CN1720639A - 移动通信装置的多频带单极天线 - Google Patents

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CN1720639A
CN1720639A CNA028300777A CN02830077A CN1720639A CN 1720639 A CN1720639 A CN 1720639A CN A028300777 A CNA028300777 A CN A028300777A CN 02830077 A CN02830077 A CN 02830077A CN 1720639 A CN1720639 A CN 1720639A
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Abstract

一种移动通信装置用的多频带单极天线，其包括一与一第一辐射臂及一第二辐射臂两者耦合的共导线。该共导线包括一馈电端，其使该天线与一移动通信装置内的通信电路耦合。在一实施例中，该第一辐射臂包括一空间填充曲线。在另一实施例中，该第一辐射臂包括一从该共导线以一第一方向延伸的曲折部分以及一从该曲折部分以一第二方向延伸的相连的延伸部分。

Description

移动通信装置的多频带单极天线
技术领域
本发明大体上涉及到多频带单极天线的领域。更具体地说，本发明提供的一种多频带单极天线特别适合用于移动通信装置，诸如个人数字助理、行动电话以及寻呼机。
背景技术
移动通信装置中所用的多频带天线结构在本领域是众所周知。例如，一种普遍用作移动通信装置的内置式天线的天线结构被称为″倒F型″天线。当一天线装在一移动通信装置里的时候，其通常受到一些来自该移动通信装置里的其它金属物体的不确定量的电磁干扰，尤甚是来自接地平面的干扰。业已证明，与其它已知的天线结构相比，一倒F型天线适合作为一内置式天线。然而，倒F型天线通常带宽受限制，所以不适合用于带宽密集的应用。
发明内容
一种移动通信装置用的多频带单极天线，其包括一与一第一辐射臂及一第二辐射臂两者耦合的共导线。该共导线包括一馈电端，其使该天线与一移动通信装置内的通信电路耦合。在一实施例中，该第一辐射臂包括一空间填充曲线。在另一实施例中，该第一辐射臂包括一从该共导线以一第一方向延伸的曲折部份以及一从该曲折部份以一第二方向延伸的相连的延伸部份。
一种具有一多频带单极天线的移动通信装置，其包括一电路板、一通信电路以及该多频带单极天线。该电路板包括一天线馈电点以及一接地平面。该通信电路与该电路板的天线馈电点耦合。该多频带单极天线包括一共导线、一第一辐射臂以及一第二辐射臂。该共导线包括一与该电路板的天线馈电点耦合的馈电端。该第一辐射臂与该共导线耦合并且包括一空间填充曲线。该第二辐射臂与该共导线耦合。在一实施例中，该电路板装在一在该移动通信装置内部的第一平面内，而多频带单极天线装在一在该移动通信装置内部的第二平面内。
附图说明
图1所示为一移动通信装置用的多频带单极天线的实施例的顶视图；
图2所示为一包括另一空间填充几何形状的多频带单极天线的实施例的顶视图；
图3到图9所示为一些可选择的多频带单极天线结构；
图10所示为图1中的多频带单极天线与一移动通信装置的电路板耦合的实施例的顶视图；
图11所示为一将一多频带单极天线固定在一移动通信装置内的支架结构的实施例；
图12所示为一具有一多频带单极天线的贝壳式行动电话的实施例的分解图；
图13所示为一具有一多频带单极天线的直立式行动电话的实施例的分解图；以及
图14所示为一具有一多频带单极天线的个人数字助理(PDA)的实施例的分解图；
具体实施方式
现在参照附图，图1所示为一移动通信装置用的多频带单极天线10的实施例的顶视图。多频带单极天线10包括一第一辐射臂12及一第二辐射臂14，两者皆通过一共导线16与一馈电端17耦合。天线10还包括一在上面可制造天线结构12、14、16的基底材料18，诸如一电介质基底，一软膜基底或一些其它类型的合适的基底材料。天线结构12、14、16的最好由一导电材料铺砌，诸如一在基底材料18上印刷及硫化的金属厚膜浆料，但是可选择地利用其它已知的制造技术制造。
第一辐射臂12的包括一曲折部份20以及一延伸部份22。曲折部份20与共导线16耦合并从该共导线延伸而远离。延伸部份22与曲折部份20相连并且从曲折部份20的端部向共导线16反向延伸。在所示的实施例中，第一辐射臂12的曲折部份20的形成一被称为空间填充曲线的几何形状，以便减小天线10的总体尺寸。一空间填充曲线的特征在于其中至少有十个线段以这样的一种方式连接，即每一线段与相邻线段皆形成一角，换句话说，没有任何一对相邻的线段可限定一较长的直线段。然而，应该明白，曲折部份20可包括不同于图1所示的空间填充曲线，或者可以可选择地以另一曲折的几何形状排列。例如，图2到图6所示的天线结构的曲折部份由一些可供选择的几何形状构成。在共有的PCT申请WO01/54225，题名为“Space-Filling Miniature Antennas”，对通过利用空间填充曲线形成天线结构作出了更详尽的叙述，因此由本申请结合作为参考。
第二辐射臂14包括三个直线部份。如图1所示，该第一直线部份以一纵向方向延伸远离共导线16。该第二直线部份从该第一直线部份的末端向第一辐射臂12横向延伸。该第三直线部份从该第二直线部份的末端以一与该第一直线部份相同的方向且靠近第一辐射臂12的曲折部份20纵向延伸。
如上所述，天线10的共导线16与第一及第二辐射臂12、14的馈电端17耦合。共导线16在第二辐射臂14之外横向延伸(如图1所示)，并且可以沿一垂直方向(与页面垂直)折曲，如图10所示，以使馈电端17与一移动通信装置内的通信电路耦合。
在工作时，第一及第二辐射臂12、14每个皆可调到不同的频带，形成一双频带天线。可以通过预先选择每一辐射臂12、14的总体导线长度把天线10调到一移动型通信装置要求的双频工作频率。例如，在所示的实施例中，第一辐射臂12可以调到在一较低频带或频带群下工作，诸如PDC(800MHz)、CDMA(800MHz)、GSM(850MHz)、GSM(900MHz)、GPS或一些其它的要求的频带。同样地，第二辐射臂14可以调到在一较高频带或频带群下工作，诸如GPS、PDC(1500MHz)、GSM(1800MHz)、韩国PCS、CDMA/PCS(1900MHz)、CDMA2000/UMTS、IEEE802.11(2.4GHz)或一些其它的要求的频带。应该明白，在一些实施例中，第一辐射臂12的较低频带可以与第二辐射臂14的较高频带重叠，形成一较宽的单频带。还应该明白的是，可以通过增加额外的辐射臂扩充多频带天线10以包括更多的频带。例如，可以增加一第三辐射臂到天线10以构成一种三频天线。
图2所示为一包括另一空间填充几何形状的多频带单极天线30的实施例的顶视图。图2所示的天线30类似图1所示的多频带天线10，只是第一辐射臂12的曲折部份32包括一不同于图1所示的空间填充曲线。
图3到图9所示为一些可选择的多频带单极天线结构50、70、80、90、93、95、97。类似图1及图2所示的天线10、30。图3所示的多频带单极天线50包括一与一第一辐射臂54及一第二辐射臂56耦合的共导线52。共导线52包括一在共导线52的一直线部份上的馈电端62，该直线部份横向延伸(如图3所示)远离辐射臂54、56，并且可以沿一垂直方向(与页面垂直)折曲，以使馈电端62与一移动通信装置内的通信电路耦合。
第一辐射臂54包括一曲折部份58及一延伸部份60。曲折部份58与共导线52耦合并从该共导线延伸而远离。延伸部份60与曲折部份58相连并且从曲折部份58的末端以一弧形路径向共导线52反向延伸。
第二辐射臂56包括三个直线部份。如图3所示，该第一直线部份打斜地延伸远离共导线52。该第二直线部份从该第一直线部份的末端向第一辐射臂54横向延伸。该第三直线部份从该第二直线部份的末端纵向延伸远离共导线52且靠近第一辐射臂54的曲折部份58。
图4到图6所示的多频带单极天线70、80、90类似图3所示的天线50，只是每个天线的第一辐射臂54皆包括一形成不同图案的曲折部份72、82、92。例如，图6所示的多频带天线90的曲折部份92符合所述的空间填充曲线的定义。然而，图3到图5所示的曲折的部份58、72、82每个皆包括不同形状的周期曲线，不符合一空间填充曲线的要求。
图7到图9所示的多频带单极天线93、95、97类似图2所示的天线30，只是图7到图9中的第一辐射臂12的延伸部份22包括一增加的部份94、96、98。在图7中，第一辐射臂12的延伸部份22包括一多边形部份94。在图8及图9中，第一辐射臂12的延伸部份22包括一带有一弓形纵向边缘的部份96、98。
图10所示为图1中的多频带单极天线10与一移动通信装置的电路板102耦合的实施例100的顶视图。电路板102包括一馈电点104及一接地平面106。接地平面106可以，例如设置在电路板102其中的一表面上，或者可以在一多层印刷电路板的其中一层上。馈电点104可以，例如为一与单层或多层电路板102上的电路迹线105耦合的焊接点。图中所示的还有一与馈电点104耦合的通信电路108。通信电路108可以，例如为一通过电路板102上的电路迹线105与馈电点104耦合的多频带收发电路。
为了减少来自接地平面106的电磁干扰，天线10这样安装在移动通信装置里面以致于在电路板102平面上的天线覆盖范围的投影与接地平面106的喷涂金属相交不大于百分之五十。在所示的实施例100中，天线10装在电路板102上面。即是，电路板102装在一在该移动通信装置内部的第一平面内，而天线10则装在一第二平面内。除此之外，在此实施例100中，天线10横向偏离电路板102的一边缘，以致于在电路板102平面上的天线覆盖范围的投影完全不与接地平面106的喷涂金属相交。
为了要进一步减少来自接地平面106的电磁干扰，馈电点104设置在电路板102上靠近接地平面106的一转角的一位置上。天线10与馈电点104的耦合最好通过把共导线16的一部份向电路板102平面垂直地折曲并且使天线10的馈电端17与电路板102的馈电点104耦合。天线10的馈电端17可以，例如利用一市场上可买到的连接器、或通过把馈电端17与馈电点104直接焊接、或者以一些其它的合适的耦合件与馈电点104耦合。然而，在其它的实施例中，天线10的馈电端17可以通过一些不同于把共导线16折曲的方法与馈电点104耦合。
图11所示为一将一多频带单极天线112固定在一移动通信装置内的支架结构111的实施例。所示的实施例110利用一类似图2所示的具有一曲折部份的多频带单极天线112。然而，应该明白，还可以利用如图1到图9所示的可选择的多频带单极天线结构。
支架结构111包括一平坦表面113以及至少一凸出部份114。天线112最好用一粘合材料固定在支架结构111的平坦表面113上。例如，天线112可以在一软膜基底上制造，其相对于天线结构的表面上有一可剥型粘合剂。一旦天线112固定在支架结构111上，可把支架结构111放置在一移动通信装置中，而其凸出部份114在电路板上伸出。然后，可利用一或多个在支架结构111里的孔116、117把支架结构111及天线112固定于电路板以及该移动通信装置的外壳。
图12所示为一具有一多频带单极天线121的贝壳式行动电话120的实施例的分解图。行动电话120包括一下电路板122、一上电路板124，以及固定在一支架结构110的多频带天线121。所示的还有一上及下外壳128、130，两者结合可把电路板122、124及天线121封装。所示的多频带单极天线121类似图2所示的多频带天线30。然而，应该明白，还可以使用根据图1到图9所述的可选择的天线结构。
下电路板122类似根据图10所述的电路板102，包括一接地平面106、一馈电点104以及一通信电路108。根据图10及图11所示，多频带天线121固定于一支架结构110并与下电路板122耦合。下电路板122然后以一铰链126与上电路板124连接，使上及下电路板122、124可以以一典型的贝壳式行动电话用的方式折叠。为了要进一步减少来自上及下电路板122、124的电磁干扰，多频带天线121最好在铰链126附近固定在下电路板122上。
图13所示为一具有一多频带单极天线201的直立式行动电话200的实施例的分解图。行动电话200包括一固定在一支架结构110上的多频带单天线201、一电路板214以及一上及一下外壳220、222。电路板214类似根据图10所述的电路板102，并且包括一接地平面106、一馈电点104及一通信电路108。所示的天线201类似图3所示的多频带单天线，然而，也可以使用根据图1到图9所述的可选择的天线结构。
根据图10及图11所述，多频带天线201固定于支架结构110并与电路板214耦合。上及下外壳220、222然后结合把天线212及电路板214封装。
图14所示为一具有一多频带单极天线231的个人数字助理(PDA)230的实施例的分解图。PDA 230包括一固定在一支架结构110上的多频带单天线231、一电路板236以及和一上及一下外壳242、244。虽然形状不同，PDA电路板236类似根据图10所述的电路板102，并且包括一接地平面106、一馈电点104及一通信电路108。所示的天线231类示图5所示的多频带单天线，然而，也可以使用根据图1到图9所述的可选择的天线结构。。
根据图10及图11所述，多频带天线231固定于支架结构110并与电路板236耦合。然而，与图10稍微相反，PDA电路板236沿着电路板236的一边缘限定一L形槽，天线231及支架结构110固定在该槽中以便节省PDA 230里的空间。上及下外壳242、244然后结合在一起以把天线231及电路板236封装。
本说明书利用实施例来揭示本发明，包括其最好的模式，以使本领域所有的技术人员可以制造及使用本发明。本发明的专利保护范围由本权利要求书限定，并且可以包括本领域的技术人员所想到的其它实施例在内。

Claims (34)

1.一种移动通信装置用的多频带单极天线，其包括：
一具有一馈电端的共导线，其使所述天线与所述移动通信装置内的电路耦合；
一与所述共导线耦合的第一辐射臂，其包括一空间填充曲线；以及
一与所述共导线耦合的第二辐射臂。
2.根据权利要求1所述的多频带单极天线，其特征在于：所述第一辐射臂进一步包括一与所述空间填充曲线相连的延伸部份。
3.根据权利要求2所述的多频带单极天线，其特征在于：所述空间填充曲线从所述共导线的馈电端以一第一方向延伸以及所述延伸部份从所述空间填充曲线以一第二方向延伸。
4.根据权利要求3所述的多频带单极天线，其特征在于：所述第一方向与所述第二方向平行。
5.一种移动通信装置用的多频带单极天线，其包括：
一具有一馈电端的共导线，其使所述天线与所述移动通信装置内的电路耦合；
一与所述共导线耦合的第一辐射臂，其具有一从所述共导线以一第一方向延伸的曲折部份以及一从所述曲折部份以一第二方向延伸的相连的延伸部份；
以及
一与所述共导线耦合的第二辐射臂。
6.根据权利要求5所述的多频带单极天线，其特征在于：所述第一方向与所述第二方向平行。
7.根据权利要求5所述的多频带单极天线，其特征在于：所述第一辐射臂的所述曲折部份形成一空间填充曲线。
8.根据权利要求2到7的任何一项所述的多频带单极天线，其特征在于：所述延伸部份是直线的。
9.根据权利要求2到7的任何一项所述的多频带单极天线，其特征在于：所述延伸部份形成一弧形。
10.根据权利要求2到7的任何一项所述的多频带单极天线，其特征在于：所述延伸部份包括一多边形部份。
11.根据权利要求2到7的任何一项所述的多频带单极天线，其特征在于：所述延伸部份包括一带有一弓形纵向边缘的部份。
12.根据权利要求1到11的任何一项所述的多频带单极天线，其特征在于：所述第二辐射臂包括一靠近所述第一辐射臂的直线部份。
13.根据权利要求1到12的任何一项所述的多频带单极天线，其特征在于：所述第一辐射臂的整体长度比所述第二辐射臂的整体长度长。
14.根据权利要求13所述的多频带单极天线，其特征在于：选择所述第一辐射臂的整体长度把所述第一辐射臂调到一第一频带以及选择所述第二辐射臂的整体长度把所述第二辐射臂调到一第二频带。
15.根据权利要求1到14的任何一项所述的多频带单极天线，其特征在于：所述天线在一基底上制造。
16.根据权利要求15所述的多频带单极天线，其特征在于：所述基底是一软膜材料。
17.根据权利要求15所述的多频带单极天线，其特征在于：所述基底是一电介质材料。
18.根据权利要求1到17的任何一项所述的多频带单极天线，其特征在于：所述移动通信装置是一行动电话。
19.根据权利要求1到17的任何一项所述的多频带单极天线，其特征在于：所述移动通信装置是一个人数字助理。
20.根据权利要求18所述的多频带单极天线，其特征在于：所述行动电话是一包括一铰链的贝壳式行动电话，而所述天线装在所述贝壳式行动电话的铰链附近。
21.一种移动通信装置，其包括：
一具有一天线馈电点及一接地平面的电路板；
一与所述电路板的天线馈电点耦合的通信电路；以及
一具有一共导线的多频带单极天线，其包括一与所述电路板的天线馈电点耦合的馈电端、一与所述共导线耦合且包括一空间填充曲线的第一辐射臂、以及一与所述共导线耦合的第二辐射臂。
22.根据权利要求21所述的移动通信装置，其特征在于：所述电路板装在一在所述移动通信装置内的第一平面内以及所述多频带单极天线装在一在所述移动通信装置内的第二平面内。
23.根据权利要求21或22所述的移动通信装置，其特征在于：所述天线馈电点设置在所述电路板上相当于所述接地平面的一转角的一位置上。
24.根据权利要求21或22所述的移动通信装置，其特征在于：所述天线的一边缘与所述电路板的一边缘横向地对齐。
25.根据权利要求21或22所述的移动通信装置，其特征在于：所述天线横向偏离所述接地平面。
26.根据权利要求25所述的移动通信装置，其特征在于：在所述天线及所述接地平面之间的横向偏移量是这样的以致于在所述电路板平面上的所述天线覆盖范围的投影与所述接地平面不相交。
27.根据权利要求25所述的移动通信装置，其特征在于：在所述天线及所述接地平面之间的横向偏移量是这样的以致于在所述电路板平面上的所述天线覆盖范围的投影与所述接地平面相交不大于百分之五十。
28.根据权利要求21到27任何一项所述的移动通信装置，其特征在于：所述第一辐射臂进一步包括一与所述空间填充曲线相连的延伸部份。
29.根据权利要求28所述的移动通信装置，其特征在于：所述空间填充曲线从所述共导线的馈电端以一第一方向延伸以及所述延伸部份从所述空间填充曲线以一第二方向延伸。
30.根据权利要求29所述的移动通信装置，其特征在于：所述第一方向与所述第二方向平行。
31.根据权利要求21到30任何一项所述的移动通信装置，其特征在于：所述第二辐射臂包括一直线部份。
32.根据权利要求21到31任何一项所述的移动通信装置，其特征在于：所述移动通信装置是一行动电话。
33.根据权利要求21到31任何一项所述的移动通信装置，其特征在于：所述移动通信装置是一个人数字助理。
34.根据权利要求32所述的移动通信装置，其特征在于：所述行动电话是一包括一铰链的贝壳式行动电话，而所述天线装在所述贝壳式行动电话的铰链附近。
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