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CN1466800A - 用于移动无线设备的天线 - Google Patents

用于移动无线设备的天线 Download PDF

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CN1466800A
CN1466800A CNA01816370XA CN01816370A CN1466800A CN 1466800 A CN1466800 A CN 1466800A CN A01816370X A CNA01816370X A CN A01816370XA CN 01816370 A CN01816370 A CN 01816370A CN 1466800 A CN1466800 A CN 1466800A
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CN
China
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antenna
base plate
built
wireless device
radio base
Prior art date
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CNA01816370XA
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Inventor
江川洁
伊藤英雄
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

一种移动无线设备天线，其中内置辅助天线能够补偿由于不匹配的极化波和方向性特征而发生在主天线内的灵敏度劣化。内置天线(60)是倒L形的，并配置有垂直于底板平面的线性天线元件，该内置天线在中部被弯曲，并平行于无线电底板(30)的长度方向。即，内置天线(60)包括：线性天线元件垂直部分(62)，其垂直于底板平面；以及线性天线元件水平部分(64)，其在无线电底板(30)的长度方向上延伸。这些元件中，线性天线元件垂直部分(62)作为供电元件连接至开关(40)的触点(40b)。

Description

用于移动无线设备的天线
技术领域
本发明涉及一种移动无线设备的天线。更具体地，本发明涉及一种用在执行分集接收的移动无线设备中的天线。
背景技术
移动无线设备通常采用如图1所示的分集接收的方案来改善由于衰落而在接收时发生的灵敏度劣化。在图1中，执行发射和接收的主天线12和仅用于接收的内置天线14设置在外壳内的无线电底板(radio base)10上的上部分内，无线电电路16安装在主天线和内置天线下。在所示的示例中，主天线12和内置天线14通过开关装置18连接至无线电电路16。
将主天线12设置得使其能够沿外壳的长度方向(垂直方向Z)从无线电底板10的上端抽出。
内置天线14设置在无线电底板10的上部分内，以便从使用者握着外壳的手受到最小的影响。
在如上配置的条件下，主天线12和内置天线14构成了用以接收的分集天线。即，接收时比较主天线12和内置天线14的电场，并通过开关装置18选择较高电场的天线。
如图2所示，在x-y平面内主天线12的方向性特征如下：其在90°和270°方向上接收高增益的垂直极化波分量V，在0°和180°方向上接收低增益的水平极化波分量H。内置天线14的方向性特征基本相同。
基站使用垂直极化波发射信号。如果通常情况下使用者在通话的同时在垂直方向上竖直握持移动无线设备，能够以很高的灵敏度接收从基站传送并从90°和270°方向到达的信号。
但是，不总是在垂直方向上竖直握持移动无线设备，而是在等待和通话时间段内以不同的角度和方向握持。例如，可能出现这样的姿势：信号从0°和108°的方向到达，在该信号中，极化波主要是垂直极化波。这样，在主天线和内置天线两者内，在0°和108°方向上的增益很低，而且来自基站的到达信号和极化波在它们的方位上不匹配，所以存在很严重的灵敏度劣化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种移动无线设备，其能够使内置辅助天线补偿主天线的灵敏度劣化，该灵敏度劣化是由不匹配的极化波和方向性特征导致的。
本发明的实质在于配置一种带有执行发射和接收的主天线和仅执行接收的内置天线的移动无线设备天线，由此，当通过转换两个天线或使用两个天线且不在其间进行转换进行分集接收时，该内置天线补偿当以相对垂直方向倾斜的角度使用该设备时、由于不匹配的极化波和方向性特征而发生在主天线内的灵敏度的劣化。
本发明的一个方面示出了一种用在移动无线设备中的天线，其包括无线电底板、执行发射和接收的主天线、以及方向性和主天线不同并且仅执行接收的内置辅助天线；其中，辅助天线具有和无线电底板的表面垂直的垂直部分，和从垂直部分的一端起在无线电底板的长度方向上平行于无线电底板的表面延伸的水平部分。
附图说明
图1示出了传统移动无线设备天线的配置；
图2示出了图1中的主天线的自由空间内的方向性特征；
图3示出了根据本发明的第一实施例的移动无线设备天线的配置；
图4A示出了图3中的主天线的自由空间内的方向性特征；
图4B示出了图3中的内置辅助天线的自由空间内的方向性特征；
图5示出了根据本发明的第二实施例的移动无线设备天线的配置；
图6示出了根据本发明的第三实施例的移动无线设备天线的配置；
图7示出了根据本发明的第四实施例的移动无线设备天线的配置；
图8示出了根据本发明的第五实施例的移动无线设备天线的配置；
图9示出了根据本发明的第六实施例的移动无线设备天线的配置；
图10示出了根据本发明的第七实施例的移动无线设备天线的配置；
图11示出了根据本发明的第八实施例的移动无线设备天线的配置；
图12示出了根据本发明的第九实施例的移动无线设备天线的配置；
图13示出了根据本发明的第十实施例的移动无线设备天线的配置；
图14示出了根据本发明的第十一实施例的移动无线设备天线的配置；
图15示出了根据本发明的第十二实施例的移动无线设备天线的配置；
图16示出了根据本发明的第十三实施例的移动无线设备天线的配置；
图17示出了根据本发明的第十四实施例的移动无线设备天线的配置；
图18示出了根据本发明的第十五实施例的移动无线设备天线的配置。
具体实施方式
下文将参考附图描述本发明的优选实施例。
(第一实施例)
图3是示出根据本发明的第一实施例的移动无线设备天线的配置的图。在图3所示的情况下，主天线20在垂直方向(z)上设置在上部分内，无线电底板30设置在主天线下。
无线电底板30是矩形的基板，其垂直方向(z)是其长度方向，开关40设置在其上部分内，无线电电路50安装在其下。此外，在无线电底板30的前面或背面上，倒L形的内置天线60(辅助天线)在其一侧上设置到安装无线电电路50的部分的短边方向上。
开关40的一个触点40a连接至主天线20，而另一个触点40b连接至内置天线60。此外，公用触点40c连接至无线电底板30。
内置天线60具有上述的倒L形，并如此配置：垂直底板平面的线性天线元件在中部弯曲得和无线电底板30的长度方向平行。所以，内置天线60包括线性天线元件—垂直于底板平面的垂直部分62，和线性天线元件—平行于底板平面并沿无线电底板30的长度方向延伸的水平部分。其中，线性天线元件—垂直部分62作为供电元件连接至开关40的触点40b。
接下来，将解释如上配置的移动无线设备天线的方向性特征。
图4A示出了自由空间内主天线20的方向性特征。如图4A所示，主天线20在x-y平面内的方向性特征是：其在90°和270°方向上接收高增益的垂直极化波分量V，在0°和180°方向上接收低增益的水平极化分量H。
此外，图4B示出了自由空间内内置天线60的方向性特征。如图4B所示，内置天线60在x-y平面内的方向性特征是：其在90°和270°方向上接收高增益的垂直极化波分量V，在0°和180°方向上接收低增益的水平极化分量H。
所以，当使用中的移动无线设备从垂直方向倾斜到水平方向时，内置天线60以很高的灵敏度接收波，此处，这些波从基站发射，主要是垂直极化波，并从180°方向到达。为了执行分集接收，该移动无线设备比较主天线20和内置天线60的电场，并通过开关40选择较高电场的天线，这样，内置天线可以补偿由于移动无线设备角度的改变或姿势的改变而引起的主天线的灵敏度劣化。
根据本实施例的移动无线设备天线，内置天线可以在高增益处接收沿主天线在低增益处的方向到达的波，因而，该移动无线设备能够以不同的角度应用，并且内置天线依然能够补偿由于不匹配的极化波和方向性特征而发生在主天线内的灵敏度劣化。
附带地，尽管该图示出了主天线20和内置天线60通过开关40进行转换，但是使用两个天线且不在它们之间进行转换依然能够得到相同的效果。
(第二实施例)
图5是示出根据本发明的第二实施例的移动无线设备天线的配置的图。图5中和图3相同的部分用和图3中相同的附图标记指代，并且不做进一步的解释。
如图5所示，本实施例的内置天线70用Z形天线元件—水平部分72取代了线性天线元件—第一实施例的内置天线60的水平部分64。该Z形平面垂直于底板平面。
根据本实施例的移动无线设备天线，内置天线可以在高增益处接收沿主天线在低增益处的方向到达的波，因而，该移动无线设备能够以不同的角度应用，并且内置天线依然能够补偿由于不匹配的极化波和方向性特征而发生在主天线内的灵敏度劣化。此外，Z形天线元件—水平部分72能够进一步使内置天线70小型化。
(第三实施例)
图6是示出根据本发明的第三实施例的移动无线设备天线的配置的图。图6中和图5相同的部分用和图5中相同的附图标记指代，并且不做进一步的解释。
如图6所示，本实施例的内置天线80如此配置：电抗82安装在Z形天线元件—第二实施例的内置天线70的水平部分72的一端处，天线元件的电气长度比实际的元件长度大，从而缩短了元件长度。
根据本实施例的移动无线设备天线，内置天线可以在高增益处接收沿主天线在低增益处的方向到达的波，因而，该移动无线设备能够以不同的角度应用，并且内置天线依然能够补偿由于不匹配的极化波和方向性特征而发生在主天线内的灵敏度劣化。此外，电抗82能够进一步使内置天线80小型化。
(第四实施例)
图7是示出根据本发明的第四实施例的移动无线设备天线的配置的图。图7中和图3相同的部分用和图3中相同的附图标记指代，并且不做进一步的解释。
如图7所示，本实施例的内置天线90如此配置：一个线性天线在平面内弯曲成矩形形状，其在底板平面的长度方向上和一侧平行，并且和底板平面垂直。形成在一端处的垂直端部分92作为供电元件连接至开关40的触点40b，形成在另一端处的垂直端部分96短路至无线电底板30。
即，内置天线90包括两个平行设置并在平面上的x方向内具有合适距离的线性元件94和98，所述平面平行于底板平面的长度方向并垂直于底板平面。两个平行线性天线元件94和98在其一端短路。线性天线元件94的另一端被垂直弯曲并作为供电元件连接至开关40的触点40b，类似地，线性天线元件98的另一端被垂直弯曲并短路至无线电底板30。
根据本实施例的移动无线设备天线，内置天线可以在高增益处接收沿主天线在低增益处的方向到达的波，因而，该移动无线设备能够以不同的角度应用，并且内置天线依然能够补偿由于不匹配的极化波和方向性特征而发生在主天线内的灵敏度劣化。而且，包括两个平行线性天线元件的内置天线90的配置增加了阻抗，因而更易于进行匹配，并且能够实现带宽的拓宽。
(第五实施例)
图8是示出根据本发明的第五实施例的移动无线设备天线的配置的图。图8中和图7相同的部分用和图7中相同的附图标记指代，并且不做进一步的解释。
如图8所示，本实施例的内置天线100如此配置：第四实施例的内置天线90的两个平行线性天线元件94和98被弯曲成Z形，以便制成两个平行的Z形天线元件102和104。
根据本实施例的移动无线设备天线，内置天线可以在高增益处接收沿主天线在低增益处的方向到达的波，因而，该移动无线设备能够以不同的角度应用，并且内置天线依然能够补偿由于不匹配的极化波和方向性特征而发生在主天线内的灵敏度劣化。而且，Z形的两个平行线性天线元件能够进一步使内置天线小型化，以便增加阻抗，从而更易于进行匹配，并且能够实现带宽的拓宽。
(第六实施例)
图9是示出根据本发明的第六实施例的移动无线设备天线的配置的图。图9中和图8相同的部分用和图8中相同的附图标记指代，并且不做进一步的解释。
如图9所示，本实施例的内置天线110如此配置：构成第五实施例的内置天线100的两个平行Z形天线元件102和104的端部没有被短路，而是开放的，在这些开放端部设置阻抗112。
根据本实施例的移动无线设备天线，内置天线可以在高增益处接收沿主天线在低增益处的方向到达的波，因而，该移动无线设备能够以不同的角度应用，并且内置天线依然能够补偿由于不匹配的极化波和方向性特征而发生在主天线内的灵敏度劣化。而且，阻抗112能够进一步拓宽带宽并使内置天线小型化。
(第七实施例)
图10是示出根据本发明的第七实施例的移动无线设备天线的配置的图。图10中和图3相同的部分用和图3中相同的附图标记指代，并且不做进一步的解释。
如图10所示，本实施例的内置天线120如此配置：内置天线120具有三个平行设置并在平面上的x方向内具有合适距离的线性元件122、124和126，所述平面平行于底板平面的长度方向并垂直于底板平面。和第四实施例的内置天线90类似，两个平行线性天线元件122和124在其一端短路。线性天线元件122的另一端被垂直弯曲并作为供电元件连接至开关40的触点40b。类似地，线性天线元件124的另一端被垂直弯曲并短路至无线电底板30。
现在，余下的线性天线元件126是无源元件，其一端开放而另一端垂直弯曲并短路至无线电底板30。为内置天线120设置作为无源元件的线性天线元件126和第四实施例中为内置天线90设置电抗是等效的。
根据本实施例的移动无线设备天线，内置天线可以在高增益处接收沿主天线在低增益处的方向到达的波，因而，该移动无线设备能够以不同的角度应用，并且内置天线依然能够补偿由于不匹配的极化波和方向性特征而发生在主天线内的灵敏度劣化。而且，电抗能够进一步拓宽带宽。
(第八实施例)
图11是示出根据本发明的第八实施例的移动无线设备天线的配置的图。图11中和图10相同的部分用和图10中相同的附图标记指代，并且不做进一步的解释。
如图11所示，本实施例的内置天线130包括三个平行Z形天线元件132、134和136，它们等效于第七实施例中的内置天线120的三个平行线性天线元件122、124和126，它们被弯曲成Z形。
根据本实施例的移动无线设备天线，内置天线可以在高增益处接收沿主天线在低增益处的方向到达的波，因而，该移动无线设备能够以不同的角度应用，并且内置天线依然能够补偿由于不匹配的极化波和方向性特征而发生在主天线内的灵敏度劣化。而且，Z形的三个平行线性天线元件能够进一步使内置天线小型化并进一步拓宽带宽。
(第九实施例)
图12是示出根据本发明的第九实施例的移动无线设备天线的配置的图。图12中和图11相同的部分用和图11中相同的附图标记指代，并且不做进一步的解释。
如图12所示，本实施例的内置天线140如下配置：第八实施例的内置天线130的两个平行Z形天线元件132和134的端部没有被短路，而是开放的，在这些开放端部处设置阻抗142。
根据本实施例的移动无线设备天线，内置天线可以在高增益处接收沿主天线在低增益处的方向到达的波，因而，该移动无线设备能够以不同的角度应用，并且内置天线依然能够补偿由于不匹配的极化波和方向性特征而发生在主天线内的灵敏度劣化。而且，阻抗142能够进一步使内置天线小型化并拓宽带宽。
(第十实施例)
图13是示出根据本发明的第十实施例的移动无线设备天线的配置的图。图13中和图3相同的部分用和图3中相同的附图标记指代，并且不做进一步的解释。
如图13所示，本实施例的内置天线150设置在板件160上，该板件设置在无线电底板30的一侧处并直接连接至无线电底板30。
在所示实施例中，设置在板件160上的内置天线具有和第七实施例的内置天线120相同的形状，并由三个平行放置的线性天线元件构成。但是，不应从限制的角度对其进行理解，从上述实施例一到实施例九的任何天线都可以取代内置天线150。而且，在上述配置中，尽管板件160设置在无线电底板30的前面上，但也可以将其设置在背面上。
附带地，关于如何在板件160的表面上配置内置天线150，例如，可以将其上印刷有内置天线150的片附连在板件160上，或者，可以直接将内置天线150印刷到板件160上。
所以，本实施例的移动无线设备天线可以获得和上述第一到第九实施例相同的效果，并可以进一步使内置天线的造型变薄。
(第十一实施例)
图14示出根据本发明的第十一实施例的移动无线设备天线的配置图。图14和图13相同的部分用和图13中相同的附图标记指代，并且不做进一步的解释。
如图14所示，本实施例的内置天线150设置在外壳170的表面上，该外壳设置在无线电底板30的一侧上，并直接连接至无线电底板30。
在所示实施例中，设置在外壳170上的内置天线具有和第七实施例的内置天线120相同的形状，并由三个平行放置的线性天线元件构成。但是，不应从限制的角度对其进行理解，从上述实施例一到实施例九的任何天线都可以取代内置天线150。而且，尽管内置天线150以使其等效于无线电底板30的前表面的方式设置在外壳170上，但也能够以使其等效于外壳170的背面的方式使用外壳170。
附带地，关于如何在外壳170的表面上配置内置天线150，例如，可以将其上印刷有内置天线150的片附连在外壳170上，或者，可以直接将内置天线150印刷到外壳170上。
所以，本实施例的移动无线设备天线可以获得和上述第一到第九实施例相同的效果，并可以进一步使内置天线小型化并且造型变薄。
(第十二实施例)
图15示出根据本发明的第十二实施例的移动无线设备天线的配置图。图15和图14相同的部分用和图14中相同的附图标记指代，并且不做进一步的解释。
如图15所示，本实施例的内置天线150位于，例如，设置在无线电底板30的一侧的外壳170上，并通过设置在无线电底板30的一侧上的供电弹簧180连接至无线电底板30。供电弹簧180是板形弹簧或是螺旋弹簧。
在所示实施例中，设置在外壳170上的内置天线具有和第七实施例的内置天线120相同的形状，并由三个平行放置的线性天线元件构成。但是，不应从限制的角度对其进行理解，从上述实施例一到实施例九的任何天线都可以取代内置天线150。而且，尽管本实施例配置得可以通过供电弹簧180将内置天线150和无线电底板30连接在一起，但是也可以使用如图16所示的弹簧销190或如图17所示的连接器200。
所以，本实施例的移动无线设备天线可以获得和上述第一到第九实施例相同的效果，可以进一步使内置天线小型化并且造型变薄，并且进一步加强内置天线和无线电底板之间的连接点的结构。
(第十三实施例)
图18示出根据本发明的第十三实施例的移动无线设备天线的配置图。图18和图14相同的部分用和图14中相同的附图标记指代，并且不做进一步的解释。
如图18所示，本实施例的内置天线150位于，例如，设置在无线电底板30的一侧上的外壳170上，并通过其间带有缝隙210的静电连接的方式连接至无线电底板30。缝隙210包括一对电极部件。内置天线150连接至一个电极部件，开关40的触点40b连接至另一个电极部件。
在所示实施例中，设置在外壳170上的内置天线具有和第七实施例的内置天线120相同的形状，并由三个平行放置的线性天线元件构成。但是，不应从限制的角度对其进行理解，从上述实施例一到实施例九的任何天线都可以取代内置天线150。
所以，本实施例的移动无线设备天线可以获得和上述第一到第九实施例相同的效果，可以进一步使内置天线小型化并且造型变薄，并且简化内置天线和无线电底板之间的连接点的结构。
尽管上述第十二和第十三实施例示出了内置天线150设置在外壳170上的结构配置，但内置天线可以设置在板件160上，并仍然能够获得相同的效果。
如上所述，本发明使内置天线能够补偿由不匹配的极化波和方向性特征而引起的主天线的灵敏度劣化。
本发明申请基于2000年9月26日提交的日本专利申请No.2000-291446，其整篇内容在此引为参考。
工业适用性
本发明涉及用于移动无线设备，尤其适用于执行分集接收的移动无线设备的天线。

Claims (12)

1.一种移动无线设备天线，包括：
无线电底板；
执行发射和接收的主天线；
方向性不同于所述主天线、并仅执行接收的内置辅助天线，
其中，所述辅助天线具有：
垂直于所述无线电底板的表面的垂直部分；和
从所述垂直部分的一端、沿所述无线电底板的长度方向、平行于所述无线电底板的表面延伸的水平部分。
2.如权利要求1所述的移动无线设备天线，其中，所述水平部分在垂直于所述无线电底板表面的平面上配置成Z形。
3.如权利要求1所述的移动无线设备天线，其中，所述水平部分装设有电抗。
4.一种移动无线设备天线，包括：
无线电底板；
执行发射和接收的主天线；
方向性不同于所述主天线、并仅执行接收的内置辅助天线，
其中，所述辅助天线具有：
垂直于所述无线电底板的表面的垂直部分；和
从所述垂直部分的一端、沿所述无线电底板的长度方向、平行于所述无线电底板的表面延伸的第一水平部分；以及
平行于所述第一水平部分，其一端短路至所述第一水平部分，而其另一端短路至所述无线电底板的第二水平部分。
5.如权利要求4所述的移动无线设备天线，其中，所述第一和第二水平部分在垂直于所述无线电底板表面的平面上配置成Z形。
6.如权利要求4所述的移动无线设备天线，其中，阻抗设置在第一和第二水平部分之间的中部。
7.一种移动无线设备天线，包括：
无线电底板；
执行发射和接收的主天线；
包括第一天线元件和第二天线元件、方向性不同于所述主天线、并仅执行接收的内置辅助天线，
其中，所述第一天线元件包括：
垂直于所述无线电底板的表面的垂直部分；和
从所述垂直部分的一端、沿所述无线电底板的长度方向、平行于所述无线电底板的表面延伸的第一水平部分；以及
平行于所述第一水平部分，其一端短路至所述第一水平部分，而其另一端短路至所述无线电底板的第二水平部分，
以及，
其中，所述第二天线元件包括平行于所述第一和第二水平部分、其一端短路至所述无线电底板而其另一端开放的第三水平部分。
8.如权利要求7所述的移动无线设备天线，其中，第一、第二和第三水平部分在垂直于所述无线电底板表面的平面内配置成Z形。
9.如权利要求7所述的移动无线设备天线，其中，阻抗设置在第一和第二水平部分之间的中部。
10.如权利要求1、4和7中的任一项所述的移动无线设备天线，其中，所述内置天线设置在平板件表面和外壳表面的一个之上，并且，所述垂直部分直接连接到所述无线电底板。
11.如权利要求1、4和7中的任一项所述的移动无线设备天线，其中，所述辅助天线设置在平板件表面和外壳表面的一个之上，并且通过连接装置连接至所述无线电底板。
12.如权利要求1、4和7中的任一项所述的移动无线设备天线，其中，所述辅助天线设置在平板件表面和外壳表面的一个之上，并且通过带有介入缝隙的静电连接的方式连接至所述无线电底板。
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