无线电终端装置天线和无线电终端装置 【发明领域】
本发明涉及用于无线电终端装置的天线和无线电终端装置。
【发明背景】
在PDC系统的情况下，对于无线电终端装置的常规天线，如图20所示，鞭形天线102和平面逆F天线103的组合的分集式天线良好地用于处理衰落问题。但是，所有这些天线都具有偏振，其中z轴方向分量较大。因此，在基站处垂直偏振中的无线通信系统发送/接收中，当便携式电话用于如图21所示的电话呼叫和数据通信时，在偏振是相同的垂直偏振的情况下数据通信时偏振损失变得较小，而在电话会谈时根据偏振面的斜率偏振损失变得较大。
因此，在诸如电话呼叫或数据通信的任何状态中，例如JP-A-2001-326514中描述了一种天线，通过该电线可以获得良好的偏振特性。图22示出了前述特许公开中描述的常规无线电终端装置。
图22中，无线电终端装置具有用于切换天线元件2201上的电气连接状态的一个或多个转换开关2202，其中电长度是使用中的频率的约1个波长。通过切换转换开关2202，天线的主偏振特性可以被切换成水平偏振和垂直偏振。同时，转换控制电路部分2203配备有诸如语音通信/数据通信的通信媒介的区分装置，或者确定任何外部装置是否连接到无线电终端装置上的区分装置。通过这些区分装置得到的区分结果来切换转换开关2202，用户能不知不觉地自动获得良好的偏振面。
同时，JP-A-2002-43826中提及了一种技术，它能通过将天线切换到平衡特性和不平衡特性来切换天线地偏振和方向性。图23示出前述特许公开中描述的常规无线电终端装置。
图23中，无线电终端装置配备了接近无线电基板2301的1个波长的矩形回路天线元件2303，且回路天线元件2303的两端被弯曲以面向馈电部分，从而配置多数前端部分中的电流变成0的电流分布。同样，通过将电流集中在回路天线元件2303上，减少了无线电基板2301上流动的电流分量并抑制了了人将无线电终端装置持于手中时的影响，且同时根据到达的波形成方向特性。此外，通过调整相位电路2304，就可以切换平衡特性和不平衡特性，或者具有两者之间的状态并根据使用环境或到达的无线电波在一个天线系统中形成多个辐射方向模式。
同时，除了以上的JP-A-2002-43826，JP-A-2001-223514中描述了关于通过改变电流分布来控制天线的方向性。图24A和24B示出该特许公开中描述的常规无线电终端装置的壳体电流分布控制部分的配置。
图24A中，壳体电流分布控制部分中，以预定间隔排列诸如具有预定宽度的多个条形中的壳体的金属板2401，并通过诸如其间的诸如多个二极管2402等的装置将其连接。随后，通过将偏置控制电路2403的开关2404接通/断开来控制施加到二极管2402上的电压并切换电流分布。
但是，在JP-A-2001-326514中描述的常规方法中，存在一些问题，其中需要约1个波长的天线元件，由于天线的配置它不能被安装在壳体从而很难生产小尺寸终端。同时，转换开关2202用作切换阻抗匹配电路的装置且不考虑在相同频带下的切换。
同时，根据JP-A-2002-43826中描述的常规方法，可以通过使用折起的回路天线生产小尺寸天线，但问题在于当在相位电路处被切换时在相同频带下不能切换平衡特性和不平衡特性。
同样，对于JP-A-2001-223514中描述的常规方法，问题在于为了电流分布的控制，需要诸如二极管等的许多装置。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种用于无线电终端装置的天线和无线电终端装置，其中通过用小于1个波长的天线元件进行配置可以实现小尺寸的产品并可以安装在壳体处，且同时，可以用简单的部件配置在相同频带下切换天线特性。
本发明的用于无线电终端装置的天线包括天线元件；以及天线特性切换部分，它用于在电流分布仅存在于天线元件上及其附近的状态和电流分布不仅存在于天线元件上及其附近还存在于其它部分上的状态之间进行切换。
同时，本发明的用于无线电终端装置的天线包括天线元件；导电基板，它被安排成以扭转的位置关系靠近地平行于天线元件的长侧，具有与波长相比足够小的间隔；以及天线特性切换部分，它连接到导电基板附近的天线元件的一端，用于改变与导电基板的连续状态。
根据以上配置，可以切换天线的偏振和方向性。
同时，在本发明的用于无线电终端装置的天线中，天线特性切换部分具有相互串联的开关和线圈，且线圈的一端连接到天线元件。
同时，在本发明的用于无线电终端装置的天线中，天线特性切换部分具有相互串联的二极管和线圈。
根据以上配置，可以用简单的配置切换天线的偏振和方向性，从而生产小尺寸的天线。
同时，在本发明的用于无线电终端装置的天线中，回路天线、偶极天线和分集式天线中的任一种可用作天线元件。
此外，在本发明的用于无线电终端装置的天线中，天线元件是偶极天线和由两个天线元件配置成的阵列天线。
根据以上配置，可以生产小尺寸的天线并可将其安装在壳体上。
同时，一种无线电终端装置包括：天线元件；导电基板，它被安排成以扭转的位置关系靠近地平行于天线元件的长侧，具有与波长相比足够小的间隔；天线特性切换部分，它连接到导电基板附近的天线元件的一端，用于改变与导电基板的连续状态；以及RF电路部分，它被连接到天线元件的另一端。
此外，一种无线电终端装置包括天线元件；导电基板，它被安排成以扭转的位置关系靠近地平行于天线元件的长侧，具有与波长相比足够小的间隔；RF电路部分，它被连接到天线元件的一端；以及天线特性切换部分，它连接到与RF电路部分相连接的一端附近并接近导电基板的部分，用于改变与所述导电基板的连续状态，其中接近导电基板的天线元件的另一端连接到导电基板。
同时，一种无线电终端装置包括天线元件；导电基板，它被安排成以扭转的位置关系靠近地平行于天线元件的长侧，具有与波长相比足够小的间隔；平衡/不平衡转换器，它连接到天线元件的两端；RF电路部分，它连接到所述平衡/不平衡转换器；以及天线特性切换部分，它连接到导电基板附近的天线元件，用于改变与导电基板的连续状态。
根据以上配置，可以用简单的配置切换天线的偏振和方向性，从而改善接收灵敏度。
同时，本发明的无线电终端装置进一步包括工作模式推定器(estimator)，它用于区分当前通信媒介是电话呼叫还是数据通信，以通知天线特性切换部分，其中天线特性切换部分根据该通知执行预定的切换。根据该配置，可以根据无线电终端装置的使用模式自动切换天线的偏振和方向性，从而可以在不知不觉的情况下以更高的灵敏度向用户提供通信服务。
同时，本发明的无线电终端装置进一步包括传播环境推定器，它用于检测接收功率或到达的无线电波的偏振和方向中至少任何一种，以通知天线特性切换部分，其中天线特性切换部分根据该通知执行预定的切换。根据该配置，可以根据传播环境自动切换天线的偏振和方向性，从而可以在不知不觉的情况下以更高的灵敏度向用户提供通信服务。
同样，本发明的无线电终端装置进一步包括倾斜检测器，它用于检测无线电终端装置的倾斜角以通知天线特性切换部分，其中天线特性切换部分根据该通知执行预定的切换。根据该配置，可以根据无线电终端装置的斜率自动切换天线的偏振和方向性，从而可以在不知不觉的情况下以更高的灵敏度向用户提供通信服务。
同时，在本发明的无线电终端装置中，天线特性切换部分具有相互串联的开关和线圈，线圈的一端连接到天线元件。
此外，在本发明的无线电终端装置中，天线特性切换部分具有相互串联的二极管和线圈。
根据以上配置，可以用简单的配置切换天线的偏振和方向性，从而可以生产小尺寸的无线电终端装置。
同时，在本发明的无线电终端装置中，天线元件是回路天线、偶极天线和分集式天线中的任一种。
此外，在本发明的无线电终端装置中，天线元件是偶极天线和由两个天线元件配置成的阵列天线。
根据以上配置，可以在壳体排列小天线，从而可以生产小尺寸的无线电终端装置。
根据如上所述的本发明，可以通过简单的配置实现在相同频带处可切换其方向性的天线。由此，可以获得小尺寸比率的无线电终端装置。同时，通过根据使用模式、传播环境或无线电终端装置的斜率切换天线特性，可获得适合于每种情况的接收特性。
附图概述
图1是示出本发明第一实施例中无线电终端装置的配置的框图。
图2是示出本发明第一实施例中无线电终端装置的详细配置的框图。
图3是示出本发明第一实施例中无线电终端装置的偏振特性的示图。
图4是示出本发明第一实施例中无线电终端装置的详细配置的框图。
图5是示出本发明第一实施例中无线电终端装置的详细配置的框图。
图6是示出本发明第一实施例中无线电终端装置的天线的辐射特性的示图。
图7是示出本发明第一实施例中无线电终端装置的天线的辐射特性的示图。
图8是示出本发明第一实施例中无线电终端装置的天线的辐射特性的示图。
图9是示出本发明第一实施例中无线电终端装置的天线的辐射特性的示图。
图10是示出本发明第一实施例中无线电终端装置的详细配置的框图。
图11是示出本发明第三实施例中无线电终端装置的配置的框图。
图12A到12C是示出本发明第三实施例中无线电终端装置的详细配置的框图。
图13是示出本发明第三实施例中无线电终端装置的详细配置的框图。
图14是示出本发明第三实施例中无线电终端装置的天线的接收功率特性的图表。
图15是示出本发明第四实施例中无线电终端装置的配置的框图。
图16是示出本发明第五实施例中无线电终端装置的配置的框图。
图17是示出本发明第二实施例中无线电终端装置的配置的框图。
图18是示出本发明第五实施例中无线电终端装置的详细配置的框图。
图19是示出本发明第六实施例中无线电终端装置的详细配置的框图。
图20是示出常规天线的示图。
图21是示出无线电终端装置的使用模式实例的示图。
图22是示出常规无线电终端装置的配置的框图。
图23是示出常规无线电终端装置的配置的框图。以及
图24A和24B是示出常规无线电终端装置的电流分布控制部分的配置的示图。
【具体实施方式】
以下将参考附图说明本发明的实施例。
实施例1
图1示出本实施例的无线电终端装置的配置。
无线电终端装置301具有天线元件302、天线特性切换部分303和RF电路部分306。图2中示出更详细的配置实例。
例如，天线元件302是约半波长的折起的偶极天线401，它以对称结构被置于基板411上。折起的偶极天线401的两端彼此靠近，其中一端连接到RF电路部分306而另一端连接到导电基板410，它经由通孔形成于基板411的整个后部上。在这种配置中，形成不平衡的馈电。这种情况中的导电基板410相当于导电基板。
天线特性切换部分303具有线圈402和开关403。开关403的H端经由通孔连接到导电基板410。该开关403选择性地连接到导电基板410或与其断开。
当开关403连接到L端侧时，折起的偶极天线401的馈电点连接到RF电路部分306和导电基板410。因此，提供不平衡的馈电。但是，在图2所示的本实施例的配置的情况下，其中折起的偶极天线401相对于导电基板410对称排列，电流分布集中在折起的偶极天线401上及其附近，从而提供与平衡馈电中的天线元件相同的特性。因此，无线电终端装置301的偏振波中y轴方向中的分量是主要的，如图3中的箭头501所表示的。
另一方面，当开关403连接到H端时，电流也流到导电基板410上。这种现象破坏了电流分布的平衡，它集中于折起偶极天线401上及其附近。因为电流分布不仅存在于折起的偶极天线401上及其附近还在导电基板410上，表现出与被提供不平衡馈电的天线元件的情况中相同的特性。因此，无线电终端装置301的偏振波中z轴方向中的分量是主要的，如图3中的箭头502所表示的。这样，通过切换开关403，就可以在平衡馈电特性和不平衡馈电特性之间切换天线特性。在这种方式中，可以改变偏振波的方向。
例如，可使用SPDT(单刀双掷)开关作为开关403。只要具有两个或更多的切换功能，还可以用任何其它的装置代替。同样，诸如PIN二极管的二极管可替换开关403。只要具有在连接和不连接到导电基板410之间转换的功能，也可以用二极管以外的其它装置代替。附带地，开关403的接地可以设置于共用端侧处，如图4所示。
此外，如图5所示，可以将开关403设置在安排了RF电路部分306的高频侧上。即使在这种配置中，也可以在平衡馈电特性和不平衡馈电特性之间切换天线特性。结果，可以获得选择性地改变偏振波方向的效果。
图6和7示出如框图2中所示的无线电终端装置301的无线电方向性，这是在以下前提下在相同的频带中测量的：使得一个波长＝λ，宽度W＝0.233λ，高度H＝0.067λ，间隙G＝0.007λ，且折起偶极天线401具有全部长度L＝2W+2H-2G＝0.59λ(即，约0.5波长的长度)。图6示出无线电方向性，其中开关403被转换到H端以提供不平衡馈电特性。图7示出无线电方向性，其中开关403被转换到L端以提供平衡馈电特性。
附带地，图8和9示出电话呼叫的使用状态下无线电终端装置301的无线电方向性，在该电话呼叫的使用状态下用户左手持无线电终端装置301。图8示出无线电方向性，其中开关403被切换到H端以提供不平衡的馈电特性。图9示出无线电方向性，其中开关403被切换到L端以提供平衡的馈电特性。但是，响应于线圈402和折起偶极天线401之间的接触点的位置以及线圈402的值，改变折起偶极天线401的共振频率。因此，不仅可以通过天线元件的长度还可以通过接触点和线圈值来调整该共振频率。
如上所述，在电话呼叫状态下本实施例中配置的无线电终端装置301持于用户左手中的情况下，其偏振方向性如下：当开关403被切换到H端侧时，如图8所示，水平成分是主要的；而当开关403被切换到L端侧时，如图9所示，垂直成分是主要的。
这里，在以垂直偏振执行基站的发送/接收的无线电通信系统中，例如，当在图21所示的电话呼叫模式中偏振示出这样一种特性时，即y轴方向中的分量是主要的(如图3中箭头501所表示的)，所引起的无线电终端装置301的偏振损失减少，这是因为偏振中的失配较少。同时，在图21所示的数据通信模式中，当偏振示出这样一种特性时，即z轴方向中的分量是主要的(如图3中的箭头502所表示的)，偏振损失减少。
因此，当图2中的开关403被切换到L端侧时，电话呼叫模式中的特性是良好的。而当开关403被切换到H端侧时，数据通信模式中的特性是良好的。
如上所述，根据本实施例，通过将电流分布集中到天线元件上及其附近以及将电流分布不仅扩展到天线元件上及其附近还通过开关403扩展到导电基板上之间进行切换，可以在相同的频带中改变天线的方向性。在这种情况下，可以在电话呼叫模式和数据通信模式的任一种使用方式中增强无线电终端装置301的接收功率特性。
附带地，天线元件302不限于折起偶极天线。可以替换成折叠回路天线等。同样，在通过如图10所示的平衡/不平衡转换器404向天线提供平衡馈电的配置中可获得相同的效果。
实施例2
图17示出本实施例的无线电终端装置的配置。该实施例具有一种配置，其中进一步将工作模式推定器304添加到实施例的无线电终端装置中。其它配置与实施例1相同。
根据无线电终端装置的使用模式，工作模式推定器304将确定适用于其使用模式的天线元件302的特性，将信号输出到天线特性切换部分303以便切换天线特性。
例如，工作模式推定器304推定无线电终端装置的使用模式是电话呼叫模式还是数据通信模式。例如，在通信开始之前通过检测是否是数据通信模式(分组通信模式)，是否是经由麦克风/扬声器的声音输入/输出，或者通过检测用于区别通信模式的预添加信号，可获得该使用模式推定。工作模式推定器304根据这些检测结果发出指令，从而开关403在电话呼叫模式中被切换到L端侧，而在数据通信模式中被切换到H端侧。
如上所述，根据本实施例，可以根据使用方式自动改变通信中要使用的偏振。这可以降低通信中的偏振损失，而用户不会察觉到。结果，可以实现更高灵敏度的通信。
实施例3
图11示出本实施例的无线电终端装置的配置。本实施例与实施例2的区别在于：用传播环境推定器305替换工作模式推定器304。
根据传播环境，该传播环境推定器305将确定适合于传播环境的天线元件302的特性，从而将一信号输出到天线特性切换部分303以便切换天线特性。
例如，传播环境推定器305监控到达的无线电波的接收功率、偏振或方向等等。
图12A到12C示出监控到达的无线电波的方向的配置。天线元件401可以经由开关1401和1402连接到传播环境推定器305。因为天线元件401也可以认为是由两个天线元件配置成的阵列天线，传播环境推定器305可以通过进一步包括两个天线元件之间的相位差或振幅的检测来推定从基站发送的到达的无线电波的方向。结果，可以提供指令以便将开关403变为适合于其到达方向的特性。
附带地，推定到达方向的能力不限于该配置：在传播环境推定器305包括阵列天线的配置中也可获得类似的功能。
同时，在图12B中，传播环境推定器305连接到RF电路部分306以根据通过该RF电路部分306获得的输出结果推定到达方向。在图12C中，提供了两个RF电路306，且根据通过这两个RF电路部分306分别获得的输出结果进行到达方向的推定。
接着，图13示出监控接收功率的配置。图13中，对应于传播环境推定器的接收功率确定部分1501检测接收功率，发出指令以便将开关403改变到具有更高接收功率的端侧。同时，接收功率确定部分1501可以置于任何位置，只要可以监控接收功率。例如，它可包含于RF电路部分306中；或者，它可以被配置成监控来自RF电路部分306的输出。
图14示出在开关403连接到H端侧和L端侧的情况下接收功率的特性，假定移动时在电话呼叫中无线电终端装置301持于左手中。如图14所示，即使仅在电话呼叫使用中，不仅在值中而且在H端侧和L端侧的情况之间接收功率的下降计时(dropping timing)中也存在差异，其可通过开关403进行转换。也就是说，提供了非常低的相关性。因此，本发明对于具有低相关性的分集式天线的配置是较好的。如上所述，根据本实施例，通过根据传播环境改变用于通信的偏振，可获得更高灵敏度的通信
实施例4
图15示出本实施例的无线电终端装置的配置。本实施例与实施例2的区别在于，倾斜检测器308代替了实施例2的工作模式推定器304。
倾斜检测器308检测无线电终端装置301的倾斜角，确定适合于该倾斜角的天线元件302的特性，随后将一信号输出到天线特性切换部分303以改变连接。
例如，倾斜开关可用作倾斜检测器308。典型的倾斜开关是封闭良好的壳体，其中包含了球和棒。当壳体自身倾斜时，内部的球和棒也一起倾斜以使得电触点ON/OFF。
由此，可以如下地改变偏振：当绕图3的x轴转的无线电终端装置倾斜了45度或以上，偏振被切换为箭头501的方向；当无线电终端装置倾斜了小于45度，则偏振被切换为箭头502的方向。其结果是，在从基站以固定偏振发送和接收无线电波的无线电通信系统中，允许无线电终端装置减少由偏振失配引起的偏振损失，从而提升接收特性。
此外，在同时进行电话呼叫模式和数据通信模式的使用方式中，类似于电视电话或并行进行分组通信时的电话呼叫的情况，通过响应于无线电通信终端的倾斜角切换用于通信的偏振，允许无线电终端装置改善其通信灵敏度。
实施例5
图16示出本实施例的无线电终端装置的一种配置。该实施例与实施例1的不同之处在于，无线电终端装置具有多个天线。图18中示出其特殊配置。
在图18中，将天线元件2001和开关2002添加到实施例1的原始配置中。工作模式推定器304连接到开关403和2002，响应于工作模式控制它们中的每一个。
例如，在等待模式中，使用具有几乎无方向性特性的天线元件2001，因为在不知道无线电通信终端的配置状态时，使用无方向性天线对发送/接收效率更好。在这种情况中，在电话呼叫模式中，开关403被设置到L端侧而开关2002被设置到H端侧。在数据通信模式中，开关403被设置到H端侧且开关2002被设置到H端侧。另一方面，在等待模式中，开关403被设置到任一H/L端，且开关2002被设置到L端侧以便变到天线元件2001。在这种方式中，可以根据三种情况切换天线。
如上所述，具有多个天线元件的配置将可以控制天线特性更适合于工作模式。
附带地，还可以使用实施例3的传播环境推定器或实施例4的倾斜检测器来代替工作模式推定器304，从而可以在多个天线中选择具有最合适的接收特性的天线。
实施例6
图19示出本实施例的无线电终端装置的配置。在该实施例中，无线电终端装置具有包含多个天线和多个RF电路部分的配置。
图19中，除了实施例1的原始配置，无线电终端装置进一步包括天线元件2101、线圈2102、开关2103、RF电路部分2106和分离器2107。这里，分离器2107具有分开进入RF电路部分306和2106的输入信号以及组合从RF电路部分306和2106输入的输入信号的功能。
通过分别切换开关403和开关2103，在不平衡馈电特性和平衡馈电特性之间分别改变由天线元件401、线圈402、开关403和RF电路部分306配置的天线以及由天线元件2101、线圈2102、开关2103以及RF电路部分2106配置的天线。因此，每个天线都可以具有与另一个不同的特性。在这种方式中，如同实施例3的图14中所示的情况，可以配置具有两个天线的无线电终端装置，其接收功率特性具有很低的相关性。
通过将开关403设置到L端侧以便向天线元件401提供平衡馈电特性以及通过将开关2103设置到H端侧以便向天线元件2101提供不平衡馈电特性，以上配置还可应用于用于MIMO(多入多出)系统的天线。同时，MIMO由BLAST(Bell Labs LayeredSpace-Time)例证。
同样，本发明可应用于多偏振系统，因为它可以通过切换开关发送和接收两种偏振波，如图3所示。
此外，本发明可实现发送多样性并可应用于接收或发送空时码的天线，具有两个天线元件的适合的阵列天线等。
此外，在使用一只手持有的无线电终端装置的情况中，通过向更靠近手的天线元件提供不平衡馈送特性将减少手的影响。
同时，这种配置也是可以的，其中一个或两个天线的特性被固定而不使用开关。
产业应用性
根据本发明用于无线电终端装置的天线和无线电通信装置可用于必须切换天线特性并适于降低尺寸的无线电终端装置中。
附图标号列表
102 鞭形天线
103 平面逆F天线
301 无线电终端装置
302 天线元件
303 天线特性切换部分
304 工作模式推定器
305 传播模式推定部分
306 RF电路部分
308 倾斜检测器
401 天线元件
402 线圈
403 开关
404 平衡/不平衡转换器
410 导电基板
411 基板
1401 开关
1402 开关
1501 接收功率确定部分
1801 天线元件
2001 天线元件
2002 开关
2101 天线元件
2102 线圈
2103 开关
2106 RF电路部分
2107 分离器
2201 天线元件
2202 转换开关
2203 转换控制电路部分
2301 无线电基板
2303 回路天线元件
2304 相位电路
2401 金属板
2402 二极管
2403 偏置控制电路
2404 开关