专利名称：天线设备和便携式无线通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及天线设备和便携式无线通信设备，特别是涉及能减少从人体产生并被人体吸收的电磁波的天线设备和便携式无线通信设备。
近来，业已开发了大量通过无线通信发送/接收信息的便携式数据发送/接收设备。在便携式数据发送/接收设备中，用于蜂窝电话系统和个人通信系统等的便携式无线通信设备正在迅速普及。
随着便携式无线通信设备的迅速普及，在一个无线通信系统中的通信线路的数量变得不足了。这样，正考虑无线通信系统与另一无线通信系统分享另一频率带宽来保证必要的通信线路。因此，随着便携式无线通信设备在尺寸和重量上大大减少，能用在两种无线通信系统的便携式无线设备正在被开发。
一般来说，便携式无线通信设备具有发送/接收天线。实际上，在便携式无线通信设备上作为天线的整个传导部分，以及不是天线部分的便携式无线通信设备的主体都产生电磁波。这样，就需要抑制那些从便携式无线通信设备产生的电磁波中能被人体吸收的电磁波。特别地，从运行中的便携式无线通信设备产生的电磁波中被人体特定部分吸收(对人体的辐射)的电磁波的量，尤其是被头部吸收的部分，每单位时间每单位重量定义为本地平均SAR(特定吸收率)，本地平均SAR的最大值要求不高于预定值。
为了降低被人体吸收的本地平均SAR的最大值，要用预先确定形状的导电板。在这个情况下，导电板有一端与作为天线的接地导体相连以形成短路，另一端与接地导体电开路。结果，电开路端的输入阻抗变得无穷大。这时，流向接地导体的高频电流被抑制，这样电磁波辐射的量减少了。
图1示出了便携式无线通信设备30的简图，该便携式无线通信设备能减少本地平均SAR的最大值。该便携式无线通信设备30包括执行无线通信所必须的电路板(未示出)，作为屏蔽电路板的接地导体的屏蔽外壳31，导电板32，天线馈送部分33和天线34。电路板，屏蔽外壳31，和导电板32用不导电材料制成的外壳(未示出)密封起来。导电板32和屏蔽外壳31用导体35连接以形成短路。
由于电路板由屏蔽外壳31屏蔽，安装在这块电路板上的不同电路包括与基站通信的发送/接收电路，它们相互间没有不良的影响，对天线34和其它设备也没有不良的影响。
屏蔽外壳31中电路板上的发送/接收电路产生预定信号形式的发射信号，并把发射信号经天线馈送部分33送到天线34。然后，天线34把发射信号发送到基站。天线34接收来自基站的接收信号，并把接收信号经天线馈送部分33发送到发送/接收电路。然后，发送/接收电路对接收信号执行处理，例如解调。
天线34是用导电的导线材料制成的杆状天线，或使用导电的导线材料螺旋地缠绕成的螺旋天线。另外，天线34可以是不同形状的天线，例如用杆状天线和螺旋天线组合的拉伸形天线。当便携式无线通信设备30进行无线通信时，由于高频电流经天线馈送部分33流向屏蔽外壳31，不但天线而且作为电路板的接地导体的屏蔽外壳31都起天线的作用。也就是说，整个便携式无线通信设备30起天线的作用。
当使用便携式无线通信设备30时，用户与便携式无线通信设备30的扬声器接触。由于位于扬声器后面、作为电路板接地导体的屏蔽外壳31也起天线的作用并辐射电磁波，将形成这样一个区域。即在与扬声器接触的用户耳朵周围本地平均SAR1的值达到最大值，这一区域称为热点。
便携式无线通信设备30具有这样布置的导电板32，即使得扬声器(未示出)面向导电板32，并且导电板32和屏蔽外壳31的前表面31a大约是相互平行的，其间有小的间隔。导电板32和屏蔽外壳31的前表面31a之间的间隔取决于无线通信的频率，便携式无线通信设备30能根据这一间隔调节频率带宽。
导电板3的一端沿纵向与屏蔽外壳2相连，以便经导体7形成短路电路，导电板的另一端与屏蔽外壳2电开路。短路形成端和电开路端之间的长度L5设置为无线通信的频率波长的四分之一。
因此，导电板32和屏蔽外壳31间的阻抗在短路形成端接近零，而在电开路端变得近似无穷大。这样，高频电流很难从天线馈送部分33流向导电板和屏蔽外壳31。
如所述的那样，作为减少被人体吸收的本地平均SAR最大值的例子，便携式无线通信设备30在其上安装导电板32，减少从导电板32和屏蔽外壳31发出的电磁波的辐射量。这样，在热点的本地平均SAR可以被减少。
然而，在便携式无线通信设备30中，由于在导电板32的短路形成端和电开路端之间的长度L5取决于所用的无线通信频率，长度L5也许很大，这就使液晶显示器或操作键盘不能恰当地在便携式无线通信设备30的前表面排列。
因此本发明的目的是提供天线设备和便携式无线通信设备以克服上面指出的缺点，其中用于减少被人体吸收的电磁波的量的导电板的尺寸可以被减小。
根据本发明，提供具有一个天线振子和起天线作用的接地导体的天线设备，在天线设备中天线振子经天线馈送部分馈电，而高频电流经天线馈送部分流向接地导体，天线设备包括高频电流抑制装置，它是有预定形状的导电板，导电板的一端沿一个方向与接地导体相连以形成短路，另一端从接地导体电开路，其中高频电流抑制装置具有多个缝隙，每个缝隙沿着与所述方向垂直的方向延伸。
在天线设备中，缝隙使导体平板的有效长度是无线通信频率波长的((2n＋1)/4)倍，其中n包括零的自然数。
本发明的这些目的和其他目的，特点和优点将从下面本发明的优选实施例以及附图的细节描述中更显而易见了。
图1示出了安装在常规便携式无线通信设备的导电板的简图。
图2示出了根据本发明的便携式无线通信设备的第一实施例的简图。
图3示出了从运行中的根据本发明便携式无线通信设备的第一，第二，和第三实施例产生的电磁波中本地平均SAR值的变为最大值的部分的简图。
图4示出了安装到根据本发明便携式无线通信设备的第一实施例的导电板的简图。
图5示出了安装到根据本发明的便携式无线通信设备的第二实施例的导电板的简图。
图6示出了安装到根据本发明的便携式无线通信设备的第三实施例的导电板的简图。
根据本发明的便携式无线通信设备在预定位置上安装了预定形状的导电板。这样，尽管在可用两个或更多个不同的无线通信频率的无线通信系统中，由便携式无线通信设备使用任一个无线通信频率，从便携式无线通信设备产生的电磁波中被人体特定部分吸收的(对人体的辐射)本地平均SAR(特定吸收率)的最大值可减小。
根据本发明的优选实施例将在下面参考附图作进一步描述。图2示出了根据本发明的便携式无线通信设备1的第一实施例的简图，该便携式无线通信设备的导电板通过在导电板上形成缝隙可减小尺寸。
便携式无线通信设备1包括进行无线通信所必需的电路板(未示出)，屏蔽外壳2作为屏蔽该电路板的接地导体，导电板3，天线馈送部分4和天线5。电路板，屏蔽外壳2和导电板3由不导电材料制成的外壳(未示出)密封。
由于电路板被屏蔽外壳2屏蔽，安装在这块电路板上的不同电路包括与基站通信的发送/接收电路，不同电路相互间没有不良的影响，而且对天线5和其它设备也没有不良的影响。
屏蔽外壳2中电路板上的发送/接收电路产生预定信号形式的发射信号，并把发射信号经天线馈送部分4发送到天线5。然后，天线5把发射信号发送到基站。天线5接收来自基站的接收信号，并把接收信号经天线馈送部分4送到发送/接收电路。然后，发送/接收电路对接收信号进行处理，例如解调。
天线5是用导电的导线材料制成的杆状天线。当便携式无线通信设备1进行无线通信时，由于高频电流经天线馈送部分4流向屏蔽外壳2，不仅天线5，而且作为电路板的接地导体的屏蔽外壳2都起天线的作用。也就是说，整个便携式无线通信设备1起天线的作用。因此，除了天线5部分外便携式无线通信设备1的主体也产生电磁波。这样，就需要抑制被人体吸收的电磁波，特别地，从便携式无线通信设备1产生的电磁波中被人体特定部分吸收(对人体的辐射)的电磁波的量，尤其是被头部吸收的部分，每单位时间每单位重量定义为本地平均SAR(特定吸收率)，本地平均SAR的最大值要求不高于预定值。
当使用便携式无线通信设备1时，用户与便携式无线通信设备1的扬声器(未示出)接触，如图3简要示出的。由于位于扬声器后面的作为电路板接地导体的屏蔽外壳2也起天线的作用并辐射电磁波，将形成这样一个区域。即在与扬声器接触的用户耳朵周围本地平均SAR的值达到最大值，这一区域称为热点6。
为了有效地减少在热点6的本地平均SAR的最大值，便携式无线通信设备1具有这样设置的导电板3扬声器(未示出)面向导电板3，导电板3与屏蔽外壳2的前表面2a之间有适当的间隔近似相互平行，如图2所示。导电板3与屏蔽外壳2的前表面2a之间的间隔取决于无线通信频率，便携式无线通信设备1能根据频率带宽调节这一间隔。导电板3一端沿纵向与屏蔽外壳2相连以便经导体7形成短路，导电板的另一端从屏蔽外壳2电开路。导电板3在导体7附近有两个缝隙8a，8b。
因此，屏蔽外壳2和导电板3之间的阻抗在电开路端大约无穷大，而在短路端接近零。在这种情况下，在热点6的本地平均SAR的最大值能有效地减少。也就是说，由于在屏蔽外壳2与导电板3之间的阻抗从短路形成端到电开路端逐渐增加，相应于无线通信频率的高频电流很难流入屏蔽外壳2。这样，从屏蔽外壳2发出的电磁波的辐射量减少了。因此，在热点6的本地平均SAR的最大值可减少。
在便携式无线通信设备1中，只要导电板3的有效长度是无线通信频率波长的(2n＋1)/4)倍，就可以使用任意形状的缝隙8a，8b，其中“n”是包括零的自然数。也就是说，导电板3的有效长度是无线通信频率波长奇数倍的四分之一。
接下来将示出从检查中得到的本地平均SAR的具体值，其中导电板3的一端经导体7沿纵向与屏蔽外壳2相连，使得导电板3与屏蔽外壳2的前表面2a之间的间隔是5mm，而在导电板3上形成1mm和宽11mm长的缝隙，并且使用1.8GHz的无线通信频率。表1示出了从检测中得到的本地平均SAR值的结果。
表1
在表1中，“λ”是波长。首先，示出了导电板3没有形成缝隙时的结果。如在表1中所示，在短路形成端与电开路端之间的长度L是λ/6的情况下，本地平均SAR的减小率是0％，与导电板3没有安装缝隙的情况相比，L的值对减小本地平均SAR是不充分的。在长度L是λ/4的情况下，本地平均SAR的减小率是25％。其次，示出了在导电板3上形成缝隙后的结果。在长度L是λ/6的情况下，本地平均SAR的减小率是15％。从结果中显然可见，在没有形成缝隙的情况下，长度L是λ/6时减小本地平均SAR没有效果。另一方面，在形成缝隙的情况下，尽管长度L是λ/6，减小本地平均SAR产生了效果。
这样，通过在导电板3上形成预定形状的缝隙，尽管短路形成端与电开路端间的长度L小于无线通信频率波长的四分之一，得到的效果可与当短路形成端与电开路端间的长度L是无线通信频率波长的四分之一的情况相类似。因此，在减小便携式无线通信设备1的尺寸时，在导电板3上形成缝隙是非常有效的。
另一方面，如图4所示，导电板3可以有一开口缝隙8c。这时，与上面所述的缝隙8a，8b类似，只要导电板3的有效长度是无线通信频率波长的(2n＋1)/4)信其中“n”是包括零的自然数，就可使用任意形状的开口缝隙8c。
图5示出了根据本发明的便携式无线通信设备10的第二实施例的简图。便携式无线通信设备10的基本配置与便携式无线通信设备1的的基本配置相似，因此与图2所示便携式无线通信设备1相似的组成部分或部件用相同的附图标记表示，并且详细描述将省略。
在第二实施例，尽管在无线通信系统中便携式无线通信设备10可用两个或更多个无线通信频率中的任何一个，便携式无线通信设备10产生的的电磁波中，被人体特定部分吸收(对人体的辐射)的本地平均SAR的最大值(特定吸收率)可减少。便携式无线通信设备10有导电板11，该导电板11能应付两个不同无线通信频率。
导电板11也有一端沿纵向与屏蔽外壳2相连，以便经导体7形成短路，导电板11的另一端与屏蔽外壳2电开路。导电板11有缝隙12，该缝隙通过从电开路端切掉导电板11的一部分而形成。以及接近导体7的缝隙13a，13b。也就是说，导电板11具有在导体7附近组合的两个平板部分11a，11b，其中的一个部分长为L1和宽为W1，另一部分长为L2和宽为W2，换句话说，缝隙12将导电板11分成两个平板部分11a，11b。
从第一实施例可明显看出，通过在导电板11上形成缝隙13a，13b，导电板11的实际长度可以小于无线通信频率波长的四分之一，而导电板11的有效长度为无线通信频率波长的四分之一。也就是说，短路形成端和平板部分11b的电开路端之间的长度L2是第二无线通信频率1.8GHz的波长λ2的四分之一。另一方面，由于形成了缝隙13a，13b，短路形成端和平板部分11a的电开路端之间的长度L1小于第一无线通信频率900MHz的波长λ1的四分之一。
这样，通过在导电板11上形成预定形状的缝隙，短路形成端与电开路端之间的长度可以小于无线通信频率波长的四分之一。因此，在减小便携式无线通信设备10的尺寸时，在导电板11上形成缝隙是非常有效的。另一方面，导电板11可以具有如图4所示的开口缝隙来代替以上的缝隙。
图6示出了根据本发明的便携式无线通信设备20的第三实施例的简图。便携式无线通信设备20的基本配置与便携式无线通信设备1的的基本配置相似，因此与图2所示便携式无线通信设备1相似的组成部分或元件用相同的附图标记表示，并且详细描述将省略。
在第三实施例中，尽管在无线通信系统中便携式无线通信设备20可使用两个或更多个无线通信频率中的任何一个，便携式无线通信设备20产生的的电磁波中，被人体特定部分吸收(对人体的辐射)的本地平均SAR的最大值(特定吸收率)可减少。便携式无线通信设备20有导电板21，该导电板21能应付两个不同无线通信频率。
导电板21也有一端沿纵向与屏蔽外壳2相连，以便经导体7形成短路电路，导电板21的另一端从屏蔽外壳2电开路。导电板21有缝隙22，该缝隙通过从电开路端切掉导电板21的一部分而形成，以及接近导体7的缝隙23a，23b，24a和24b。也就是说，导电板11具有在导体7附近组合的两个平板部分21a，21b，其中一个部分长为L3和宽为W3，另一部分长为L4和宽为W4。换句话说，缝隙22将导电板21分成两个平板部分21a，21b。
从第一实施例可明显看出，通过在导电板11上形成缝隙23a，23b，24a和24b，导电板21的实际长度可以小于无线通信频率波长的四分之一，而导电板21的有效长度为无线通信频率波长的四分之一。也就是说，由于形成了缝隙23a，23b，短路形成端和平板部分21a的电开路端之间的长度L3小于第一无线通信频率900MHz的波长λ1的四分之一。类似的，由于形成了缝隙24a，24b，短路形成端和平板部分21b的电开路端之间的长度L4小于第二无线通信频率1.8GHz的波长λ2的四分之一。
这样，通过在导电板21上形成预定形状的缝隙，短路形成端与电开路端之间的长度可以小于无线通信频率波长的四分之一。因此，在减小便携式无线通信设备20的尺寸时，在导电板21上形成缝隙是非常有效的。另一方面，导电板21可以有如图4所示的开口缝隙来代替以上的缝隙。
如上所述，通过使用在第二实施例示出的导电板11和在第三实施例中示出的导电板21，尽管在无线通信系统中便携式无线通信设备可使用两个或更多个无线通信频率中的任何一个，便携式无线通信设备产生的的电磁波中，本地平均SAR的最大值可减少。
在根据本发明的第一，第二和第三实施例中，只要导电板的有效长度是无线通信频率波长的(2n＋1)/4)倍，其中“n”是包括零的自然数，就可以用任意形状的缝隙。也就是说，导电板的有效长度是无线通信频率波长奇数倍的四分之一。这样，缝隙的位置、深度和宽度不限于图2，3和4中所示的实施例。
本发明不限制在以上描述的实施例，不脱离本发明的精神和范围时可以作出多种修改。
权利要求
1.一种具有天线振子和起天线作用的接地导体的天线设备，在天线设备中，天线振子经天线馈送部分馈电，并且高频电流经天线馈送部分流向接地导体，该天线设备包括高频电流抑制装置，它是有预定形状的导电板，该导电板的一端沿一个方向与接地导体相连以形成短路，而另一端与接地导体电开路，其中高频电流抑制装置具有多个缝隙，每个缝隙沿着与所述方向垂直的方向延伸。
2.如权利要求1所述的天线设备，其中每一缝隙都是通过从导电板的一边到其中央切去一部分而形成。
3.如权利要求1所述的天线设备，其中缝隙是通过在其预定位置切去导电板的一部分而形成一个开口缝隙；
4.如权利要求1所述的天线设备，其中缝隙使导体平板的有效长度是无线通信频率波长的((2n＋1)/4)倍，其中n包括零的自然数。
5.如权利要求1所述的天线设备，其中高频电流抑制装置由对应于一个无线通信频率的第一导电板以及对应于另一无线通信频率的第二导电板组成。
6.如权利要求5所述的天线设备，其中至少第一导电板具有多个缝隙，每一缝隙都是通过从第一导电板的一边到其中央切去一部分而形成。
7.如权利要求1所述的天线设备，其中高频电流抑制装置被设置在面向接地导体部分的位置，在高频电流流向接地导体时产生的电磁波中，在该位置上被人体吸收的电磁波最大。
8.一种具有天线振子和起天线作用的接地导体的天线设备的便携式无线通信设备，在天线设备中，天线振子经天线馈送部分馈电，并且高频电流经天线馈送部分流向接地导体，其中用于发送/接收信号的电路板由接地导体屏蔽，并且其中天线设备包括高频电流抑制装置，它是预定形状的导电板，导电板的一端沿一个方向与接地导体相连以形成短路，而另一端与接地导体电开路，高频电流抑制装置具有多个缝隙，每个缝隙沿与所述方向垂直的方向延伸。
9.如权利要求8所述的便携式无线通信设备，其中每一缝隙都是通过从导电板的一边到其中央切去一部分而形成。
10.如权利要求8所述的便携式无线通信设备，其中缝隙是通过在其预定位置切去导电板的一部分而形成一个开口缝隙；
11.如权利要求8所述的便携式无线通信设备，其中缝隙使导体平板的有效长度是无线通信频率波长的((2n＋1)/4)倍，其中n包括零的自然数。
12.如权利要求8所述的便携式无线通信设备，其中高频电流抑制装置由对应于一个无线通信频率的第一导电板以及对应于另一无线通信频率的第二导电板组成。
13.如权利要求12所述的便携式无线通信设备，其中至少第一导电板具有多个缝隙，每一缝隙都是通过从第一导电板的一边到其中央切去一部分而形成。
14.如权利要求8所述的便携式无线通信设备，其中高频电流抑制装置被设置在面向接地导体部分的位置，在高频电流流向接地导体时产生的电磁波中，在该位置上被人体吸收的电磁波最大。
全文摘要
提供天线设备和便携式无线通信设备,用于减少被人体吸收的电磁波的量的导电板在尺寸上可减小。便携式无线通信设备1包括为进行无线通信所必须的电路板(未示出),作为屏蔽电路板的接地导体的屏蔽外壳2,导电板3,天线馈送部分4,和天线5。电路板,屏蔽外壳2和导电板3由不导电材料制成的外壳(未示出)密封。导电板3有一端沿纵向经导体7与屏蔽外壳相连以形成短路电路,而另一端从屏蔽外壳2电开路。导电板3在接近导体7处有两个缝隙8a,8b。
文档编号H01Q1/48GK1334691SQ01124899
公开日2002年2月6日 申请日期2001年7月13日 优先权日2000年7月14日
发明者伊藤博规 申请人:索尼株式会社