專利名稱：便攜式無線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有折疊型結(jié)構(gòu)的便攜式無線裝置。
背景技術(shù)：
近年來，得到廣泛使用的折疊型便攜式電話，與作為語音電話實現(xiàn)通話功能同樣，用于電子郵件和視頻電話，甚至，利用網(wǎng)絡(luò)下載音樂或影像等各種信息的使用情況變得越來越多。特別是，當(dāng)使用者下載大容量的圖像時，對便攜式電話的下行通信(即，從電信局到利用者終端的通信)的傳輸速度的高速化要求，就變得重要起來。目前，在廣泛地向客戶提供服務(wù)的碼分多址(CDMACode Division Multiple Access，碼分多址)方式的通信系統(tǒng)中，下行通信的最大傳輸速度是384kbps，就這種程度的通信速度而言，使用者要下載大容量的動畫圖像等時，需要花費大量的時間和較高的通信成本。
另外，作為近年內(nèi)開發(fā)的高速分組通信技術(shù)之一的HSDPA(High SpeedDownlink Packet Access，高速下行分組接入)，即使在使用和目前的CDMA方式相同的5MHz的頻率帶寬時，也可以實現(xiàn)相當(dāng)于現(xiàn)行通信速度的5倍以上的最大為14.4Mbps的高速通信。因此，通過使用HSDPA，使用者即使要下載大容量的圖像時，也能夠以較短的時間且低廉的通信成本進(jìn)行處理。如上所述，自適應(yīng)調(diào)制方式對于提高通信速度相當(dāng)重要。所謂自適應(yīng)調(diào)制，是指綜合地判斷變動的電波傳輸路徑的狀態(tài)，也即在空中的電波的傳輸難易程度的變化情況，自動地選擇最佳的調(diào)制方式。具體而言，就是當(dāng)電波的接收狀態(tài)不好時，使用低速的調(diào)制方式；而當(dāng)接收狀態(tài)較好時，則使用高速的調(diào)制方式。因此，為了實現(xiàn)HSDPA，提高便攜式電話在多徑傳輸環(huán)境中的接收性能，就變得重要起來。為此，便攜式電話的基站為了提高這樣的接收性能，就通過配置多個天線和接收系統(tǒng)電路進(jìn)行合成接收，從而實現(xiàn)接收性能的提高。
另一方面，在使用便攜式電話進(jìn)行語音通話時，或者在進(jìn)行電子郵件和視頻電話等數(shù)據(jù)通信時，一般來講，為使用者手持便攜式電話靠近耳朵進(jìn)行通話的狀態(tài)(以下，簡稱為“通話狀態(tài)”)，或者是使用者用手將便攜式電話拿在胸前進(jìn)行電子郵件操作的狀態(tài)(以下，簡稱為“操作狀態(tài)”)。針對如上所述的各種使用狀態(tài)，在離開便攜式電話本體一定距離的部位設(shè)置多個天線，對應(yīng)于使用狀態(tài)來切換這些天線，當(dāng)前使用的正是這樣的天線切換分集動作。但是，利用這樣的天線切換分集方式，要實現(xiàn)下行通信的高速傳輸，仍然有困難。
于是，為了解決如上所述的高速傳輸?shù)恼n題，各種改良便攜式電話天線的技術(shù)方案被提出。例如，在下述專利文獻(xiàn)1中，在便攜式電話的內(nèi)部設(shè)置多個天線，給各天線分配功率。另外，在下述專利文獻(xiàn)2中，在便攜式電話的內(nèi)部平行配置2個雙極天線，控制每個雙極天線的供電相位。還有，在下述專利文獻(xiàn)3中，在便攜式電話的外部設(shè)置螺旋形天線，并且將天線內(nèi)置于掀蓋(flip)，控制每個天線的供電相位。并且，這些已公開的技術(shù)，也都考慮了減小電波對人體的影響。
專利文獻(xiàn)1日本專利申請?zhí)亻_2002-77006號公報專利文獻(xiàn)2日本專利申請?zhí)亻_2002-152115號公報專利文獻(xiàn)3日本專利申請?zhí)亻_2002-64314號公報發(fā)明內(nèi)容發(fā)明所要解決的課題可是，如上述專利文獻(xiàn)1所述的那樣，將多個天線配置在便攜式電話上進(jìn)行功率分配的結(jié)構(gòu)，雖然可以通過控制每個微小天線的供電相位及供電功率，對合成輻射圖案進(jìn)行最佳調(diào)整，從而獲得改善通信性能的效果，但是，這樣做并沒有考慮到對下行通信的高速傳輸。并且也沒有考慮在一般的通話狀態(tài)中，當(dāng)手持便攜式電話并將其保持在傾斜狀態(tài)下使用時，有關(guān)用于防止因為肩或頭部產(chǎn)生的影響而導(dǎo)致傳輸性能惡化的恰當(dāng)?shù)奶炀€設(shè)置位置和天線控制方法。另外，如上述專利文獻(xiàn)2所述的2個雙極天線的結(jié)構(gòu)，雖然公開了在相位角180°的相位控制中，基于指向性控制的通信性能的改善效果，但是，和專利文獻(xiàn)1同樣沒有考慮到下行的高速傳輸、和有關(guān)用于防止傳輸性能惡化的恰當(dāng)?shù)奶炀€設(shè)置位置和天線控制方法。
還有，設(shè)置如上述專利文獻(xiàn)3所述的那樣的外部的螺旋形天線和內(nèi)置于掀蓋中的天線的結(jié)構(gòu)，雖然公開了當(dāng)打開掀蓋時，能夠通過相位控制改變指向性，但是，當(dāng)掀蓋在合上時，由于不能控制指向性，天線的輻射效率容易惡化這個問題仍然沒有得到解決。并且，還存在由于螺旋形天線突出在外部，使得便攜式電話的商品設(shè)計不太美觀的問題。
本發(fā)明旨在提供各種類型的便攜式無線裝置，特別是在折疊型便攜式無線裝置的各種使用狀態(tài)中，除了實現(xiàn)下行通信的高速傳輸，還能確保較高的天線輻射效率，從而實現(xiàn)通信性能的提高。
用于解決課題的方法本發(fā)明的便攜式無線裝置，組合了多個天線元件進(jìn)行電波的接收/發(fā)送的便攜式無線裝置，其采用的結(jié)構(gòu)包括第一天線元件，設(shè)置在沿外殼的長邊一側(cè)；第二天線元件以及第三天線元件，設(shè)置在沿外殼的長邊一側(cè)，與第一天線元件的激勵相位不同；發(fā)送系統(tǒng)控制單元，改變第一天線元件的激勵相位與第二天線元件或者第三天線元件的激勵相位的相位差，控制輻射指向性的圖案；以及，接收系統(tǒng)控制單元，根據(jù)第一天線元件、第二天線元件以及第三天線元件的接收狀態(tài)，進(jìn)行接收信號的自適應(yīng)合成。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，例如當(dāng)便攜式無線裝置的天線是由三個天線元件構(gòu)成時，如果與通話狀態(tài)連動地選擇第二天線元件或者第三天線元件中的任意一個，則能夠在發(fā)送系統(tǒng)中，在所選擇的天線元件(例如，第二天線元件)和第一天線元件之間設(shè)置預(yù)定的相位差進(jìn)行供電，由此最優(yōu)地控制天線指向性。由此，能夠針對所需的方向的電波，確保較高的天線輻射效率。另外，在接收系統(tǒng)中，根據(jù)第二天線元件或者第三天線元件的接收狀態(tài)，進(jìn)行合成接收分集，能夠提高接收性能并進(jìn)行下行通信的高速傳輸。
另外，根據(jù)本發(fā)明，合成單元(即，解調(diào)器)根據(jù)來自第一天線元件、第二天線元件、以及第三天線元件的接收信號的接收狀態(tài)，通過所希望的加權(quán)處理來進(jìn)行信號的自適應(yīng)合成。由此能夠恒定地保持良好的接收性能，從而實現(xiàn)下行通信的高速傳輸。
另外，根據(jù)本發(fā)明，選擇切換單元與通話狀態(tài)連動地選擇第二天線元件或者第三天線元件，因為所選擇的天線元件(例如，第二天線元件)和第一天線元件是利用預(yù)定的相位差進(jìn)行激勵的，所以，在發(fā)送系統(tǒng)中，能夠提高希望方向的天線指向性，從而確保較高的天線輻射效率。這時，在接收系統(tǒng)中，通過二個天線元件(例如，第二天線元件和第一天線元件)的接收合成，能夠提高接收性能，從而進(jìn)行下行通信的高速傳輸。
另外，根據(jù)本發(fā)明，傾斜檢測單元根據(jù)便攜式無線裝置的傾斜角度，檢測出使用狀態(tài)，所以，發(fā)送系統(tǒng)在各種使用狀態(tài)(即，正在通話的通話狀態(tài)或正在操作電子郵件的操作狀態(tài))中，能夠?qū)λ璧碾姴ǚ较蜻M(jìn)行指向性控制。因此，無論是在怎樣的使用狀態(tài)下，都能夠恒定地確保良好的通信性能。例如，無論是在用右手拿著便攜式無線裝置(便攜式電話)進(jìn)行通話的通話狀態(tài)時，還是在用左手拿著進(jìn)行電子郵件操作的操作狀態(tài)時，傾斜檢測單元都能夠檢測出處于各自使用狀態(tài)中的便攜式無線裝置的傾斜程度，從而恒定地確保最大的電波指向性，保持良好的通信性能。
另外，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)使用折疊型便攜式電話時，因為根據(jù)該折疊型便攜式電話的使用狀態(tài)和接收狀態(tài)，一邊自動地改變二個以上的天線元件的供電相位，一邊控制電波的指向性，所以，針對所需的電波方向，能夠進(jìn)行最優(yōu)的指向性控制。由此，根據(jù)折疊型便攜式電話的使用狀態(tài)，能夠恒定地保持最優(yōu)的發(fā)送性能，因而，與以往的折疊型便攜式電話相比較，能夠更進(jìn)一步地提高發(fā)送性能。另一方面，在進(jìn)行接收時，能夠通過接收合成方式，確保下行通信的高速傳輸。因此，根據(jù)本發(fā)明能夠制成通信質(zhì)量比較高的折疊型便攜式電話。


圖1是本發(fā)明的實施方式1所涉及的折疊型便攜式電話的結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示圖1所示的折疊型便攜式電話的通話狀態(tài)的圖；圖3是表示圖1所示的折疊型便攜式電話的操作狀態(tài)的圖；圖4是圖1所示的折疊型便攜式電話的輻射特性圖；圖5是圖1所示的折疊型便攜式電話的電波的輻射特性圖；圖6是本發(fā)明的實施方式2所涉及的折疊型便攜式電話的結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明的實施方式3所涉及的折疊型便攜式電話的結(jié)構(gòu)圖；圖8是圖7所示的折疊型便攜式電話在X-Y面的輻射特性圖；圖9是圖7所示的折疊型便攜式電話在X-Y面的輻射特性圖；圖10是圖7所示的折疊型便攜式電話在X-Y面的輻射特性圖；
圖11是圖7所示的折疊型便攜式電話在X-Y面的輻射特性圖。
具體實施例方式
下面，關(guān)于本發(fā)明的便攜式無線裝置，參照附圖以折疊型便攜式電話為例，對幾個實施方式進(jìn)行說明。另外，對下面的各實施方式中使用的附圖中相同的結(jié)構(gòu)要素，都賦予了相同的號碼，所以省略對其進(jìn)行重復(fù)說明。另外，本發(fā)明所涉及的便攜式電話的結(jié)構(gòu)不一定必須是折疊型的，例如，即使是滑蓋型的結(jié)構(gòu)或非折疊型的直板結(jié)構(gòu)，也都可以實現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明中的便攜式無線裝置(即，便攜式電話)的要點是在發(fā)送系統(tǒng)中，通過檢測在各種使用狀態(tài)下的便攜式電話的傾斜，根據(jù)檢測結(jié)果將信號相位不同的二個天線元件進(jìn)行選擇性的組合，以此對所需的電波方向進(jìn)行指向性控制，從而確保較高的天線輻射效率。另外，在接收系統(tǒng)中，通過二個天線元件的接收信號的自適應(yīng)合成，使接收性能保持良好，從而實現(xiàn)下行通信的高速傳輸。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)恒定地確保良好的通信性能的便攜式無線裝置(便攜式電話)。
(實施方式1)圖1是本發(fā)明的實施方式1所涉及的折疊型便攜式電話的結(jié)構(gòu)圖，圖1(a)是從后面看到的折疊型便攜式電話的后面透視圖，圖1(b)是圖1(a)中的A-A’剖視圖。即，圖1表示具有折疊型結(jié)構(gòu)的便攜式電話為了使用而處于打開狀態(tài)(以下，稱為“打開狀態(tài)”)的正視圖和側(cè)視圖。該折疊型便攜式電話的結(jié)構(gòu)包括上機蓋5、下機盒6、鉸鏈單元7、板狀導(dǎo)體1(第一天線元件)、板狀導(dǎo)體3(第二天線元件)、板狀導(dǎo)體4(第三天線元件)、接地板2、以及顯示單元35。另外，在下面的說明中，有時會將折疊型便攜式電話簡單地稱為便攜式電話。
相當(dāng)于上部外殼的上機蓋5、以及相當(dāng)于下部外殼的下機盒6，分別由絕緣體的樹脂構(gòu)成。一般而言，上機蓋5以及下機盒6，分別被設(shè)定為長度100mm左右、寬50mm左右。另外，上機蓋5以及下機盒6，是以鉸鏈單元7作為支點連接起來并可以轉(zhuǎn)動，由此形成折疊型的構(gòu)造。另外，相當(dāng)于板狀天線元件的板狀導(dǎo)體1，例如，由長度L1約為70mm、寬W1約為45mm的銅板構(gòu)成，在上機蓋5的內(nèi)部，沿著顯示單元35的背面的長邊方向的面進(jìn)行設(shè)置。還有，相當(dāng)于板狀天線元件的板狀導(dǎo)體3以及板狀導(dǎo)體4，例如，由長度L1約為70mm、寬W2以及寬W3約為20mm的銅板構(gòu)成，在上機蓋5的內(nèi)部，沿著與顯示單元35的背面相隔的面(即，上機蓋5的背面的相對面)進(jìn)行設(shè)置。
另外，板狀導(dǎo)體3和板狀導(dǎo)體4的間隔G，例如設(shè)置為5mm左右。還有，板狀導(dǎo)體1和板狀導(dǎo)體3、以及，板狀導(dǎo)體1和板狀導(dǎo)體4的間隔H，例如設(shè)置為5mm左右。另外，板狀導(dǎo)體1、板狀導(dǎo)體3、以及板狀導(dǎo)體4，其厚度分別地例如設(shè)定為0.1mm左右。由此，每個板狀導(dǎo)體1、3、4，在外殼厚度例如約為7mm的比較薄的上機蓋5的內(nèi)部，可以和顯示元件等其他的結(jié)構(gòu)部件一起設(shè)置，而不會在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生相互干擾的現(xiàn)象。
另外，接地板2例如是長度約為90mm、寬約為45mm的導(dǎo)體板。一般地按照設(shè)置在下機盒6的內(nèi)部的各電路的接地圖案來使用。在接地板2的表面上，幾乎都是作為各電路的接地電位的接地圖案。另外，匹配電路11、匹配電路12、以及匹配電路13的一端，是通過接地板2的接地圖案接地，以保持接地電位。還有，設(shè)置在板狀導(dǎo)體1、板狀導(dǎo)體3、以及板狀導(dǎo)體4的一端(例如，上機蓋5的下側(cè))的供電點14、供電點15、以及供電點16，分別通過供電線8、供電線9、以及供電線10，與匹配電路11、匹配電路12、以及匹配電路13相連接。還有，供電線8、供電線9、以及供電線10，都使用了彎曲自如的撓性線材，由此在鉸鏈單元7的部位，上機蓋5是可以自由地轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)。
從發(fā)送電路25發(fā)送來的高頻信號，由功率分配器18進(jìn)行分配，分配的一方的高頻信號通過移相器17，從匹配電路12向板狀導(dǎo)體1供電；分配的另一方的高頻信號則向高頻開關(guān)19供電。進(jìn)而，另一方的高頻信號從高頻開關(guān)19的一個接點，經(jīng)由為了發(fā)送和接收而共用一個天線的收發(fā)共用器(Duplexer，天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān))20，從匹配電路11向板狀導(dǎo)體3供電。另外，從高頻開關(guān)19的另一個接點，經(jīng)由收發(fā)共用器21，從匹配電路13向板狀導(dǎo)體3供電。還有，高頻開關(guān)19是由例如FET或者PIN二極管構(gòu)成的。另外，匹配電路11、匹配電路12、以及匹配電路13，具有使板狀導(dǎo)體1、板狀導(dǎo)體3、以及板狀導(dǎo)體4的阻抗分別與發(fā)送電路25、接收電路22、以及接收電路23的電路阻抗相匹配的功能。一般來說，各匹配電路11、12、13，按50Ω的阻抗值進(jìn)行匹配。
另外，由于便攜式電話生成來自檢測自身傾斜角度的重力傳感器(傾斜檢測單元)26的信號；或者根據(jù)來自解調(diào)器24的接收電平，生成切換控制高頻開關(guān)19的選擇信號，所以，高頻開關(guān)19具有以下的功能根據(jù)該選擇信號，可向匹配電路11或匹配電路13的任意一方進(jìn)行切換；可將高頻信號向板狀導(dǎo)體3或板狀導(dǎo)體4的任意一方進(jìn)行供電。另外，重力傳感器26的結(jié)構(gòu)為諸如一端已固定在便攜式電話內(nèi)部的預(yù)定位置的撓性應(yīng)變儀的前端吊垂重塊。這樣，當(dāng)便攜式電話發(fā)生傾斜時，通過重塊使應(yīng)變儀彎曲而產(chǎn)生壓電效應(yīng)，從而產(chǎn)生電動勢。所以，通過檢測出該電動勢，就可以檢測出便攜式電話的傾斜的大小。
功率分配器18，例如是一種高頻信號分配器，由利用λ/4阻抗轉(zhuǎn)換器原理的具有高頻性能的威爾金森式電路構(gòu)成，具有將來自發(fā)送電路25的高頻信號以相同的振幅且相同的相位進(jìn)行分配的功能。移相器17，例如是由集中常數(shù)元件或分布常數(shù)元件構(gòu)成的電路，具有以下的功能能夠使供電給匹配電路11或匹配電路13的高頻信號的相位的值不同于供電給匹配電路12的相位的值。通過如上所述的結(jié)構(gòu)，板狀導(dǎo)體1、板狀導(dǎo)體3、以及板狀導(dǎo)體4和接地板2，作為以不同的相位同時被供電的雙極天線進(jìn)行動作。
另外，在接收系統(tǒng)中，從設(shè)置在板狀導(dǎo)體3的一端的供電點14，經(jīng)由匹配電路11，從收發(fā)共用器20獲取接收信號，并經(jīng)接收電路22放大。還有，從設(shè)置在板狀導(dǎo)體4的一端的供電點16，經(jīng)由匹配電路13，從收發(fā)共用器21獲取接收信號，并經(jīng)接收電路23放大。并且，經(jīng)過接收電路22以及接收電路23放大了的高頻接收信號，通過解調(diào)器24，用預(yù)定的加權(quán)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)處理后，信號被合成。
如果概述上述內(nèi)容，如圖1所示的實施方式1的便攜式電話，基本上為以下的結(jié)構(gòu)。即，本發(fā)明的便攜式電話包括板狀導(dǎo)體1，沿外殼的長邊設(shè)置；板狀導(dǎo)體3以及板狀導(dǎo)體4，同樣地沿外殼的長邊設(shè)置，但與板狀導(dǎo)體1的激勵相位不同；發(fā)送系統(tǒng)控制單元，改變板狀導(dǎo)體1的激勵相位與板狀導(dǎo)體3或者板狀導(dǎo)體4的激勵相位的相位差，控制輻射指向性的圖案；以及，接收系統(tǒng)控制單元，根據(jù)板狀導(dǎo)體1、板狀導(dǎo)體3、以及板狀導(dǎo)體4的接收狀態(tài)，進(jìn)行接收信號的自適應(yīng)合成。
另外，發(fā)送系統(tǒng)控制單元包括發(fā)送電路25，輸出高頻信號；功率分配器18，將發(fā)送電路25所輸出的高頻信號，分配給板狀導(dǎo)體1、板狀導(dǎo)體3、以及板狀導(dǎo)體4；移相器17，改變板狀導(dǎo)體1的激勵相位與板狀導(dǎo)體3或者板狀導(dǎo)體4的激勵相位的相位差；高頻開關(guān)19，根據(jù)便攜式電話的使用狀態(tài)，選擇性地切換高頻信號的分配路徑；以及，重力傳感器26，根據(jù)便攜式電話的傾斜角度，檢測該便攜式電話的使用狀態(tài)。還有，接收系統(tǒng)控制單元的結(jié)構(gòu)包括接收電路22以及接收電路23，接收來自提供給接收系統(tǒng)使用的多個天線元件的高頻信號并放大；以及，解調(diào)器24，對從接收電路22以及接收電路23所輸出的高頻信號，進(jìn)行預(yù)定的加權(quán)處理，并進(jìn)行信號的自適應(yīng)合成。
另外，在圖1(a)所示的便攜式電話的后視圖的下部、以及圖1(b)所示的A-A’剖視圖(即，側(cè)面圖)的下部，分別顯示有坐標(biāo)系。例如，在圖1(a)的后視圖中，顯示的坐標(biāo)系是這樣的，當(dāng)右手的食指、中指和大拇指分別成直角時，使中指指向X軸方向(從圖的紙表面指向紙后面的方向)、大拇指指向Y軸方向(從圖的右方指向左方的方向)、食指指向Z軸方向(從圖的下部指向上部的方向)。因此，在圖1(b)的側(cè)面圖中，顯示的坐標(biāo)系是這樣的，在使右手腕向順時針方向旋轉(zhuǎn)90°的狀態(tài)時，中指的X軸方向是從圖的右側(cè)指向左側(cè)的方向、大拇指的Y軸方向是從圖的紙后面指向紙表面。另外，食指的Z軸方向與后視圖的情況一樣，是從圖的下部指向上部的方向。
下面，有關(guān)如圖1那樣結(jié)構(gòu)的折疊型便攜式電話的天線動作進(jìn)行說明。圖2是表示圖1所示的折疊型便攜式電話的通話狀態(tài)的圖。即，圖2表示使用者用右手持著折疊型便攜式電話51進(jìn)行通話的通話狀態(tài)。另外，圖3是表示圖1所示的折疊型便攜式電話的操作狀態(tài)的圖。即，圖3表示使用者用右手持著折疊型便攜式電話51，在胸前進(jìn)行電子郵件操作等的操作狀態(tài)。因此，在對應(yīng)圖2及圖3所示的便攜式電話的使用狀態(tài)的同時，參照圖1，對有關(guān)將工作頻率設(shè)定為諸如2.14GHz時的折疊型便攜式電話51的動作進(jìn)行說明。
首先，如圖2所示的通話狀態(tài)，是使用者用右手持著折疊型便攜式電話51，靠近耳朵正在使用。這時，圖1所定義的坐標(biāo)系則成為如圖2所示，X軸方向(中指)是從圖的紙表面指向紙反面(即，指向使用者耳朵的方向)，Y軸方向(大拇指)是指向使用者的肩的方向，Z軸方向(食指)是指向使用者背后的方向。另外，利用折疊型便攜式電話51在如圖2所示的通話狀態(tài)進(jìn)行通話信號發(fā)送時，即，使用者用右手持著折疊型便攜式電話進(jìn)行通話時，重力傳感器26檢測出右手所持折疊型便攜式電話51的角度，并對高頻開關(guān)19發(fā)送信號以使其選擇板狀導(dǎo)體4。由此，高頻開關(guān)19的接點接通，以使通過匹配電路13向板狀導(dǎo)體4提供高頻信號。
另外，相對于從功率分配器18經(jīng)由高頻開關(guān)19向匹配電路13(即，板狀導(dǎo)體4)提供的高頻信號的相位，使從功率分配器18經(jīng)由移相器17向匹配電路12(即，板狀導(dǎo)體1)提供的高頻信號的相位延遲270°(或提前90°)，以此來確定移相器17的相位。并且，在這里沒有被選擇到的板狀導(dǎo)體3的供電點14，是某一個預(yù)定的阻抗，例如，是呈開放狀態(tài)下的無限大阻抗。
圖4是圖1所示的折疊型便攜式電話的輻射特性圖，是相對于板狀導(dǎo)體4而言，將板狀導(dǎo)體1的供電相位延遲了270°的輻射特性圖。圖4(a)表示X-Y面的輻射特性，圖4(b)表示Y-Z面的輻射特性。圖4的同心圓表示電波的輻射強度，各同心圓的間隔表示10dB的大小。即，如圖2所示的折疊型便攜式電話51，是由板狀導(dǎo)體4的天線元件與比板狀導(dǎo)體4延遲了270°相位的板狀導(dǎo)體1的天線元件構(gòu)成的組合，圖1所定義的坐標(biāo)系中的電波的輻射圖案成為如圖4(a)、(b)所示的特性。另外，圖4(a)、(b)所示的輻射圖案，表示X-Y面和Y-Z面的電波的垂直極化波成分(Eθ)。如圖4(a)、(b)所示，當(dāng)板狀導(dǎo)體4和板狀導(dǎo)體1被選擇為高頻信號供電時，控制天線的指向性，以提高-X方向以及-Y方向的增益。換言之，如圖2所示，當(dāng)右手持折疊型便攜式電話51進(jìn)行通話的狀態(tài)時，相對于與頭部側(cè)為相反方向的指向方向(-X軸方向)，以及與肩部側(cè)為相反方向的指向方向(-Y軸方向)，可以控制電波的指向性。其結(jié)果，能夠得到-4dB的高輻射效率，與不進(jìn)行指向性控制的情況相比較，可以將通話狀態(tài)中的輻射效率提高約2dB。
另外，在圖2那樣的折疊型便攜式電話51的使用狀態(tài)中，如圖4所示，由于向頭部側(cè)的指向方向(X軸方向)和向肩部側(cè)的指向方向(Y軸方向)的電波強度呈逐漸減弱，所以可以減少電波對人體的影響。
另一方面，當(dāng)用左手持折疊型便攜式電話51進(jìn)行通話時，根據(jù)重力傳感器26的角度檢測結(jié)果，通過高頻開關(guān)19選擇板狀導(dǎo)體3，向匹配電路11供電。相對于從功率分配器18經(jīng)由高頻開關(guān)19向匹配電路11(即，板狀導(dǎo)體3)提供的高頻信號的相位，使得從功率分配器18經(jīng)由移相器17向匹配電路12(即，板狀導(dǎo)體1)提供的高頻信號的相位延遲270°(或提前90°)，以此確定移相器17的相位。也即，選擇板狀導(dǎo)體3的天線元件與延遲了270°相位的板狀導(dǎo)體1的天線元件的組合。
圖5是圖1所示的折疊型便攜式電話的輻射特性圖，是相對于板狀導(dǎo)體3，而將板狀導(dǎo)體1的供電相位延遲了270°的輻射特性圖。圖5(a)表示X-Y面的輻射特性，圖5(b)表示Y-Z面的輻射特性。即，當(dāng)用左手持著折疊型便攜式電話，并選擇了板狀導(dǎo)體1和板狀導(dǎo)體3的時候，在圖1的坐標(biāo)系中的輻射圖案將變成如圖5所示的特性。圖5所示的輻射圖案，表示X-Y面和Y-Z面的垂直極化波成分(Eθ)。這時的電波的指向性為能夠控制在-X軸方向以及+Y軸方向的指向性。即，當(dāng)左手持折疊型便攜式電話51進(jìn)行通話的狀態(tài)時，相對于與頭部側(cè)是相反方向的指向方向(-X軸方向)，以及與肩部側(cè)是相反方向的指向方向(Y軸方向)，能夠控制電波的指向性。該結(jié)果，能夠獲得-4dB的高輻射效率，與不進(jìn)行指向性控制的情況相比較，可以將通話狀態(tài)中的輻射效率提高約2dB。另外，當(dāng)用左手持折疊型便攜式電話進(jìn)行通話的狀態(tài)時，也和用右手持折疊型便攜式電話進(jìn)行通話的狀態(tài)一樣，如圖5所示，由于向頭部側(cè)的指向方向(X軸方向)和向肩部側(cè)的指向方向(-Y軸方向)的電波強度呈逐漸減弱，所以，可以減少電波對人體的影響。
下面，當(dāng)接收信號時，將通過板狀導(dǎo)體3以及板狀導(dǎo)體4接收的信號，分別通過接收電路22以及接收電路23進(jìn)行放大，并利用解調(diào)器24，例如根據(jù)天線的接收狀態(tài)進(jìn)行預(yù)定的加權(quán)處理或適當(dāng)?shù)卣{(diào)整接收信號的相位，從而進(jìn)行信號的合成。因此，根據(jù)來自板狀導(dǎo)體3以及板狀導(dǎo)體4的二個天線的接收信號的狀態(tài)，恒定地進(jìn)行最優(yōu)的合成接收分集，由此能夠提高接收性能，并能夠?qū)崿F(xiàn)下行通信的高速傳輸。
如上所述，結(jié)構(gòu)如圖1所示的實施方式1的便攜式無線裝置，其接收系統(tǒng)通過接收信號的自適應(yīng)合成，使接收性能變得良好，從而實現(xiàn)下行通信的高速傳輸；其發(fā)送系統(tǒng)在各種使用狀態(tài)(即，通話狀態(tài)或操作狀態(tài))中，通過向所需的電波方向進(jìn)行指向性控制，能夠恒定地確保良好的通信性能。因此，在實施方式1中的便攜式無線裝置的特點，就是利用接收合成方式，使用折疊型便攜式電話的板狀導(dǎo)體3以及板狀導(dǎo)體4進(jìn)行接收合成；以及，利用選擇組合供電方式，與通話狀態(tài)連動地選擇板狀導(dǎo)體3或板狀導(dǎo)體4中的任意一個，并對所選擇的板狀導(dǎo)體(例如，板狀導(dǎo)體3)與板狀導(dǎo)體1設(shè)置預(yù)定的相位差進(jìn)行供電。通過利用這兩種方式，除了能夠?qū)崿F(xiàn)下行通信的高速傳輸，通過進(jìn)行指向性控制，還能夠在所需的方向上的電波中，確保較高的天線輻射效率。
另外，雖然實施方式1中的便攜式無線裝置的接收合成采用了自適應(yīng)合成，但并不限定于此，如果是最大比合成或自適應(yīng)等價合成等改善接收性能的合成方式，無論是什么樣的合成方式，都可以得到和實施方式1相同的效果，這些都是不言而喻的。另外，在實施方式1中，雖然是以折疊型便攜式無線裝置為例進(jìn)行說明的，但并不限定于折疊型便攜式無線裝置，無論是滑蓋式的便攜式電話或者組合直板式便攜式電話等各種結(jié)構(gòu)的便攜式電話，都可以得到和實施方式1相同的作用效果，這些也都是不言而喻的。
(實施方式2)圖6是本發(fā)明的實施方式2所涉及的折疊型便攜式電話的結(jié)構(gòu)圖。圖6(a)是從后面看到的折疊型便攜式電話的后面透視圖，圖6(b)則是圖6(a)中的B-B’剖視圖。圖6所示的便攜式電話，相對于圖1所示的便攜式電話，在板狀導(dǎo)體1的系統(tǒng)中增加了收發(fā)共用器30，并且，在該收發(fā)共用器30的接收系統(tǒng)中，增加了接收電路(接收單元)31。除此之外的結(jié)構(gòu)要素和圖1相同，并賦予了相同的號碼。因此，省略重復(fù)的說明。
圖6中，高頻信號從發(fā)送電路25通過功率分配器18進(jìn)行分配，一方面，通過移相器17以及收發(fā)共用器30，由匹配電路12向板狀導(dǎo)體1供電。并且在另一方面，從高頻開關(guān)19的一個接點，通過收發(fā)共用器20，由匹配電路11向板狀導(dǎo)體3供電；以及從高頻開關(guān)19的另一個接點，通過收發(fā)共用器21，由匹配電路13向板狀導(dǎo)體4供電。
另一方面，在接收系統(tǒng)中，從設(shè)置在板狀導(dǎo)體3的一端的供電點14，經(jīng)由匹配電路11，從收發(fā)共用器20的接收側(cè)獲取接收信號，并經(jīng)接收電路22放大。還有，從設(shè)置在板狀導(dǎo)體4的一端的供電點16，經(jīng)由匹配電路13，從收發(fā)共用器21的接收側(cè)獲取接收信號，并經(jīng)接收電路23放大。再有，從設(shè)置在板狀導(dǎo)體1的一端的供電點15，經(jīng)由匹配電路12，從收發(fā)共用器30的接收側(cè)獲取接收信號，并經(jīng)接收電路31放大。還有，經(jīng)過接收電路22、接收電路23以及接收電路31放大的各接收信號，通過解調(diào)器24用預(yù)定的加權(quán)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)處理后，進(jìn)行信號合成。
下面，有關(guān)如圖6那樣結(jié)構(gòu)的便攜式電話的天線動作進(jìn)行說明，但省略重復(fù)的說明。在進(jìn)行發(fā)送時，進(jìn)行和上述實施方式1同樣的動作，可以得到同樣的效果。一方面，在進(jìn)行接收時，通過板狀導(dǎo)體3、板狀導(dǎo)體4、以及板狀導(dǎo)體1分別接收到的高頻信號，又分別通過接收電路22、接收電路23、以及接收電路31被放大。并且，分別經(jīng)過放大的每個接收信號，在解調(diào)器24中，例如根據(jù)接收狀態(tài)進(jìn)行預(yù)定的加權(quán)處理，并且適當(dāng)?shù)卣{(diào)整每個接收信號的相位，再進(jìn)行高頻信號合成。因此，根據(jù)來自三個天線(即，板狀導(dǎo)體1、板狀導(dǎo)體3以及板狀導(dǎo)體4)的接收信號的狀態(tài)，進(jìn)行合成接收分集，由此能夠提高接收性能，從而能夠?qū)崿F(xiàn)下行通信的高速傳輸。
如同實施方式2那樣結(jié)構(gòu)的便攜式電話，其接收系統(tǒng)通過進(jìn)行三個系統(tǒng)的接收信號的自適應(yīng)合成，使接收性能變得良好，從而實現(xiàn)下行通信的高速傳輸；其發(fā)送系統(tǒng)在各種使用狀態(tài)下，通過進(jìn)行電波的指向性控制，能夠確保良好的通信性能。
如上所述，實施方式2所涉及的折疊型便攜式電話，利用接收合成方式，使用板狀導(dǎo)體3、板狀導(dǎo)體4、以及板狀導(dǎo)體1進(jìn)行接收合成；以及，利用選擇組合供電方式，與通話狀態(tài)連動地選擇板狀導(dǎo)體3或板狀導(dǎo)體4，對所選擇的板狀導(dǎo)體(例如，板狀導(dǎo)體3)和板狀導(dǎo)體1，按已經(jīng)具有預(yù)定相位差的信號進(jìn)行供電。通過利用這二種方式，除了能夠?qū)崿F(xiàn)下行通信的高速傳輸，通過進(jìn)行指向性控制，還能夠在所需方向的電波中，確保較高的天線輻射效率。
(實施方式3)圖7是本發(fā)明的實施方式3所涉及的折疊型便攜式電話的結(jié)構(gòu)圖，圖7(a)是從后面看到的折疊型便攜式電話的后面透視圖，圖7(b)則是圖7(a)中的C-C’剖視圖。圖7所示的便攜式電話，是刪除了圖6所示的便攜式電話中的高頻開關(guān)19、功率分配器18、以及移相器17，然后，新增加了給三個系統(tǒng)分配信號的功率分配器40、移相器41、以及移相器42。除此之外的結(jié)構(gòu)要素和圖6的結(jié)構(gòu)要素相同，并賦予了相同的號碼。因此，省略對與圖1和圖6所示的便攜式電話進(jìn)行重復(fù)的說明。
圖7中，在發(fā)送系統(tǒng)發(fā)送時，高頻信號從發(fā)送電路25經(jīng)過功率分配器40分配給三個系統(tǒng)。第一系統(tǒng)是經(jīng)由移相器41以及收發(fā)共用器20，從匹配電路11向板狀導(dǎo)體3供電。另外，第二系統(tǒng)是經(jīng)由移相器42以及收發(fā)共用器21，從匹配電路13向板狀導(dǎo)體4供電。還有，第三系統(tǒng)是經(jīng)由收發(fā)共用器30，從匹配電路12向板狀導(dǎo)體1供電。
下面，有關(guān)如圖7那樣結(jié)構(gòu)的實施方式3的便攜式電話的天線動作進(jìn)行說明。圖8是圖7所示的折疊型便攜式電話的X-Y面的輻射特性圖，它表示相對于板狀導(dǎo)體1，板狀導(dǎo)體3的供電相位延遲了180度；相對于板狀導(dǎo)體1，板狀導(dǎo)體4的供電相位延遲了90度時的電波的輻射特性。即，當(dāng)用左手持便攜式電話進(jìn)行通話時，確定移相器41以及移相器42的相位，使板狀導(dǎo)體3的供電相位相對于板狀導(dǎo)體1，延遲180度；使板狀導(dǎo)體4的供電相位相對于板狀導(dǎo)體1，延遲90度。另外，用于進(jìn)行如上所述的相位角度控制的信號，是通過用左手持便攜式電話時，根據(jù)重力傳感器26檢測到的便攜式電話的角度信息、或者解調(diào)器24檢測到的接收電平等，而自動地確定的。
這時的輻射圖案，如圖8所示，-X方向(即，背離頭部的方向)的電波增益最大，+X方向(頭部方向)的電波變得最小。并且，在+Y方向(即，背離肩部的方向)可以控制電波的指向性。即，在如圖2所示的通話狀態(tài)中，當(dāng)使用者的左手持著便攜式電話已經(jīng)在通話時，對頭部方向(X軸方向)的輻射大幅降低，同時可以控制與頭部以及肩部的相反方向(-X軸方向和Y軸方向)的電波的指向性。其結(jié)果，可以獲得-3dB的高輻射效率，與不進(jìn)行指向性控制的情況相比較，可以將通話狀態(tài)中的輻射效率提高3dB。
圖9是圖7所示的折疊型便攜式電話的X-Y面的輻射特性圖，相對于板狀導(dǎo)體1而言，板狀導(dǎo)體3的供電相位延遲了90度；相對于板狀導(dǎo)體1而言，板狀導(dǎo)體4的供電相位延遲了180度，圖9就是表示這時的電波的輻射特性。即，當(dāng)用右手持便攜式電話進(jìn)行通話時，確定移相器41以及移相器42的相位，使板狀導(dǎo)體3的供電相位相對于板狀導(dǎo)體1延遲90度；使板狀導(dǎo)體4的供電相位相對于板狀導(dǎo)體1延遲180度。這時的輻射圖案，如圖9所示，-X方向(即，背離頭部的方向)的電波增益最大，+X方向(頭部方向)的電波變得最小。并且，在-Y方向(即，背離肩部的方向)可以控制電波的指向性。即，如圖2所示，當(dāng)使用者的右手持著便攜式電話已經(jīng)在通話時，對頭部方向的輻射強度大幅降低，同時可以控制與頭部以及肩部的相反方向的電波的指向性。其結(jié)果，可以獲得-3dB的高輻射效率，與不進(jìn)行指向性控制的情況相比較，可以將通話狀態(tài)中的輻射效率提高3dB。
圖10是圖7所示的折疊型便攜式電話的X-Y面的輻射特性圖，在確定了移相器41以及移相器42的相位后，使板狀導(dǎo)體3的供電相位相對于板狀導(dǎo)體1延遲90度；使板狀導(dǎo)體4的供電相位相對于板狀導(dǎo)體1延遲270度，該圖就表示這時的X-Y面的輻射特性。如圖10所示，用左手持著便攜式電話在操作狀態(tài)時的輻射圖案，能夠控制電波的指向性，在+Y方向上獲得最大增益。例如，在如圖3所示的操作狀態(tài)中，當(dāng)在+Y方向上有公共基站時，就能夠獲得良好的通信性能。
圖11是圖7所示的折疊型便攜式電話的X-Y面的輻射特性圖，在確定了移相器41以及移相器42的相位后，使板狀導(dǎo)體3的供電相位相對于板狀導(dǎo)體1延遲270度，使板狀導(dǎo)體4的供電相位相對于板狀導(dǎo)體1延遲90度，該圖就是表示這時的X-Y面的輻射特性。如圖11所示，用右手持著便攜式電話在操作狀態(tài)時的輻射圖案，可以控制電波的指向性，在-Y方向上獲得最大增益。例如，在如圖3所示的操作狀態(tài)中，當(dāng)在-Y方向上有公共基站時，就可能夠得良好的通信性能。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明的實施方式3的便攜式電話，對應(yīng)于便攜式電話的使用狀態(tài)和信號接收狀態(tài)，自動地改變板狀導(dǎo)體3以及板狀導(dǎo)體4的供電相位，同時控制電波的指向性，從而能夠控制各種指向性。這樣，對應(yīng)于便攜式電話的使用狀態(tài)，就能夠進(jìn)行指向性的控制，從而恒定地保持最佳的發(fā)送性能。所以，與以往的便攜式電話相比較，可以更進(jìn)一步地提高發(fā)送性能。另一方面，在進(jìn)行接收時，通過進(jìn)行與實施方式2相同的動作，就可以獲得同樣的效果。
另外，如同實施方式3那樣結(jié)構(gòu)的便攜式電話，其接收系統(tǒng)通過進(jìn)行三個系統(tǒng)的接收信號的自適應(yīng)合成，使接收性能變得良好，從而能夠?qū)崿F(xiàn)下行通信的高速傳輸。并且，其發(fā)送系統(tǒng)在各種使用狀態(tài)下，通過對電波的指向性進(jìn)行控制，能夠恒定地確保良好的通信性能。
綜上所述，本發(fā)明的各實施方式所涉及的便攜式無線裝置，其接收系統(tǒng)通過利用接收合成方式，對所使用的便攜式無線裝置的板狀導(dǎo)體3、板狀導(dǎo)體4、以及板狀導(dǎo)體1進(jìn)行接收合成；其發(fā)送系統(tǒng)通過適應(yīng)通信狀態(tài)，相對于板狀導(dǎo)體1，向板狀導(dǎo)體3以及板狀導(dǎo)體4進(jìn)行相位差供電，從而除了實現(xiàn)下行通信的高速傳輸，還能夠確保較高的天線輻射效率。
本說明書是根據(jù)2004年5月31日申請的日本專利申請第2004-162157號。其內(nèi)容全部包含于此作為參考。
工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明，在使用者手持便攜式無線裝置的各種使用狀態(tài)中，實現(xiàn)下行通信的高速傳輸，并且能夠確保較高的天線輻射效率，因此，本發(fā)明并不限定于具有折疊型結(jié)構(gòu)的便攜式電話，還適用于其它各種結(jié)構(gòu)的便攜式電話，可以提高它們的通信性能。
權(quán)利要求
1.一種便攜式無線裝置，組合了多個天線元件進(jìn)行電波的接收/發(fā)送，該便攜式無線裝置包括第一天線元件，沿外殼的長邊設(shè)置；第二天線元件以及第三天線元件，沿上述外殼的長邊設(shè)置，和上述第一天線元件的激勵相位不同；發(fā)送系統(tǒng)控制單元，改變上述第一天線元件的激勵相位與第二天線元件或者第三天線元件的激勵相位的相位差，控制輻射指向性的圖案；以及，接收系統(tǒng)控制單元，根據(jù)上述第一天線元件、上述第二天線元件以及上述第三天線元件的接收狀態(tài)，進(jìn)行接收信號的自適應(yīng)合成。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式無線裝置，其中，上述發(fā)送系統(tǒng)控制單元包括發(fā)送單元，安裝在上述外殼的內(nèi)部所設(shè)置的電路板上，輸出高頻信號；功率分配單元，將上述發(fā)送單元所輸出的高頻信號，對上述第一天線元件、上述第二天線元件以及上述第三天線元件，進(jìn)行功率分配；以及，移相單元，改變上述第一天線元件的激勵相位與第二天線元件或者第三天線元件的激勵相位的相位差；上述接收系統(tǒng)控制單元包括多個接收單元，安裝在上述外殼的內(nèi)部所設(shè)置的電路板上，通過提供給接收系統(tǒng)的多個天線元件接收高頻信號并進(jìn)行放大；以及，合成單元，對從上述多個接收單元輸出的高頻信號，進(jìn)行預(yù)定的加權(quán)處理而進(jìn)行信號的自適應(yīng)合成。
3.如權(quán)利要求2所述的便攜式無線裝置，其中，上述多個接收單元是由三個接收單元構(gòu)成，分別地從上述第一天線元件、上述第二天線元件、以及上述第三天線元件，個別地接收高頻信號。
4.如權(quán)利要求3所述的便攜式無線裝置，其中，上述三個接收單元，分別地經(jīng)過用于在發(fā)送系統(tǒng)和接收系統(tǒng)共用一個天線元件的收發(fā)共用單元，并分別地從上述第一天線元件、上述第二天線元件、以及上述第三天線元件，個別地接收高頻信號。
5.如權(quán)利要求2所述的便攜式無線裝置，其中，上述發(fā)送系統(tǒng)控制單元還包括選擇切換單元，根據(jù)便攜式無線裝置的使用狀態(tài)，選擇性地切換上述高頻信號的分配路徑。
6.如權(quán)利要求5所述的便攜式無線裝置，其中，上述發(fā)送系統(tǒng)控制單元還包括傾斜檢測單元，根據(jù)便攜式無線裝置的傾斜角度，檢測該便攜式無線裝置的使用狀態(tài)；上述傾斜檢測單元根據(jù)其得出的檢測結(jié)果，使上述移相單元進(jìn)行相位差的可變控制，并使上述選擇切換單元，選擇性地切換上述高頻信號的分配路徑。
7.如權(quán)利要求1所述的便攜式無線裝置，其中，上述外殼為具有用鉸鏈單元連接上部外殼和下部外殼能夠自由啟閉的機構(gòu)的折疊型結(jié)構(gòu)，上述第一天線元件、上述第二天線元件、以及上述第三天線元件，沿外殼的長邊設(shè)置在上述上部外殼的顯示單元的背面一側(cè)。
全文摘要
一種便攜式無線裝置，在使用者手持折疊型便攜式無線裝置的使用狀態(tài)下，既能實現(xiàn)下行通信的高速傳輸，又能確保較高的天線輻射效率。在該便攜式無線裝置中，將板狀導(dǎo)體(1、3、4)沿長邊方向，設(shè)置在上機蓋(5)的顯示單元(35)的背面。發(fā)送電路(25)的信號通過功率分配器(18)分配，一方的信號經(jīng)由移相器(17)，向板狀導(dǎo)體(1)供電；另一方的信號從高頻開關(guān)(19)，經(jīng)由收發(fā)共用器(20)或者收發(fā)共用器(21)，向板狀導(dǎo)體(3)或板狀導(dǎo)體(4)供電。高頻開關(guān)(19)根據(jù)來自重力傳感器(26)的信號，對板狀導(dǎo)體(3)或板狀導(dǎo)體(4)中的任意一方進(jìn)行切換供電。接收信號由收發(fā)共用器(20)以及收發(fā)共用器(21)提取，經(jīng)過接收電路(22)以及接收電路(23)放大，在解調(diào)單元(24)中乘以預(yù)定的加權(quán)系數(shù)而合成。
文檔編號H04B7/26GK1961500SQ20058001761
公開日2007年5月9日 申請日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月31日
發(fā)明者西木戶友昭, 齋藤裕, 小柳芳雄, 江川潔 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社