專利名稱：天線裝置和包括該天線裝置的便攜式無線電通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種天線裝置，更具體地涉及一種用于諸如移動電話的便攜式無線電通信裝置的可控內(nèi)部多頻帶天線裝置。本發(fā)明還涉及包括該天線裝置的便攜式無線電通信裝置。
背景技術(shù)：
將內(nèi)部天線用于便攜式無線電通信裝置已經(jīng)有一段時間。有許多與使用內(nèi)部天線相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點，可以列出以下優(yōu)點其小且輕，使得它們適合于尺寸和重量很重要的應(yīng)用，例如移動電話中的應(yīng)用。經(jīng)常用于便攜式無線電通信裝置的一類內(nèi)部天線是所謂的平面倒F天線(PIFA)。
然而，在移動電話中應(yīng)用內(nèi)部天線給天線結(jié)構(gòu)帶來一些限制，比如輻射元件的尺寸、饋電部分和接地部分的精確定位等。這些限制可能使得很難找到提供寬工作頻帶的天線結(jié)構(gòu)。這對于希望進行多頻帶工作的天線(其中天線適于在兩個或更多個分隔開的頻帶中工作)尤為重要。在典型的雙頻帶電話中，低頻帶的中心在900MHz(所謂的GSM900頻帶)，而高頻帶的中心在1800MHz或1900MHz附近(分別是DCS和PCS頻帶)。如果使得天線裝置的高頻帶足夠?qū)?、覆蓋1800MHz和1900MHz頻帶，則獲得在三個不同的標準頻帶下工作的電話。在不久的將來，可能出現(xiàn)在四個甚至更多個不同頻帶下工作的天線裝置。
無源天線中的頻帶數(shù)量受到天線尺寸的限制。為了能夠進一步增大頻帶數(shù)量和/或減小天線尺寸，可以使用有源頻率控制。在日本10190347號專利摘要中公開了有源頻率控制的示例，其公開了一種能夠處理多個頻率的接線(patch)天線裝置。為此，提供了基本接線部分和附加接線部分，它們通過PIN二極管互相連接，PIN二極管被設(shè)置成選擇性地互連和斷開接線部分。雖然這提供了頻率控制，但是，天線裝置仍然具有很大的尺寸，不太適于在兩個或更多個相對分隔開的頻帶之間(例如在GSM與DASMP和/或DCS與PCS頻帶之間)進行切換。
然而，該現(xiàn)有技術(shù)裝置的示例很典型已經(jīng)利用接入和斷開附加接線來進行調(diào)諧，而不是與第一頻帶隔開地創(chuàng)建附加頻帶。
日本特開2000-236209號公報的專利摘要公開了一種包括線性導(dǎo)體或位于介電基板上的單極天線，參見圖1。天線的輻射部分包括通過二極管開關(guān)電路相連接的至少兩個金屬片。輻射元件具有連接到濾波電路一端的饋電點，該濾波電路截止高頻信號。信號VSwitch用于控制二極管開關(guān)。所公開的結(jié)構(gòu)僅限于單極或雙極天線。此外，根據(jù)上述日本文獻的天線的目的并不是提供小尺寸的天線。
因此，現(xiàn)有技術(shù)的天線裝置的問題在于，提供一種PIFA類型的多頻帶天線，其尺寸和體積小、頻帶寬，并保持良好的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供至少減輕以上問題的裝置和方法。
本發(fā)明的一個目的是提供一種最初提到的類型的天線裝置，其中頻率特性提供至少兩個相對較寬的頻帶，同時天線裝置的總尺寸較小。
另一個目的是提供一種多頻帶性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)裝置的天線裝置。
本發(fā)明基于以下認識通過設(shè)置天線以使得可以通過控制開關(guān)來控制輻射元件的有效頻帶，從而可以在物理上很小的天線中提供幾個頻帶。即，通過操作開關(guān)，可以在第一模式中將輻射元件調(diào)諧到第一頻帶或第一頻帶組，并且在第二模式中將其調(diào)諧到第二頻帶或第二頻帶組。
由本申請的同一申請人在瑞典提出的專利申請SE0301200-2、SE0302979-0和SE0400203-6涉及與本發(fā)明類似的內(nèi)容，因此通過此引用將其并入。同一申請人與本申請同日在瑞典提出的同時申請也涉及相同領(lǐng)域，因此也通過此引用將其并入。
已經(jīng)提出了應(yīng)將輻射元件劃分為兩部分、并用開關(guān)將其連接以實現(xiàn)以上目的。這樣的開關(guān)元件可以是二極管。然而，二極管并不是理想的部件，這是由于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)二極管可能導(dǎo)致在一些標準中可能不容許的劇烈諧波。
此外，如果不需要頻繁地對開關(guān)進行操作，則很有益。如果無線電通信裝置需要收聽不同頻率(這只能通過操作開關(guān)來實現(xiàn))，那么，僅僅基于例如無線電通信裝置的操作者的地理位置來進行操作會簡化無線電通信裝置的操作。
本發(fā)明的主要目的是提供至少減輕以上問題的裝置和方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過用于至少可以在第一頻帶和第二頻帶中工作的便攜式無線電通信裝置的天線裝置來實現(xiàn)這些和其他目的，該天線裝置包括第一導(dǎo)電輻射元件，其包括第一饋電部分，所述第一饋電部分可以連接到無線電通信裝置的饋電裝置(RF)以饋送和接收射頻信號；與第一輻射元件隔開設(shè)置的接地面；在第一位置連接第一導(dǎo)電輻射元件和接地面的DC阻斷裝置；以及在第二位置連接第一導(dǎo)電輻射元件和接地面的可控開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過實現(xiàn)天線的多頻帶特性的方法來實現(xiàn)以上和其他目的，所述天線在接地面上方設(shè)置有至少一個輻射元件，其中輻射元件在第一位置通過DC阻斷裝置而連接到第一接地面部分，所述方法包括以下步驟將射頻信號饋送到輻射元件；并且對設(shè)置在輻射元件與接地面之間的開關(guān)進行操作，其中，在第一模式中使開關(guān)對射頻信號開路，在第二模式中使開關(guān)對射頻信號閉路，以改變天線的有效工作頻帶。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，通過包括上述天線裝置的便攜式無線電通信裝置來實現(xiàn)以上和其他目的。
通過以上設(shè)置，可以減少二極管引入的諧波。此外，可以實現(xiàn)在第一模式中具有與美國使用的頻率(即對應(yīng)于DAMPS和PCS的850MHz和1900MHz)對應(yīng)的諧振頻率并且在第二模式中具有與歐洲使用的頻率(即對應(yīng)于GSM和DCS的900MHz和1800MHz)對應(yīng)的諧振頻率的天線。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型例，開關(guān)包括PIN二極管，DC阻斷裝置包括電容器。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型例，開關(guān)可以呈現(xiàn)兩種狀態(tài)，并由控制電壓輸入(VSwitch)控制。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型例，輻射元件包括第二饋電部分，該第二饋電部分用于向輻射元件饋送DC電壓，由此來控制開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型例，其中輻射元件大體為平面。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型例，在第一饋電部分與輻射元件之間設(shè)置有第一濾波器，該第一濾波器是高通濾波器，阻斷為控制開關(guān)而提供的幾乎所有DC信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型例，在第二饋電部分與輻射元件之間設(shè)置有第二濾波器，該第二濾波器是低通濾波器，阻斷天線裝置接收或發(fā)送的幾乎所有射頻信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型例，天線裝置包括第二輻射元件。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型例，第一輻射元件具有提供多于一個的諧振頻率的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型例，第二輻射元件具有提供多于一個的諧振頻率的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型例，通過在輻射元件上提供第一DC電壓而將開關(guān)設(shè)置為第一模式，通過在輻射元件上提供第二DC電壓而將開關(guān)設(shè)置為第二模式。
根據(jù)以下對本發(fā)明實施例的詳細描述，本發(fā)明的進一步特征及其優(yōu)點將顯而易見。


根據(jù)本文以下給出的對本發(fā)明實施例的詳細描述以及附圖1和2(它們只是作為示例而給出，因此不是對本發(fā)明的限制)，可以更充分地理解本發(fā)明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個變型例的天線裝置的示意性立體圖。
圖2是表示圖1中的天線裝置的工作模式的頻率圖。
具體實施例方式
在以下描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，出于說明而不是限制的目的，對諸如具體技術(shù)和應(yīng)用的具體細節(jié)進行闡述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到可以按脫離這些具體細節(jié)的其他實施例來實施本發(fā)明。在其他例子中，略去對公知方法和裝置的詳細描述，從而不會由于不必要的細節(jié)而使得對本發(fā)明的描述模糊。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個變型例的天線裝置的示意性立體圖，該天線裝置具有設(shè)置在接地面102上方的輻射元件101。雖然將輻射元件101示出為大致矩形的片，但是如現(xiàn)有技術(shù)中進行了很多論述的，輻射元件101可以采用調(diào)諧到理想頻帶的其他形式。這些形式包括U形、E形、W形、曲折形或任何其他合適的形狀，并且可以包括有源或無源部件。輻射元件101甚至可以包括由電感、電容或諸如二極管的有源部件連接的幾個部分。然而，它通常是平面的，但可以包括折疊為向接地面突出的部分。
輻射元件101包括可連接到無線電通信裝置(未示出)以將射頻信號104饋送到輻射元件101的第一饋電部分103。射頻信號通過高通濾波器107，該高通濾波器107防止任何DC分量經(jīng)第一饋電部分103到達無線電通信裝置。
輻射元件101進一步包括可連接到無線電通信裝置以將DC電壓106VSwitch饋送到輻射元件101的第二饋電部分105。DC電壓通過低通濾波器108，該低通濾波器108防止任何RF分量經(jīng)第二饋電部分105到達無線電通信裝置。
輻射元件101在第一位置通過DC阻斷裝置109連接到接地面。DC阻斷裝置防止DC信號從輻射元件經(jīng)其到達接地面，但是允許RF信號從輻射元件經(jīng)其到達接地面。這樣，DC阻斷裝置對于RF信號用作連接PIFA天線中的輻射元件與接地面的接地針，但是對DC信號用作開路。
在使用二極管110來實現(xiàn)的本發(fā)明的該變型例中，輻射元件進一步在第二位置通過開關(guān)連接到接地面。
當沒有通過第二饋電部分105向輻射元件101施加DC電壓時，二極管110是開路，根據(jù)輻射元件的具體設(shè)計，天線裝置具有某一諧振頻率或某些諧振頻率。將這種天線設(shè)計為具有例如針對850MHz和1900MHz頻帶的兩個諧振頻率是公知常識。
通過經(jīng)饋電部分105向輻射元件101施加DC電壓VSwitch來操作開關(guān)，DC電壓VSwitch優(yōu)選為在1伏特到5伏特的范圍內(nèi)。由于DC阻斷裝置109不傳遞DC信號，因此DC信號通過二極管110到達接地面。此時，二極管導(dǎo)通，并且對于RF信號也為短路，換句話說，它在輻射元件101與接地面102之間提供第二接地針，天線裝置的諧振頻率發(fā)生變化。如果將天線設(shè)計為具有兩個諧振頻率，則這兩個諧振頻率被推到一起。即，如圖2所示，當開關(guān)斷開時，可以將天線設(shè)計為用于850MHz和1900MHz(這是美國使用的頻率)，當開關(guān)接通時，可以將天線設(shè)計為用于900MHz和1800MHz(這是歐洲使用的頻率)。由于不必頻繁地對開關(guān)進行操作，因此這很有益。
顯然，可以按多種方式來修改本發(fā)明。不應(yīng)認為這些修改脫離本發(fā)明的范圍。旨在將本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的所有這些修改包括在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種天線裝置，該天線裝置用于至少可以在第一頻帶和第二頻帶中工作的便攜式無線電通信裝置，所述天線裝置包括第一導(dǎo)電輻射元件，其包括第一饋電部分，所述第一饋電部分可連接到所述無線電通信裝置的饋電裝置(RF)以饋送和接收射頻信號；與所述第一輻射元件隔開設(shè)置的接地面，所述天線裝置的特征在于，在第一位置連接所述第一導(dǎo)電輻射元件和所述接地面的DC阻斷裝置，設(shè)置在所述第一饋電部分與所述輻射元件之間的第一濾波器，以及在第二位置連接所述第一導(dǎo)電輻射元件和所述接地面的可控開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，所述開關(guān)包括PIN二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，所述DC阻斷裝置包括電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，所述開關(guān)可以呈現(xiàn)兩種狀態(tài)，并由控制電壓輸入(VSwitch)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線裝置，其中，所述輻射元件包括第二饋電部分，所述第二饋電部分用于向所述輻射元件饋送DC電壓以控制所述開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的天線裝置，其中，其中所述輻射元件大致為平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的天線裝置，其中，所述第一濾波器是阻斷用于控制所述開關(guān)的幾乎所有DC信號的高通濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項所述的天線裝置，其中，在所述第二饋電部分與所述輻射元件之間設(shè)置有第二濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天線裝置，其中，所述第二濾波器是阻斷所述天線裝置接收或發(fā)送的幾乎所有射頻信號的低通濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的天線裝置，其中，所述天線裝置包括第二輻射元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的天線裝置，其中，所述第一輻射元件具有提供多于一個的諧振頻率的結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的天線裝置，其中，所述第二輻射元件具有提供多于一個的諧振頻率的結(jié)構(gòu)。
13.一種便攜式無線電通信裝置，該便攜式無線電通信裝置包括根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項所述的天線裝置。
14.一種實現(xiàn)天線的多頻帶特性的方法，所述天線具有設(shè)置在接地面上方的至少一個輻射元件，其中所述輻射元件在第一位置通過DC阻斷裝置而連接到所述第一接地面部分，并且所述天線包括設(shè)置在所述第一饋電部分與所述輻射元件之間的第一濾波器，所述方法包括以下步驟將射頻信號饋送到所述輻射元件，對設(shè)置在所述輻射元件與所述接地面之間的開關(guān)進行操作，其中使所述開關(guān)在第一模式中對射頻信號開路并且在第二模式中對射頻信號閉路，以改變所述天線的有效工作頻帶。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，通過在所述輻射元件上提供第一DC電壓而將所述開關(guān)設(shè)置為所述第一模式，通過在所述輻射元件上提供第二DC電壓而將所述開關(guān)設(shè)置為所述第二模式。
全文摘要
本發(fā)明提供天線裝置和包括該天線裝置的便攜式無線電通信裝置。本發(fā)明涉及至少可以在第一頻帶和第二頻帶中工作的便攜式無線電通信裝置，天線裝置包括第一導(dǎo)電輻射元件，其包括可連接到無線電通信裝置的饋電裝置(RF)以饋送和接收射頻信號的第一饋電部分；與所述第一輻射元件隔開設(shè)置的接地面；在第一位置連接第一導(dǎo)電輻射元件和接地面的DC阻斷裝置；以及在第二位置連接第一導(dǎo)電輻射元件和接地面的可控開關(guān)。
文檔編號H01Q9/14GK101019272SQ200580030502
公開日2007年8月15日 申請日期2005年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月13日
發(fā)明者阿克塞爾·馮·阿爾賓 申請人:Amc森托瑞恩股份公司