，为环形天线增加短截线天线，该短截线天线与环形天线对应的第一频带的部分频带重叠的第二频带相对应，以使短截线天线对应的频带能设置为这样的频带，该频带中，环形天线本身对应的频带与短截线天线对应的频带相组合。因此，这使得扩大环形天线对应的频带成为可能。
此外，根据本发明另一个实施例的天线装置，除了上面所述结构，还包括一个短截线天线，该短截线天线以扩展环形天线的一个部分的形式提供并且对应于第三频带，该第三频带不同于环形天线对应的第一频带和短截线天线对应的第二频带。
根据本发明另一个实施例的天线终端装置中，除了上面所述结构，该天线装置还包括至少一个短截线天线，该短截线天线以扩展环形天线的一部分的形式提供并且对应于第三频带，该第三频带不同于环形天线对应的第一频带和短截线天线对应的第二频带。
根据本发明的实施例，为环形天线增加短截线天线，该短截线天线对应于第三频带，该第三频带不同于环形天线对应的第一频带和第一个短截线天线对应的第二频带。因此，这使得具有能够在分别与环形天线和短截线天线对应的第一和第二频带以及与另外增加的短截线天线对应的第三频带中接收信号的多频带结构。
附图说明
从下面结合附图地本发明优选实施例的详细描述中，本发明将变得更容易评估和理解，其中：
图1是应用根据本发明实施例的移动电话的框图；
图2示出根据本发明实施例的移动电话的天线的结构示意图；
图3A到3C是描述根据本发明实施例的移动电话的天线功能的示意图；
图4示出根据本发明实施例的移动电话的天线的等效电路图；以及
图5是根据本发明实施例的移动电话的天线的频率特性图。
实施例的详细描述
本发明可以应用于移动电话。
[移动电话的一般结构]
图1示出根据本发明实施例的移动电话的框图。如图1所示，根据实施例的移动电话包括天线1、通信电路2、扬声器单元3、扩音器单元4和显示单元5。天线1和通信电路2实现在基站之间发射和接收数据，该基站连接移动电话服务商的通信网。扬声器单元3提供音频输出，例如铃声、收到的话音、视频文件的语音或者音乐数据的语音。扩音器单元4收集待发送的声音等。显示单元5显示呼出和呼入的电话号码、主叫和被叫的用户名、发送和接收的电话和手机邮件的记录、电话簿、通讯录、计划簿和发送或者接收的手机邮件的文本等。
移动电话还包括操作单元6、照相单元7、ROM 8、RAM和控制单元10。操作单元6配置有多个键，以实现输入希望输入的电话号码和文字等。照相单元7捕获所希望的对象的静态图像和动态图像。ROM 8存储通信处理程序(通信程序)和实现手机邮件和计划簿的信息处理的各种其他应用程序。RAM 9存储发送和接收的电话和手机邮件的记录、发送或者接收的手机邮件的文本、电话簿、通讯录、计划簿等。控制单元10基于通信处理程序和各种其他应用程序控制移动电话的操作。
[天线结构]
如图2所示，天线1具有这样的结构，其中环形天线11、天线12和天线13集成于软性印刷电路板上。环形天线11的一端与馈电点14相连接而另一端与地15相连接，并且对应于诸如800MHz到900MHz频带的信号。天线12(在下文指作为第一短截线天线12)在图2中由右上斜线表示，并且对应于900MHz频带的信号。天线13(在下文指作为第二短截线天线13)在图2中由左上斜线表示并且对应于1500MHz频带的信号。
在这种结构中，如果低频对应的第一短截线天线12接近地15，流向地15的电流量增大，从而导致第一短截线天线12的天线特性可能下降。由于这一原因，第一短截线天线12和第二短截线天线13之一，即，低频(900MHz频带)对应的第一短截线天线12接近馈电点14。
此外，在如上所述的优选实施例中，天线11到13形成于软性印刷电路板上，也可以形成于MIDs(模压互连器件)、金属板等上。
在图2到3C中示出的天线方向图只是一个例子，也可以根据希望的天线特性进行修改。
[天线功能]
在天线1中，图3A中环形天线11的阴影部分(环形天线1中除去第一短截线天线12和第二短截线天线13以外的部分)用于操作800MHz到900MHz频带的信号，图3B中第一短截线天线12的阴影部分用于操作900MHz频带的信号，并且图3C中第二短截线天线13的阴影部分用于操作1500MHz频带的信号。
图4是天线1的等效电路的示意图。从图4中可以看出，天线1具有环形天线11的阻抗ZL、第一短截线天线12的阻抗Zs1和第二短截线天线13的阻抗Zs2。
环形天线11对应于800MHz到900MHz频带的信号，包含在环形天线11对应的900MHz频带中信号的发射和接收功能由第一短截线天线12补充，因此改善了环形天线11发射和接收800MHz到900MHz频带信号的功能(扩大了环形天线11的带宽)。
此外，第二短截线天线13对应于1500MHz频带的信号，以实现所谓的多频结构，其中环形天线11和第一短截线天线12对应于800MHz到900MHz频带的信号，而第二短截线天线13对应于1500MHz频带的信号。
图5示出天线1的频率特性图，该天线1由本申请的申请人在实验基础上制造和测试。频率特性图的横坐标表示频率，纵坐标表示电压占波比(VSWR)，点虚线的二次曲线表示仅是基于环形天线11的频率特性，点划线的二次曲线表示仅基于第一短截线天线12的频率特性，实线的二次曲线表示环形天线11的频率特性，第一短截线天线12改善了该环形天线11的天线性能，粗实线的二次曲线表示仅是基于第二短截线天线13的频率特性。
如图5所示，通过向环形天线11中增加第一短截线天线12，使得改善900MHz频带信号的发射和接收性能成为可能，因此，使得大幅扩大环形天线11的带宽成为可能。
此外，通过向环形天线11中增加第二短截线天线13，使得实现能够处理800MHz到900MHz频带信号和1500MHz频带信号的多频结构成为可能。
[信号的发射和接收处理]
由天线1接收的信号通过移动电话的通信电路2中提供的分路滤波器分解为800MHz到900MHz频带的信号和1500MHz频带的信号。各自频带的信号由天线转换开关切换并且送到到信号处理系统，每一个信号都要经过适当的信号处理。
在800MHz到900MHz频带的信号发射期间，来自信号处理系统的800MHz到900MHz频带的信号由天线转换开关选择，在1500MHz频带信号的发射期间，来自信号处理系统1500MHz频带的信号由天线转接开关选择。以这种方式选择的信号通过分路滤波器和天线1发射到基站。
[实施例的优点]
上面的描述表明，根据本发明实施例的移动电话具有这样的结构，该结构包括800MHz到900MHz频带信号对应的环形天线11，在环形天线11的天线特性方面改善发射和接收功能的对应于900MHz频带信号的第一天线12和对应于1500MHz频带信号的第二短截线天线13。因此，使得实现环形天线11带宽的大幅扩大成为可能，也使得实现能够在800MHz到900MHz频带和1500MHz频带处理信号的多频带结构成为可能。
存在一种情况，即当用户手持移动电话或者将移动电话靠近他/她的耳朵时，在发射或者接收信号时发生频率偏移。然而，如上面所提到的，根据优选实施例的移动电话能够扩大它的响应频率，因此，即使发生这样的频率偏移，移动电话仍然能够完全处理频率偏移并且完成令人满意的信号发射和接收。
此外，由于900MHz低频对应的第一短截线天线12接近馈电点14，使得解决如果第一短截线天线12接近地15时造成流向地15的电流量增大和第一短截线天线12的天线特性下降的问题成为可能。因此，使得保持令人满意的第一短截线天线12的天线特性成为可能。
此外，由于天线11到13完整地形成于软性印刷电路板上，使得提高移动电话设计的自由程度成为可能，也使提高移动电话制造的简易性成为可能。
[修正]
在优选实施例的上面所述中，由天线装置发射和接收的信号频率是指800MHz到900MHz频带和1500MHz频带，但是这样的频率可以根据要发射和接收的信号频率适当地改变，例如由此可以发射和接收代替1500MHz频带信号的1800MHz或者1900MHz频带信号。
在优选实施例的上面所述中，已经参考了一个例子，其中，本发明应用于移动电话，但是本发明也可以应用于PHS电话(PHS：个人手持电话系统)和PDA设备(PDA：个人数字助理)及其它终端设备，例如具有通信功能的笔记本个人电脑。
根据本发明，向环形天线增加一个短截线天线，该短截线天线对应第二频带，该第二频带与环形天线对应的第一频带重叠，以使该短截线天线对应的频带能够设置为这样的频带，其中该频带由环形天线本身对应的频带同与短截线天线对应的频带组合而成。因此，使得扩大环形天线对应的频带成为可能。
此外，由于扩大环形天线对应的频带成为可能，所以使得当移动电话用手握着或者接近耳朵时完全处理发射和接收的信号发生频率偏移成为可能，因此使得完成信号的令人满意的发射和接收成为可能。
此外，由于短截线天线接近馈电点，因此使得解决短截线天线接近地时流向地的电流量增大和短截线天线天线特性下降的问题成为可能。从而，使得保持令人满意的短截线天线的天线特性成为可能。
此外，向环形天线将增加另一个短截线天线，该短截线天线对应第三频带，该第三频带不同于环形天线对应的第一频带和上述的短截线天线对应的第二频带，从而使得实现接收环形天线和短截线天线分别对应的第一和第二频带的信号和另一个短截线天线对应的第三频带的信号的多频带结构成为可能。
此外，环形天线和短截线天线完整地形成于软性印刷电路板上，从而使得提高天线装置和移动终端设备设计的自由度成为可能，也使得提高天线装置和移动终端设备制造的简易性成为可能。
如上所述的优选实施例仅是公开了本发明的一个例子。毫无疑问，本发明不局限于上述的优选实施例，当然在不脱离根据本发明的技术思想下，除了根据本发明设计的上述优选实施例等以外可以有多种修改。