专利名称：能接收多频段信号的便携式无线电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及便携式无线电设备，特别涉及其中使用多个不同频段的便携式无线电设备，并且在被拉伸和回缩到机壳之间，杆状天线在性能上不存在差别。
图1表示普通类型的便携式无线电设备。图1表示的天线部分地安装在便携式无线电设备10的主体内，一块印刷板2安装在该主体1内。除此发送和接收电路(未示)以外，用于发送和接收的鞭状天线3附着在该印刷板2上。该鞭状天线3能拉伸或回缩，并且当不使用该便携式无线电设备10时可以放在主体1中。当携带该便携式无线电设备10时，该鞭状天线3是放置在主体1中，并且只有当发送/接收传输信号时，它才伸出主体1并被拉伸。因此，当不使用该便携式无线电设备10时才可缩减从鞭状天线3的主体突出来的部分，使该便携式无线电设备具有优良的可携带性。然而，由于该便携式在无线电设备10接近人耳，鞭状天线3的增益将因人体效应而受到损坏。因此当该鞭状天线接收弱信号时，会话质量可能下降。这样，如果该鞭状天线3用在其被拉伸到最大长度的状态，以增加其增益，则可以获得满意的会话质量。
图1表示鞭状天线3是回缩状态的，并全部放置在主体1中。在机壳4中的一个馈电部分通过匹配电路5连接到鞭状天线3，和一个发射机-接收机9连接到该匹配电路5。同时，当鞭状天线3拉伸时，拉伸部分6中的馈电部分类似于在机壳4中的馈电部分的情况通过匹配电路5连接到鞭状天线3。如上所述，在该天线处拉伸状态和在机壳中两者，通常使用该公共匹配电路5。因此，确定该鞭状天线3的结构和尺寸使得该类型便携式无线电设备10的独立天线的阻抗Zin无论在拉伸状态还是在机壳中基本相等，并且在此两种状态将无障碍地起动发送和接收消息。
然而，目前已使用具有多频段的多频段便携式无线电设备。这样，如果如上所述的能够拉伸并放置在机壳中的天线用在多频段便携式无线电设备中，则该多频段便携式无线电设备将具有良好的可携带性和可获得良好的会话质量。
图2A是在这样一种情况下的史密斯(Smith)圆图，即一个匹配电路的一个值包括在一个杆状的或线性天线即一个鞭状天线的阻抗特性的一个计算值中，而图2B表示反射损耗(RL)的特性。图3A是在这样一种情况下的史密斯圆图，即与在鞭状天线情况下的匹配电路相同的匹配电路的一个值包括在计算一个螺旋天线的阻抗特性中，而图3B表示反射损耗(RL)的特性。希望在图2B和3B中表示的反射损耗(RL)的特性在使用的频段(对于这些情况是在800MHz频段和1.6GHz频段内)内具有落在负方向的特性中。
如从图3A和3B明白，螺旋天线在800MHz和1.6GHz两个频段是匹配的。同时，如图2A和2B所示，鞭状天线在800MHz匹配，同时表示出比螺旋天线有更满意的特性，但是，该鞭状天线难以在1.6GHz频段匹配。原因在于虽然在800MHz频段在鞭状天线放置在机壳中时的阻抗与在该鞭状天线是被拉伸出来时的阻抗基本相一致，然而在1.6GHz频段当鞭状天线放置在机壳中和当其是被拉伸出来时两者之间的差异是大的。
如图3A和3B中所示的，对于使用螺旋天线的情况，能在800MHz频段和1.6GHz频段两频段进行阻抗匹配，但是，对于800MHz频段，与鞭状天线相比其特性是低品质的，因此出现增益变坏现象。对于该螺旋天线，因为按结构，螺旋部分的直径是大的，所以很困难将整个天线装入到主体1中，这样就存在着关于设计该主体的限制。由此建议当鞭状天线拉伸时获求一个匹配电路用于实施满足特性的鞭状天线的特性，而当该鞭状天线装入到一个天线中时提供在高频频段良好的螺旋天线的性能。
然而，在普通类型的便携式无线电设备中，对于多频段，当该鞭状天线被拉伸和装入在机壳中时，很难使阻抗特性相等。这样，允许某种程度的失配，增益损失不可避免，由此可引起接收灵敏度下降甚至中断通信。
一种检测一个天线是处于拉伸状态还是处于装入在机壳中，同时按检测结果和使用的频段改变匹配电路的状态的方法是可行的。但是，这种电路配置复杂，匹配电路的部件数量大，可靠的安装空间困难，和成本增加。还因开关电路引起损耗。
当解决上述问题，本发明的一种便携式无线电设备包括第一接收电路，其接收第一频段中的第一信号，和第二接收电路，其接收第二频段中的第二信号。该便携式无线电设备还包括第一天线，用于发送在该第一频段中的第三信号。该第一天线可装入在该便携式无线电设备的主体中，并且当拉伸时变成杆状。该便携式无线电设备还包括第二天线，用于发送在该第二频段中的第四信号，并配置在该使用的便携式无线电设备的主体的内部。该便携式无线电设备还包括第一匹配电路，连接到该第一天线，和第二匹配电路，连接到该第二天线，并与第一匹配电路不同。该便携式无线电设备可进一步包括一个开关电路，其在第一匹配电路和第二匹配电路之间转换。该开关电路最好基于接收的信号进行转换。第一天线放置在主体中耳机附近。第一匹配电路也可放置在主体中耳机的附近。第一天线是一个鞭状天线。第二天线安装在便携式无线电设备本身中。第二天线安装在该便携式无线电设备中的一个麦克风的附近。第二匹配电路还可配置在该便携式无线电设备中的一个麦克风附近。第二天线是平面平行天线，螺旋天线，微带线型，加载型，螺旋型，倒L型，顶部加载型或介质涂敷型天线之任何一个。该便携式无线电设备最好是一种便携式电话。
按本发明，第一天线用于第一频段，而多数第一天线是装入在该便携式无线电设备的主体的机壳中。第一天线拉伸时成杆状。第二天线用于第二频段，其可高于第一频段。当使用便携式无线电设备时第二天线配置在该便携式无线电设备的主体内偏离人体一部分的地方。只要一个天线仅在一个频段匹配，则可实现使用多个频段的便携式无线电设备。其中将实现对在任一频段获得高增益的最佳匹配，并且对于第一天线，当其处于拉伸状态还是装入在机壳中都能达到匹配。
图4示意地表示按本发明的便携式无线电设备。对该便携式无线电设备，下面将描述对应于双波段系统的便携式无线电设备。
一印刷板11配置在便携式无线电设备100的主体1中(一键盘，一液晶显示器，功能键，一麦克风，一接收机未示出)。在该印刷板11上提供了一发射/接收电路12，匹配电路13，14，用于转换这些匹配电路的开关15，用于在低频段(在该情况为800MHz频段)通信的第一天线16和用于在高频段(在该情况为1.6GHz频段)通信的第二天线17。
该匹配电路13连接到第一天线16，该匹配电路14连接到第二天线17和开关15连接到这些匹配电路13、14。在第一天线16，第二天线17和发射/接收电路12之中间的阻抗通过匹配电路13、14来匹配。匹配电路13仅对第一天线16唯一的800MHz频段匹配，而匹配电路14仅对第二天线17唯一的1600MHz频段匹配。因此，对第一天线，当其拉伸和其收缩时，可获得高增益。
例如，对第一天线16，鞭状天线是适宜的。或者可使用一种杆状天线，该杆状天线具有这样的结构，即仅在该端提供一个螺旋部分，并且整体地能够拉伸/装入在机壳中。对第二天线17，可利用平面平行型(一倒F型，一微带天线等等)一加载型，一螺旋型，一例L型，一顶加载型和一介质涂敷型。然而，由于第二天线完全安装在主体1中，这种类型性能是良好的，是紧凑的并且不要求大的空间。
如上所述，通过使用可拉伸和装入机壳中(多级型的或仅是整个可拉入的结构)的鞭状天线用作第一天线16和装入主体1的第二天线这两个天线，任何频段可以按最好的状态匹配。这能够使用多个不同的频段。因为使用可以装入机壳中和拉伸的鞭状天线作为第一天线16，该第一天线具有与普通类型相同的外观。这样，用户不会感到不协调的感觉而在主体中安装的空间类似于传统类型的安装空间。因为第二天线17的频段较高，可以减小第二天线的尺寸并且它刚好装配在安装空间内侧中而且不妨碍其它部件的安装。
该第一天线配置在主体1的上部而且在主体1的右侧或左侧。当它装入机壳时，仅端部从主体1中露出而最普遍的方法是用手指通过拉出端部而从主体1露出。在第一天线16安置在接收机的顶部的情况，当第一天线拉伸时，其能与人体(头部)分开并且当使用第一天线时，它也毫无妨碍。对于第一天线16，当第一天线装入机壳时和当其拉伸时，馈电装置形成在不同的部分，在装入时形成装入的馈电装置18而在拉伸时形成拉伸的馈电装置19。
第二天线17配置在主体1中麦克风(未示出)附近。在它的安装位置，因为用用户手紧握的便携式无线电设备100的位置等同于便携式无线电设备高度的中心，第二天线与手不重叠(不接近)。因此，用户的手不影响第二天线并且为此获得高增益。
图5表示按本发明的一个实施例的便携式无线电设备100的简略配置。如关于图4所述，在主体1中，装有匹配电路13、14，开关15和发射/接收电路12。该发射/接收电路12备有一控制电路21，其控制整个便携式无线电设备。接收电路22连接到控制电路21和开关15用于放大和解调由天线16或17接收的信号。发射电路23连接到控制电路21和开关15，并且产生一个预定频率的发送功率和将其输出到天线16或17。
在图5所示的配置中，控制电路21转换天线16和17。在接收电路22中接收一个由便携式无线电设备100的合伙人发送的与分配频段相关的信号并且传到控制电路21。控制电路21按照来自接收电路22的与分配频段相关的信号来控制开关15，并选择第一和第二天线16和17的指定的一个。
图6表示在便携式无线电设备100和人体(用户)30之间有关位置。当使用便携式无线电设备时，便携式无线电设备100的上部接触头31的任何一个耳朵而便携式无线电设备100由用户紧握，以便在嘴和麦克风之间形成一间隔L。因此第二天线与人体30(或头31)分开而电磁信号对人体30几乎没有影响。当使用便携式无线电设备时，伸出的第一天线16通常沿着用户脸的轮廓斜置并且整个便携式无线电设备100自然地沿头31斜置。因此，第一天线16的上端完全与头31分开，而且电磁波对人体30几乎没有影响。
如上所述，按该实施例，当在第一天线16和第二天线17之间共享两个频段时，可以获得多频段便携式无线电设备，其中两个频段可设置为最佳匹配状态。此外，如果承担较高频段的第二天线17可以是较小的尺寸，即使第二天线装在主体1中也不影响主体1中的安装容积。特别地，通过安装第二天线17靠近麦克风，在人体(具体地，头部)和第二天线之间形成一预定的距离，能实现在其中要求在两频段获得高增益的匹配。特别地，对第一天线16，当其装入机壳中和拉伸时，能实现匹配。
在该实施例中，该便携式无线电设备100是一移动电话；然而其可应用到所有使用多个不同频段的便携式无线电设备和本发明还可应用到运行的无线电设备，各种移动无线电设备和个人手持电话系统(PHS)。
很明显，鉴于以上教导本发明很多的附加修改和变化是可能的。因此应当理解的是在所附权利要求的范围内，可以实践本发明而不是如在这里具体地所描述的。
权利要求
1.一个便携式无线电设备包括一个第一接收电路，接收在第一频段内的第一信号；一个第二接收电路，接收在第二频段内的第二信号；一个第一天线，用来在所述第一频段内发射一第三信号，其中所述第一天线部分是安装在所述便携式无线电设备中，而且当所述第一天线拉伸时，其成为杆形；和一个第二天线，用来在所述第二频段发射第四信号，并且配置在所述便携式无线电设备的部分中。
2.如权利要求1的便携式无线电设备，还包括一个第一匹配电路，连接到所述第一天线；和一个第二匹配电路，连接到所述第二天线。
3.如权利要求2的便携式无线电设备，还包括一个开关电路，在所述第一匹配电路和所述第二匹配电路之间转换。
4.如权利要求3的便携式无线电设备，其中所述的开关电路是基于所接收的信号进行转换。
5.如权利要求4的便携式无线电设备，其中所述第一天线安装在主体耳机附近。
6.如权利要求5的便携式无线电设备，其中所述第一匹配电路也安装在主体耳机附近。
7.如权利要求6的便携式无线电设备，其中所述第一天线是鞭状天线。
8.如权利要求2的便携式无线电设备，其中所述第二天线是安装在所述便携式无线电设备自身内。
9.如权利要求8的便携式无线电设备，其中所述第二天线配置在所述便携式无线电设备的麦克风附近。
10.如权利要求9的便携式无线电设备，其中所述第二匹配电路也配置在所述便携式无线电设备的所述麦克风的附近。
11.如权利要求10的便携式无线电设备，其中第二天线是平面平行天线，螺旋天线，微带型，加载型，螺旋型，倒L型，顶加载型或一个介质涂敷型天线中之任一个。
12.如权利要求1的便携式无线电设备，其中所述便携式无线电设备是便携式电话。
13.如权利要求1的便携式无线电设备，其中所述第二频段是高于所述第一频段。
14.如权利要求2的便携式无线电设备，其中所述第二匹配电路具有不同于所述第一匹配电路的匹配特性。
15.如权利要求3的便携式无线电设备，还包括一个控制电路，其控制所述的开关电路。
全文摘要
一个使用多频段于通信的便携式无线电设备备有能拉伸或回缩的杆状第一天线。配备了用于第二频段的一第二天线。该第一天线在一个频段中通过一个匹配电路被单独地匹配，当该第一天线被安放并当它被拉伸时可以对它进行匹配。
文档编号H01Q5/00GK1405983SQ0214297
公开日2003年3月26日 申请日期2002年9月13日 优先权日2001年9月13日
发明者中村真也 申请人:日本电气株式会社