專利名稱：滑動安裝的天線的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及天線，更具體地說，涉及在蜂窩電話中的天線設置。
用在蜂窩通信的移動臺中的天線一般在電氣上和機械結(jié)構(gòu)上都較小。天線的尺寸一般通常隨戴在用戶的身上或者拿在手中的通信裝置而變。移動臺的內(nèi)部天線提供了便于把裝置塞入口袋或皮包中的有利的形狀因素。外部天線增加了移動臺的長度，并且在裝置被取出或者放回口袋或皮包時經(jīng)常被絆住。但是，當使用內(nèi)部天線時，各種因素可能妨礙接收和發(fā)射。在蜂窩通信中特別關心的一種阻礙是移動臺用戶身體的干擾。這種干擾通常是由于用戶的頭或者手處于移動臺與基站之間而出現(xiàn)的。
用戶的身體產(chǎn)生一種稱為“身體效應”的干擾。產(chǎn)生身體效應是由于人的身體從移動臺的收發(fā)信機把電磁波傳導走了。在蜂窩電話的情況下，由于用戶緊鄰移動臺天線，所以這種效應更加強烈。例如，常常會看到移動臺用戶在使用電話時手蓋住天線的一部分。
當用戶緊抓住移動臺時，手實際上變成天線的接地板的一部分。由此產(chǎn)生的接地板大小的變化可能對天線的性能特性有負面影響。對天線的影響可能包括例如頻率響應偏移和降低效率(包括信號的明顯損耗)。
除了握住移動臺之外，很多用戶在使用移動臺時其手指放在外部天線上，這進一步增加了信號損失。例如，在對蜂窩通信重要的頻率上，用戶可能由于手蓋住天線而導致5至20dB或者更多增益的降低。
微帶或“小片”(＂patch＂)天線包括一塊鍍有更小面積的金屬的介質(zhì)材料、例如陶瓷。小片天線需要接地板。在理論上，對于小片天線的理想的接地板是無限大的。實際上，接地板應該明顯大于小片本身。天線的性能直接與天線的尺寸和接地板的相對尺寸有關。

圖1表示微帶天線的實例。該天線包括小片天線表面102和大體上與天線面大小相同的接地板面104。介質(zhì)材料106安排在小片與接地板之間。
一般來說，微帶天線以其在重量輕、平板外形、制造成本低且與集成電路相適應這些方面的優(yōu)點而著稱。最常用的微帶天線是常規(guī)的半波和四分之一波長矩形小片天線。已經(jīng)研究并且在文獻中報導過其他微帶天線結(jié)構(gòu)，如圓形小片、三角形小片、環(huán)形微帶天線以及上述的C小片天線。
目前對開發(fā)用于無線通信裝置、例如移動臺的高效的內(nèi)部集成天線的興趣正在增長。要求高性能的機內(nèi)天線具有非常小的尺寸、緊湊的結(jié)構(gòu)、寬的帶寬、準各向同性輻射圖，并且表現(xiàn)出可忽略的、對接近人體的敏感度。由于移動臺在使用過程中常常是隨機定向的，所以其天線必需對垂直和水平極化波都敏感。外部天線、如鞭狀天線、套筒偶極子天線和螺旋天線僅對一種極化的無線電波敏感。因此，當供其中天線定向不固定的移動臺使用時，它們不是最佳的。而且，已發(fā)現(xiàn)，當這種外部天線在非常接近電話用戶之處工作時，其輻射圖會明顯改變。
微帶天線是用于小型便攜式無線通信裝置的最佳天線類型之一，尤其是在需要機內(nèi)天線時。由于微帶天線可以做成具有非常薄和緊湊的結(jié)構(gòu)，所以它可以容易地與各種類型的無線單元相適應。
用于移動臺的天線的其他特征包含于1998年1月9日提交的序列號為09/005103的題為“用于移動通信裝置的天線”的美國專利申請中，將其通過引用結(jié)合于此。
有助于說明本領域的技術(shù)人員對此系統(tǒng)的來龍去脈、以及對于這些實施方案的變化和選擇的認識的另外的一般背景可在以下資料中找到Wireless中Brodsky的“個人電信的革命”(1995)；Harte等人的“GSM超級電話”(1999)；Lee的“移動蜂窩電信”(1995)；Siwiak的“無線電波傳播和用于個人通信的天線”(1998)；以及Webb的“理解蜂窩無線電”(1998)；所有這些都通過引用結(jié)合于此。
在另一實施例中，兩個微帶天線設置在相對的兩端并且在無線裝置的外殼內(nèi)。天線開關用于控制在任何給定時刻哪個天線連接到收發(fā)信機單元。當關上裝置時，開關把有較好信號的天線(通常是最接近收發(fā)信機的天線)連接到收發(fā)信機。當打開裝置時，開關把受用戶干擾影響最小的天線連接到收發(fā)信機單元。
所公開的實施例提供了幾項優(yōu)點。例如，由于內(nèi)部天線的動態(tài)位置而獲得提高的天線增益。減小了由移動臺用戶的身體接近無線裝置引起的信號損失量。由于移動臺能連接到具有較好增益的天線，提高了通信的可靠性。消除了由移動臺用戶的手指停留在外部天線上造成的信號損失。更容易實現(xiàn)與聯(lián)邦通信委員會(FCC)特殊吸收率(SAR)規(guī)定的一致性。最后，防止移動臺及其用戶由于絆住外部天線而引起天線損壞。
圖2A和2B表示包括具有內(nèi)部電對稱微帶天線的滑動式蜂窩電話外殼的移動臺。
圖3表示帶有一個以上內(nèi)部天線的移動臺所用的滑動式蜂窩電話外殼。
圖4表示包括具有內(nèi)部電對稱微帶天線的滑動式蜂窩電話外殼的移動臺。
圖5表示可利用所公開的實施例的移動臺的框圖。
圖2A和2B說明帶有包括內(nèi)部電對稱微帶天線的可移動式蜂窩電話外殼202的移動臺?？梢苿邮酵鈿さ奶卣髟谟谟脩舯仨氁苿油鈿さ目梢苿硬糠?06以便使用裝置的某些功能。在目前最佳的實施例中，外殼202是滑動式外殼。在目前最佳的實施例中，一般通過數(shù)字小鍵盤和其他控制鍵216來使用裝置功能。這些鍵216位于外殼的固定部分204中。外殼的可移動部分206一般包括傳聲器。外殼的可移動部分206移動到打開位置時，傳聲器一般被移動到更佳地拾取用戶話音的位置。
圖2A表示帶有關上的滑動式蜂窩電話外殼202的移動臺。在目前最佳的實施例中，當關上外殼202時，外殼的可移動部分206蓋住鍵盤216。在關上外殼時，大多數(shù)的裝置功能是用戶不能使用的。當關上時，移動臺可能接通或者斷開。當接通時，移動臺在無線網(wǎng)上登記，如果可用，則搜索尋呼或其他信息。一般，帶有這類外殼202，如果移動臺關閉外殼并且接通時，被認為處在待機方式。當處在待機方式中時，用戶不能發(fā)起通信。
在目前最佳的實施例中，移動臺的天線208位于外殼202內(nèi)部、在其移動部分206中。在目前最佳的實施例中使用電對稱微帶(帶狀線)天線。電對稱微帶天線具有一個以上的分接(接觸)點可用，它們能對所連接的收發(fā)信機單元218產(chǎn)生同樣的天線負載和特性。也就是說，在各電對稱分接點之間改變分接點不會改變移動臺工作的方式(或頻率)。但是這種天線的物理形狀不必對稱。在目前最佳的實施例中，天線的分接點210和212在天線208相對于蜂窩電話外殼202的上端和下端。當蜂窩電話外殼關閉時，天線208在下分接點210連接到收發(fā)信機單元218。連接到收發(fā)信機單元218可通過固定到外殼的固定部分204上的天線連接器214來完成。
圖2B表示打開并準備與用戶配合的移動臺的滑動式蜂窩電話外殼202。鍵盤216被相對于蜂窩電話外殼的固定部分204下滑后的外殼的可移動部分206暴露出來。在目前的最佳實施例中，打開蜂窩電話外殼時，處在外殼的可移動部分206內(nèi)的天線208相對于天線連接器214向下移動。固定在外殼的可移動部分206中的天線208相對于固定在外殼的固定部分中的天線連接器214的移動導致天線208的分接點改變。向下移動天線使天線與收發(fā)信機單元218的連接從下分接點210變到上分接點212。天線208相對于外殼的固定部分204的移動使其遠離外殼的固定部分204。由于這種移動發(fā)生在外殼202打開、因而更容易受到用戶干擾影響時，所以降低了信號損失量。
圖3表示按照另一實施例、包括具有一個以上內(nèi)部天線的滑動式蜂窩電話外殼的移動臺。具有固定部分204和可移動部分206的外殼202以及用戶接口鍵盤216如圖2A和2B中描述的那樣工作。圖3的蜂窩電話外殼配有兩個內(nèi)部天線，位于外殼202的可移動部分206中的下天線302和位于外殼202的固定部分204頂部中的上天線308。
每個天線連接至位于外殼202的固定部分204中的天線開關306。下天線302連接(硬連線)在單個分接點304上。下天線302到天線開關306的連接應當具有足夠長的連接器材、以允許蜂窩電話外殼202的可移動部分204能打開而不破壞或者明顯拉緊天線連接304。連接器材還應該足夠柔韌以經(jīng)受住外殼202的可移動部分204的反復的開和關。上天線308還在單個分接點上硬線連接到天線開關。
天線開關306控制哪個天線連接到收發(fā)信機單元218。天線開關306可用機械(或電氣)方式來操作。把外殼202滑動到打開位置會操作(或者觸發(fā)操作)天線開關，把連接到接收機的天線從上天線308變?yōu)橄绿炀€302。當外殼打開時切換到下天線，把收發(fā)信機單元218發(fā)射和接收功能移動到離外殼的固定部分較遠處。由于這種切換發(fā)生在打開外殼202并因而更有可能受到用戶干擾時，所以會減小信號損失。
圖4表示按照本發(fā)明的另一實施例、包括具有內(nèi)部微帶天線的滑動式蜂窩電話外殼的移動臺。在圖4的可供選擇的實施例中，收發(fā)信機單元218可以僅在一個分接點212連接(硬連線)至天線208，而不是如圖2A和2B中所描述的在兩個分接點之間切換。到收發(fā)信機單元218的連接應該足夠柔韌(或者在外殼202內(nèi)有空間)并且足夠長，使得外殼的可移動部分206能充分打開?？梢允褂弥T如帶狀線、絕緣銅線或者同軸電纜的材料來連接到收發(fā)信機單元218。另一方面，所述連接可以具有中間連接器以方便天線信號在外殼的可移動與固定部分之間傳送。
也可以把圖4的可供選擇的實施例中的外殼202制造成通過從外殼的固定部分204繞樞軸旋轉(zhuǎn)(或者翻轉(zhuǎn))來打開。旋轉(zhuǎn)可以相對于用戶向外殼202的外側(cè)或者向外殼202的上方或者下方。
在另一可供選擇的實施例中，可連接取代圖3中的天線開關306的數(shù)字信號處理器(DSP)以從兩個天線302和308接收信號。DSP可評估信號質(zhì)量，并且按照哪個連接產(chǎn)生較好的信號質(zhì)量(較少信號損失)來動態(tài)地在兩個天線之間切換收發(fā)信機單元的連接。另一方面，DSP可把來自要連接到收發(fā)信機單元218的兩個天線302與308的信號組合。
圖5表示可以利用所公開的實施例的移動臺500的框圖。在此實例中，移動臺500包括包含音頻接口如揚聲器504和傳聲器506的控制端502。控制端502一般包括使用戶能看到所撥的數(shù)字、存儲的信息、消息、包括信號強度等的呼叫狀態(tài)信息的顯示組件508?？刂贫艘话惆ㄐ℃I盤510，或者其他讓用戶能撥號、應答呼入、進入存儲的信息以及執(zhí)行其他移動臺功能的用戶控制裝置。控制端還具有與邏輯控制組件518配合的控制單元534，前者負責從控制單元透明地接收來自小鍵盤510或其他控制裝置的命令，并且向顯示組件508提供狀態(tài)信息、提示以及其他信息；包含發(fā)射機單元514、接收機單元516以及邏輯控制組件518的收發(fā)信機單元512。發(fā)射機單元514把來自傳聲器506的低電平音頻信號用編解碼器(數(shù)據(jù)編碼器/解碼器)520轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼。利用頻移鍵控調(diào)制器/解調(diào)器522、以例如頻域中的調(diào)制偏移量來表示數(shù)字編碼的音頻。邏輯控制組件518用的其他代碼傳輸、如站參數(shù)及控制信息，也可被編碼以用于傳輸。然后將調(diào)制信號放大514并且經(jīng)由天線組件526發(fā)送出去；天線組件526包含TR(發(fā)射機/接收機)開關536以防止移動臺500同時接收和發(fā)送信號。收發(fā)信機單元512通過TR開關536連接至天線組件526。天線組件包括至少一個天線538。在所公開的實施例中描述的天線(208、302和308)和天線開關(或DSP)是所述移動臺的天線組件的一部分；接收機單元516經(jīng)由天線組件526接收發(fā)射的信號。把信號放大(524)和解調(diào)(522)。如果信號是音頻信號，用編解碼器520對其解碼。然后通過揚聲器504再現(xiàn)音頻信號。其他信號在解調(diào)(522)后由邏輯控制組件518來處理；以及通常包含把許多功能如通用微處理器、數(shù)字信號處理器以及其他功能組合在一個集成電路中的專用集成電路(或者ASIC)的邏輯控制組件518。邏輯控制組件518利用控制消息協(xié)調(diào)發(fā)射機和接收機的總體操作。各種公開的實施例利用邏輯控制組件來控制其他基站的掃描和評估。一般，邏輯控制組件按存儲在移動臺的閃速存儲器528中的程序來工作。閃速存儲器528允許操作軟件升級、軟件校正或者添加新功能。閃速存儲器528還用來保存用戶信息、如快速撥號的名稱和存儲號碼。各種公開的實施例一般按照移動臺存儲器的這一部分或另一部分工作。
除閃速存儲器528之外，移動臺一般會包括用于存儲不應改變的信息、如啟動程序的只讀存儲器(ROM)530，以及保存臨時信息、如信道號及系統(tǒng)標識的隨機存取存儲器(RAM)532。
如本領域的技術(shù)人員會明白的，可以在極大范圍的應用上修改和改變本申請中描述的創(chuàng)新內(nèi)容，因此專利權(quán)的主旨的范圍不限于給出的任何特定的示例性論述。
例如，已經(jīng)描述了不用特定協(xié)議的無線移動臺情況下的公開的實施例。但是，任何無線通信協(xié)議，例如IS-95、IS-136、CDMA(碼分多址)2000以及TDMA(時分多址)，可以運用所公開的實施例。
再例如，已經(jīng)描述了單方式、無線移動臺情況下的公開的實施例。但是，多方式移動臺同樣可以運用所公開的實施例。多方式移動臺可能需要具有用于不同方式的不同分接點的微帶天線。因此，可能必須對多方式天線到收發(fā)信機單元的連接做出略微的修改。
再例如，已經(jīng)描述了單頻帶、無線移動臺情況下的公開的實施例。但是，多頻帶移動臺也可以運用所公開的實施例。多頻帶移動臺可能需要具有用于不同頻帶的不同分接點和天線輻射圖形狀的微帶天線。因此，可能必須對多頻帶天線到收發(fā)信機單元的連接做出略微的修改。
又例如，已經(jīng)描述了帶有蓋住鍵盤的可移動外殼部分的移動臺情況下的公開的實施例。但是，可移動外殼部分可以蓋住比圖中所示的多一些或少一些的移動臺的部分。而且，可這樣制造外殼，使得其可移動部分不必全部蓋住鍵盤。例如，外殼含有天線的可移動部分可以從移動臺的背面或者側(cè)面、或者從移動臺的由固定的前部和后部界定的中部、向上或者向下滑動。
權(quán)利要求
1.一種移動臺，它包括至少包括以下部分的可移動式外殼控制端；至少部分地由所述控制端控制的收發(fā)信機單元；以及連接至所述收發(fā)信機單元的天線組件，所述天線組件包括具有第一和第二分接點的天線；其中當打開所述外殼時，所述收發(fā)信機單元從所述第一分接點切換到所述第二分接點。
2.權(quán)利要求1的移動臺，其特征在于所述外殼還包括可移動部分和固定部分，并且所述外殼是通過將所述外殼的可移動部分滑離所述外殼的固定部分來打開的。
3.權(quán)利要求1的移動臺，其特征在于所述外殼還包括可移動部分和固定部分，并且所述外殼是通過從所述外殼的固定部分翻轉(zhuǎn)所述外殼的可移動部分來打開的。
4.權(quán)利要求1的移動臺，其特征在于所述為內(nèi)部天線。
5.權(quán)利要求1的移動臺，其特征在于所述天線是電對稱微帶天線。
6.權(quán)利要求1的移動臺，其特征在于還包括從所述第一天線分接點到所述第二天線分接點切換所述收發(fā)信機單元的固定連接器。
7.權(quán)利要求1的移動臺，其特征在于所述天線處在所述移動臺的外殼的可移動部分中。
8.一種移動臺，它包括至少包括以下部分的可移動式外殼控制端；至少部分地由所述控制端控制的收發(fā)信機單元；以及連接至所述收發(fā)信機單元的天線組件，所述天線組件包括第一天線；以及第二天線；其中當打開所述外殼時，所述收發(fā)信機單元從所述第一天線切換到所述第二天線。
9.權(quán)利要求8的移動臺，其特征在于所述外殼還包括可移動部分和固定部分，并且所述外殼是通過將所述外殼的可移動部分滑離所述外殼的固定部分來打開的。
10.權(quán)利要求8的移動臺，其特征在于所述外殼還包括可移動部分和固定部分，并且所述外殼是通過從所述外殼的固定部分翻轉(zhuǎn)所述外殼的可移動部分來打開的。
11.權(quán)利要求8的移動臺，其特征在于所述天線處在所述外殼內(nèi)。
12.權(quán)利要求8的移動臺，其特征在于所述天線中至少一個是微帶天線。
13.權(quán)利要求8的移動臺，其特征在于還包括連接到所述第一和第二天線的天線開關，所述天線開關在所述第一和第二天線之間切換所述收發(fā)信機單元。
14.權(quán)利要求8的移動臺，其特征在于還包括連接到所述第一和第二天線的數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器在所述第一和第二天線間切換所述收發(fā)信機單元。
15.權(quán)利要求8的移動臺，其特征在于所述天線中的至少一個處在所述移動臺的外殼的可移動部分中。
16.權(quán)利要求8的移動臺，其特征在于還包括連接到所述第一和第二天線的數(shù)字信號處理器，其中，所述數(shù)字信號處理器在所述移動臺接通時在所述天線間動態(tài)切換。
17.一種移動臺，它包括帶有可移動部分和固定部分的外殼；固定在所述外殼的所述可移動部分中的天線；以及固定在所述外殼的所述固定部分中的天線連接器；其中如果關閉所述外殼，則所述天線連接器把所述天線在第一分接點連接到收發(fā)信機單元，并且如果打開所述外殼，則所述天線連接器把所述天線在第二分接點連接到所述收發(fā)信機單元。
18.權(quán)利要求17的移動臺，其特征在于所述天線是電對稱微帶天線。
19.一種移動臺，它包括帶有可移動部分和固定部分的外殼；固定在所述外殼的所述可移動部分中的天線；以及連接到所述天線的收發(fā)信機單元；其中所述天線在單個分接點連接到所述收發(fā)信機單元，并且在使用過程中可以移動所述天線以便使信號損失最小。
20.權(quán)利要求19的移動臺，其特征在于所述天線是微帶天線。
21.一種移動臺，它包括帶有可移動部分和固定部分的外殼；固定在所述外殼的所述可移動部分中的至少一個天線；至少一個其他天線；以及連接到所述天線的天線開關；其中如果打開所述外殼，則所述天線開關選擇性地把所述天線中的至少一個連接到所述移動臺的收發(fā)信機單元。
22.權(quán)利要求21的移動臺，其特征在于所述天線中的至少一個是微帶天線。
23.權(quán)利要求21的移動臺，其特征在于所述天線開關包括數(shù)字信號處理器。
24.權(quán)利要求21的移動臺，其特征在于所述天線開關包括在接通所述移動臺時、能動態(tài)地在所述天線之間切換的數(shù)字信號處理器。
25.一種構(gòu)造移動臺的方法，它包括下列步驟把天線固定在移動臺的外殼中；以及在所述移動臺的所述外殼中設置天線連接器；其中如果打開所述外殼，則所述天線的所述分接點改變。
26.權(quán)利要求25的方法，其特征在于所述天線是電對稱微帶天線。
27.權(quán)利要求25的方法，其特征在于所述天線連接器位于所述移動臺的所述外殼的固定位置中。
28.權(quán)利要求25的方法，其特征在于所述天線固定在所述移動臺的所述外殼的可移動部分中。
29.一種構(gòu)造移動臺的方法，它包括下列步驟在移動臺的外殼中固定至少兩個天線；以及把所述天線連接到天線開關；其中如果打開所述移動臺的所述外殼，則所述天線開關選擇性地把所述天線中的至少一個連接到所述移動臺的收發(fā)信機單元。
30.權(quán)利要求29的方法，其特征在于所述天線開關包括數(shù)字信號處理器。
31.權(quán)利要求29的方法，其特征在于所述天線開關包括在接通所述移動臺時、能動態(tài)地把所述天線中的至少一個連接到收發(fā)信機單元的數(shù)字信號處理器。
32.權(quán)利要求29的方法，其特征在于所述天線中的至少一個處在所述移動臺的所述外殼的可移動部分中。
33.權(quán)利要求29的方法，其特征在于所述天線中的至少一個處在所述移動臺的所述外殼的固定部分中。
34.權(quán)利要求29的方法，其特征在于所述天線中的至少一個是微帶天線。
全文摘要
一種用于使由用戶干擾對移動通信裝置中天線的性能特性產(chǎn)生的不利影響最小的結(jié)構(gòu)和方法。一種電對稱微帶天線(208)設置在無線裝置(202)的機殼內(nèi)。當關上裝置時(在被動狀態(tài)),天線(208)在電對稱端之一(210)連接到收發(fā)信機。當裝置(202)被打開并且更有可能受到由手或身體靠近裝置引起的用戶干擾時,天線(208)在另一個電對稱端(212)連接到收發(fā)信機。切換天線(208)的連接點使天線重新定位在較少可能受到由身體接近引起的不利影響的位置。在另一實施例中,兩個微帶天線(302)和(308)設置在無線裝置(202)的外殼內(nèi)的相反端。天線開關(306)用于控制在任何給定時刻哪個天線連接到收發(fā)信機單元。當裝置(202)關上時,開關可把較好信號的天線(通常是最接近收發(fā)信機的天線)(308)與收發(fā)信機(218)連接。當打開裝置時,開關可把較少受到用戶干擾的天線(302)連接到收發(fā)信機單元(218)。
文檔編號H04B1/38GK1349673SQ00807216
公開日2002年5月15日 申請日期2000年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月5日
發(fā)明者A·伊利朱瓦 申請人:諾基亞移動電話有限公司