专利名称：用于便携无线单元的内置天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于便携无线单元的内置天线，即使在无线单元的各种使用条件下该天线都呈现出较高的辐射特性。
背景技术：
在说明书中，术语便携无线单元除了便携电话机和PHS(商标)以外，还包括无线信息终端，如不具有语音功能的音乐发布专用终端。
传统上，便携无线单元，例如便携电话机和PHS，利用伸缩型天线或平面倒F天线，用作其天线。
美国专利US5204687的说明书中描述的天线可以列举为用于便携电话机的伸缩型的鞭状天线。伸缩型鞭状天线构造成电绝缘的螺旋天线安装到单极天线的尖端。当其拉伸时，其作用为单极天线，而当其收缩并放在便携电话机的壳体内时，它作用为螺旋天线。
平面倒F天线在日本未实审专利公开103406/1981中公开。在这个公开文本内所示的示例中，平面倒F天线扩展成具有平面结构，并且平面元件的周长为半波长，并很小。当平面倒F天线设置在便携电话机壳体的接地板端部时，平面倒F天线具有相对宽的频带特性。此外，平面倒F天线具有呈现出阻抗匹配功能的结构。因此，其优点在于不需要在壳体外侧提供阻抗匹配电路。
如图12所示，普通的便携电话机包括固定到便携电话机外侧的鞭状天线和安装到壳体内的平面倒F天线。由这些天线接收的信号以分集方式从一个切换到另一个上，反之亦然。精确地说，这些天线接收的信号在电平上进行比较，并选择其信号电平为这些信号电平中较高的天线，并进行通信。
在图12所示的便携电话机中，单极天线27和平面倒F天线30独立工作，并且这些天线不作为所谓的合成天线那样工作。如上所述，射频开关33根据信号电平选择单极天线27和平面倒F天线30。
阻抗匹配电路34将单极天线27的馈电点阻抗匹配为50Ω，平面倒F天线30为其周长大致设定为工作频率的半波长的导电板。其与接地板26平行布置，同时例如间隔4mm。馈电点32设置在平面倒F天线30的一侧上并与接地部分31间隔固定距离，如3mm的点处。从源自单极天线27的阻抗匹配电路34的射频信号或源自平面倒F天线30的馈电点32的射频信号由射频开关33选择。在图12中，螺旋天线28通过绝缘部分29连接到单极天线27的尖端。
图12的天线的方向性图案利用图12一例上所示的坐标绘于图13和14中。图13示出单极天线27在其被选定时的方向性图案，而图14示出平面倒F天线30在其被选定时的方向性图案。在图13中，实线35表示垂直极化波分量，而虚线36表示水平极化波分量。在图14中，实线37表示接收到的无线电波的垂直极化波分量，而虚线38表示水平极化波分量。
在图13所示的单极天线27中，垂直极化波分量35的平均电平高于水平极化波分量36的平均电平。垂直极化波分量35具有与8形半波长偶极子的方向性类似的图案。在图14所示的平面倒F天线30中。在图14所示的平面倒F天线30中，水平极化波分量38相对高，而垂直极化波分量37由于天线电流在接地板26中分布而具有蝴蝶形的方向性图案。
水平平面图形平均增益(称为PAG)一般用为评估便携电话机天线特性所用的评价指标。在配备有便携电话机的人体位于球面坐标系统中心且人体的头部指向天顶方向(Z方向)的状态下，PAG由下式给出方程1PAG=12π∫02π[Gθ(π2,φ)+1XPRGφ(π2,φ)]dφ]]>在上面的方程中，Gθ(φ)和Gφ(φ)是垂直极化波和水平极化波在X-Y平面内的功率方向性。
在多重波环境内的移动通信单元的总的横极化功率比(cross-polarization power ratio)XPR由垂直极化波分量对水平极化波分量的比来表示，并公知地为4到9dB。这个比是在到达波的垂直极化波分量比水平极化波分量高4到9dB的假设上算出的。于是，在天线的辐射图案中，垂直极化波由XPR加权。基本上在说明书中，XPR的描述是通过将9dB用作城市区域内的一般值而给出的。从而，在便携电话机的天线中，当其使用时，通过增大垂直极化波分量来获得较高的PAG。
当便携电话机处于语音通信且鞭状天线拉伸的状态下，PAG一般为-7dB，并且这个值为所包含的主天线的性能的目标值。
最近，要求将主天线完全内置于便携电话机中，而取代伸出到外侧的天线，如鞭状天线。在这种情况下，当然对于内置主天线来说，需要与外部鞭状天线相当的性能成为一个问题。
然而，在传统的内置型平面倒F天线中，在用户握住便携电话机并将其移动到靠近它的耳朵的语音通信状态下，天线的辐射效率由于天线电流的分布存在于便携电话机的接地板中而极大地减小，为此原因，天线的PAG小于拉伸的鞭状天线的PAG，大约为-11dB。可以确定当便携电话机靠近金属台放置时，天线增益降低，并且PAG值下降到-16dB左右。
当便携电话机放置在金属台上时，传统的鞭状天线经常存放在壳体内。在这种情况下，图12所示的螺旋天线28工作。螺旋天线28靠近金属台，并且其轴向平行于金属盘，其增益通过与金属的电磁相互作用而降低，而PAG大约为-18dB。
便携电话机的一个主要应用条件为用户握着便携电话机，并将其移动到用户耳朵附近，且在其倾斜约60°的同时与另一方讲话。在PHS电话机中，与语音通话同时，已经开始移动图像分配和视频电话服务(参照NikkeiBusiness Publications公司出版、并在2000年9月18日发表的杂志“Nikkeicommunication”第113到115页)。
此外，音乐传送服务已经通过利用不具有通信功能的无线信息终端开始。在使用这些装置中每一种时，用户在该装置位于用户耳朵附近的状态下(如同通常的语音讲话一样)工作，在其他情况下，用户握着该装置，并将其握在胸部口袋前面，并在这种状态下，用于操纵该装置。在另外情况下，用于将该装置放置在其胸部口袋内并在这种状态下操纵该装置。
在便携电话机放置在胸部口袋中的状态下，电话机的取向不固定。如果平面倒F天线安装到便携电话机的一侧上，就存在天线指向人体的可能性。在这种情况下，辐射效率的降低很大，并且PAG约为-10dB，较低。
于是，本发明的目的是提供一种内置于便携无线单元中的天线，该天线在各种使用条件下都保持较高的辐射效率，并且其制造过程得以简化。
发明内容
(1)为了实现上述目的，提供了一种用于便携无线单元的内置天线，其包括在便携无线单元上端沿着壳体内侧设置的导电天线元件，导电天线具有作为导电天线的大致半波长长度的一部分而限定的单极部分；作为导电天线的大致1/4波长长度的剩余部分而限定的倒F天线部分；以及设置在靠近倒F天线部分的接地部分的位置处的天线馈电点，其中，倒F天线部分平行于便携无线单元壳体内的接地板表面并平行于便携无线单元上端而设置，并且倒F天线的一端连接到作为接地部分的接地板上。
通过这种结构，该天线可以以简单的结构内置于便携无线单元内，它不需要阻抗匹配电路。便携无线单元处于语音通信状态或放置在金属台上时的天线增益得以改善。
(2)在用于便携无线单元的内置天线中，倒F天线部分沿着便携无线单元的长边设置。
通过这个特征，在手持操作状态和语音通信状态下，以及在便携无线单元放置在金属台状态下的高天线增益得以改善。
(3)本发明具有另一方面，提供了一种用于便携无线单元的内置天线，其包括沿着壳体内侧的长边设置的导电天线元件，导电天线元件具有作为导电天线的大致半波长长度的一部分而限定的单极部分；作为导电天线的大致1/4波长长度的剩余部分而限定的倒F天线部分；以及设置在靠近接地部分的位置处的天线馈电点，其中，倒F天线部分的一端连接到作为接地部分的接地板上，而倒F天线部分平行于便携无线单元的壳体的接地板并沿着壳体内侧的长边设置。
通过这个特征，在胸部口袋内的状态下、手持操纵且语音通信的状态下、以及便携无线单元放置在金属台上的状态下，高天线增益得以改善。
(4)在用于便携无线单元的内置天线中，倒F天线部分平行于便携无线单元壳体的接地板并平行于壳体内侧上端设置。
通过这个特征，在便携无线单元随意放置在胸部口袋内的状态下、手持状态和语音通信状态下、以及便携无线单元放置在金属台上的状态下，高天线增益得以改善。
(5)用于便携无线单元的内置天线还包括用于将天线元件固定到壳体后侧上的固定装置，以及用于使接地部分和天线元件的馈电点与电路板上的印刷图案相接触的接触装置。
这个特征简化了制造内置天线的制造过程，使得生产率得以提高。
图1A、1B、1C和1D是示出作为本发明第一实施例的内置天线的基本结构的视图；图2是示出图1A、1B、1C和1D的内置天线的方向性的视图；图3A、3B和3C是示出便携无线单元语音通信状态的视图；图4是示出放置在金属台上的便携无线单元的视图；图5A、5B、5C和5D示出作为本发明第二实施例的内置天线的基本结构的视图；图6是示出图5A、5B、5C和5D的内置天线的方向性的视图；图7是示出便携无线单元被握着的状态的视图；图8A、8B、8C、和8D是示出作为本发明第三实施例的内置天线的基本结构的视图；图9是放置在胸部口袋中的便携无线单元的待机状态的视图；图10A、10B、10C和10D是示出作为本发明第四实施例的内置天线的基本结构的视图；图11A、11B、11C和11D是示出作为本发明第五实施例的内置天线的基本结构的视图；图12是示出传统便携无线单元的基本结构的视图；图13是示出图12选择单极天线时的方向性的视图；图14是示出图12选择平面倒F天线时的方向性的视图。
在附图中，附图标记1、14和17标示单极部分；2、10、18标示平面倒F天线；3、11和31标示接地部分；4、20、32和34标示辐射效率馈电点；5、9、15和26标示接地板；6表示便携无线装置；7、12、35和37标示垂直极化波分量；8、13、36和38标示水平极化波分量；16标示无线信息终端；19标示馈电端子；21标示接地端子；22标示地；23标示电路板；24标示壳体；25标示树脂制成的卡子；28标示单极天线；29标示绝缘部分；30标示平面倒F天线；而33标示射频开关。
具体实施例方式
将参照附图描述各实施例。
第一实施例图1A到1D是示出作为本发明第一实施例的内置天线从各个方向看时的结构的视图。图1A是从前面看时的前视图，图1B是从下侧看时的底视图，图1C是从侧面看时的侧视图，而图1D是仅示出天线部分的展开图。在各图中，单极部分1和平面倒F天线2为构成一体形式的导电板，且它们中每个的宽度都为2mm，并且这些部分都由相同的单一材料制成。在图1D中，剖面线绘得不同仅是为了将单极部分1与倒F天线部分区分开。天线部分沿着壳体内侧设置在便携无线单元6的上端。表示壳体尺寸的数字绘于垂直和水平侧上。利用由这些数字所限定的元件的便携无线单元的工作频率在1.9GHz频带以内。
单极部分的长度被选定成大约为工作频率的半波长(78mm)，并沿着壳体内侧设置在便携无线单元6的上部。单极部分1和接地板5之间的距离“d”被设定为2mm。
倒F天线部分2的长度被设定为大约工作频率的1/4波长(39mm)，并平行于接地板5设置，同时与接地板5间隔开4mm的距离“b”。倒F天线部分2设置的方向平行于便携无线单元6壳体上端(Y轴方向)。倒F天线部分2在其一端上设置的接地部分3处连接到接地板5上。
如图1D的展开图所示，本发明的天线构造成一体构成的导电板的至少一侧在顶点折叠部分(crest folding part)1a到1c处向下弯曲。对于顶点折叠部分2a也同样。馈电点4设置在与倒F天线部分2的接地部分3间隔距离s(例如5mm)的位置处。
通过这种结构，单极部分1和倒F天线部分2可以作为在单个馈电点4激励的一体构成的合成天线。
下面将描述合成天线的工作。
首先将单独给出倒F天线部分2的工作描述。通过调节距离s，倒F天线部分2的馈电点4被设定为50Ω，以用于阻抗匹配。此后，当单极部分1连接到倒F天线部分2的一端上时，由于两个天线部分的阻抗值在它们连接点处都很高，在馈电点4的阻抗变化极小。实际上，在上述尺寸的结构中，通过在1mm的范围内精调距离s，单极部分1的阻抗可以在50Ω，与倒F天线部分2的阻抗匹配。为此原因，不需要另外使用阻抗匹配电路。
倒F天线部分2可以被认为是连接到单极天线的极部分1上的1/4波长匹配短线。并且，倒F天线部分2本身也作用为辐射元件的一部分。于是，呈现出单极部分1的辐射特性和倒F天线部分2的辐射特性的合成。
将描述图1所示的天线在不存在人体的自由空间中的辐射特性。图2是在垂直的X-Z平面内示出图1A到1D所示的本发明的天线的方向性的视图。实线7指垂直极化波分量，而虚线8指水平极化波分量。图2所示的方向性的水平极化波分量的平均电平高于水平极化波分量的。在方向性图案中，X方向和Z方向是最大辐射方向。此原因为从图1A到1D中的在水平方向(Y方向)上设置的单极部分1和倒F天线部分2的两个元件辐射的波占主要地位。由此，可以看出图1A到1D所示的一体构成的合成天线呈现出不同于图12所示的自由空间内的传统那种极化波分量。
结果，用户通过手握住便携无线单元并将其移动到耳朵附近的语音通信状态被改善为具有有利的效果，这不同于传统技术中的。这将在下面讨论。如图3A到3C所示，在语音通信状态下，便携无线单元通常在其相对于垂直方向倾斜60°的状态下握持。图3A是示出从前面看时的语音通话状态的视图，图3B是示出此时的便携无线单元的侧视图，而图3C是示出从前面看时的语音通信状态的放大视图。
在单独使用图12所示的传统便携无线单元的单极天线27情况下，图13所示的主极化波指向单极天线27的轴向，于是，在图3A到3C所示的语音通信状态下，大约倾斜60°的波分量形成主极化波。在这种情况下，当单独考虑单极天线时，水平平面图案平均增益PAG大约为-7dB。
在图12所示的传统便携无线单元的平面倒F天线30的情况下，天线电流分布在接地板26中。因此，在图3A到3C所示的语音通信状态下，由握住其所导致的辐射效率恶化很大。结果，水平平面图案平均增益PAG大约为-11db，较低。
在图1A到1D所示的本发明的内置天线中，天线电流分布在所有元件中，即，分布在单极部分1和倒F天线部分2中，而在接地板5内分布的电流很小。于是，由握住其所导致的辐射效率恶化很小。此外，如图2所示，主极化波是水平极化波分量。然而，在图3A到3C所示的语音通信状态下，由于便携电话机倾斜60°，因此垂直极化波分量较高。结果，在图1所示的本发明天线中，PAG较高，约为-5dB。
将描述便携无线单元如图4所示放置在金属台9上时天线的工作。一般来说，在待机状态下，便携无线单元通常被放置在金属台9上，如图4所示。在这种情况下，在如图12所示的传统技术的条件下，鞭状天线通常被容纳在便携无线单元的壳体内，而螺旋天线28工作。在这种情况下，螺旋天线28靠近金属台9，并且其轴向平行于接地板。一般上，天线增益由于其与金属台9的电磁相互作用而降低。此时PAG大约为-17dB，较低。
当选择图12所示的平面倒F天线时，便携无线单元的显示器一般位于上表面上，而平面倒F天线30靠近金属台9表面。同样，在这种情况下，天线增益下降，PAG大约为-16dB，较低。
在图1所示的本发明的内置天线中，天线电流分布在单极部分1和倒F天线部分2两个元件中，于是，同样在倒F天线元件2一侧靠近金属台9放置的情况下，例如，天线电流也分布在单极部分1中。单极部分1平行于便携无线单元6内的接地板5，并且相对于便携无线单元6壳体的厚度设置在相对靠近中心的位置处。于是，这确保了距金属台9表面的一定空间，并且缓解了增益的降低。结果，PAG大约为-13db，并高于传统便携无线单元的天线的PAG。
本发明的内置天线的一项特有特征在于通过利用单个导电元件，半波长单极部分和倒F天线部分以一体形式构造。通过这个特征，不需要利用在仅有半波长单极天线的情况下所使用的阻抗匹配电路，从而简化了便携无线单元的结构。本发明的另一项特有特征在于半波长单极部分和倒F天线部分在平行于便携无线单元的上端的同时内置于便携无线单元内。通过这个特征，在语音通信状态和便携无线单元放置在金属台上的状态下，确保了较高的天线增益。
第二实施例图5A到5D是示出包含本发明的天线的便携无线单元，该天线为本发明第二实施例。如同图1A到1D的情况一样，图5A到5C是从不同方向看到的视图，而图5D是仅示出天线部分的展开图。在图5A到5D中，与图1A到1D中相同或等价的部分由相同的附图标记标示。
在图5D中，倒F天线部分10和单极部分1为形成为一体结构的导电板，而它们中每一个的宽度大约为2mm，且这些天线部分由单一并相同的材料制成。倒F天线部分2的长度被设定为大约工作频率的1/4波长(39mm)，并平行于接地板5设置，且与接地板5间隔开距离“h”(例如4mm)。倒F天线部分10设置的方向平行于便携无线单元壳体的长边(Y轴方向)。倒F天线部分10在其一端所设置的接地部分11处连接到接地板5上。馈电点4设置在与倒F天线部分10的接地部分11间隔距离“S”(例如5mm)的位置处。图5D中顶点折叠部分1a到1c象现在那样弯曲，以形成天线部分。
通过这种结构，单极部分1和倒F天线部分10可以作为在单个馈电点4处激励的一体构成的合成天线而工作。
下面将描述这个天线的工作。
首先将考虑图5A到5D所示的倒F天线部分10的工作。倒F天线部分10可以被认为是连接到单极天线1上的1/4波长匹配短线。而倒F天线部分2本身也作用为辐射元件的一部分。在这种情况下，倒F天线部分10设置在图5坐标系的垂直方向(Z方向)，以用于其辐射，垂直极化波分量作用为主极化波。至于在图5A到5D所示实施例中天线的辐射特性，垂直极化波分量稍微高于图1A到1D所示的方向性(图2)。
图6是在垂直的X-Z平面示出图5的天线的方向性的视图。在图6中，实线12表示垂直极化波分量，而虚线13表示水平极化波分量。当将图6的方向性与图2的相比较时，水平极化波分量的平均电平稍低于相比较情况中的，但是垂直极化波分量的平均电平大于后者3dB。对于垂直极化波分量的方向性，辐射在+X和-X方向较强。
本便携无线单元可灵活地用于基于因特网的i模式的信息收集和基于e-mail的通信。已经开始了与语音讲话同时的活动图像发布以及视频电话服务。在这种信息通信中，如图7所示，用户通常握住便携无线单元并将其握在其胸部之前，并且在这种状态下，操纵便携无线单元(手握操纵状态)。于是，便携无线单元6用于举起的状态下。为了增大其PAG，当便携无线单元举起时，需要增大垂直极化波分量。在本发明第二实施例中，倒F天线部分10设置在垂直方向(Z方向)上。结果，垂直极化波分量的平均电平增大大约3dB。此外，在图6所示的方向性中，垂直极化波分量在-X方向上辐射更强烈。结果，当图5A到5D所示的天线用在图7所示的手握操纵状态下时，获得高出大约-6.0dB的PAG。
在图3A到3C所示的语音通信状态下，可以获得与第一实施例相当的效果，并因此垂直极化波分量电平较高。然而，在自由空间内水平极化波分量稍微降低。在这种情况下PAG低于图1A到1D天线的PAG0.5dB，即，为-5.5dB。
当便携无线单元6放置在图4所示的金属台9上时，由于本实施例的效果与第一实施例的相当，因此也与第一实施例的天线的PAG相当，也比较高。
如上所述，本实施例的天线的一项特有特征在于半波长单极部分和倒F天线部分通过利用单个导电元件而以一体形式构造。通过这个特征，不需要利用仅有半波长单极部分情况下的所需要的阻抗匹配电路，从而简化了便携无线单元的结构。
本发明的另一特有特征在于半波长单极部分在平行于便携无线单元上端的同时内置在便携无线单元中，并且倒F天线部分在平行于便携无线单元的长边的同时设置在其内。通过这个特征，在手握操纵情况下和语音通信情况下，以及便携无线单元放置在金属台上的情况下，都确保了较高的天线增益。
第三实施例图8A到8D是示出根据本发明的用于便携无线单元的内置天线的第三实施例的视图。如同图1A到1D一样，图8A到8C是该实施例从不同方向看的视图，而图8D是仅示出天线部分的展开图。在图8A到8D中，相同或等价的部分由图1A到1D中所用的相同的附图标记标示。本实施例的便携无线单元是在用户不是利用无线单元在无线单元保持靠近用户耳朵的状态下进行语音通信，而是例如接收音乐发布服务的假设上设计的。于是，在本实施例的描述中，便携无线单元将作为信息无线终端处理。
图8A到8D所示的平面倒F天线部分10和单极部分14为宽度例如为2mm的导电板，并形成为如图8D所示的一体结构。单极部分14的长度被选定成大约为工作频率的半波长(78mm)，并沿着无线信息终端16的长边设置在无线信息终端壳体内侧。平面倒F天线部分10所处的方向平行于信息无线单元16的长边(Z轴方向)。接地板15的长边和单极部分14之间的距离设定为大约2mm。图8D中的顶点折叠部分10a和14a象现在这样弯曲，以形成天线部分。
通过这种结构，单极部分14和倒F天线部分10作为在单个馈电点4激励的一体构造的合成天线工作。
下面将描述该合成天线的工作。
在安装在信息无线单元16的天线中，单极部分14和平面倒F天线部分10都设置在垂直方向(Z轴方向)。因此，垂直极化波分量的平均电平较高，并且水平平面(X-Y平面)方向的辐射较大。
信息无线单元16经常处于放置在用户的胸部口袋中的状态下，如图9所示，或处于由用户握着操纵的状态下，如图7所示。在信息无线单元16处于用户胸部口袋中的状态下，信息无线单元16的取向不固定。于是，为了获得较高的PAG，需要增大垂直极化波分量，即使信息无线单元16指向任意方向。
如果图12所示的平面倒F天线30安装于信息无线单元16的一侧上，则存在平面倒F天线30指向人体的可能性。在这种情况下，辐射效率的降低很大，并且PAG大约为-10dB，较低。如果图12所示的鞭状天线安装到信息无线单元16上，鞭状天线经常存放在其中，而螺旋天线28工作。在这种情况下，辐射效率的降低较大，且PAG约为-8dB，较低。
在图8A到8D所示的本发明的天线中，天线电流分布在单极部分14和倒F天线部分10的所有元件中。
于是，同样例如在倒F天线部分2一侧位于人体附近的情况下，天线电流也分布在单极部分14中。此外，由于单极部分14和平面倒F天线部分10的所有元件都设置在垂直方向(Z轴方向)，垂直极化波分量的平均电平较高。于是，在图9所示的胸部口袋中的状态下的PAG较高。即使信息无线单元16的表面在图8A到8D中的坐标系的X或-X方向上指向人体，处于胸部口袋中状态下的PAG大约为-6dB。
在图7所示的手握操纵状态下，单极部分14和平面倒F天线部分10的所有元件设置在垂直方向(Z轴方向)上，于是，垂直极化波分量的平均电平增大。天线电流分布在单极部分14和平面倒F天线部分10二者中。因此，分布在接地板15内的电流较小，且由无线单元的握持而导致的辐射效率的降低也较小。于是，PAG较高，结果，其大约为-6dB。
在如图4所示信息无线单元16放置在金属台上的情况下，可以获得与第一实施例的内置天线相当的效果，并因此可以获得与第一实施例相当的较高的PAG。
如上所述，本实施例的一项特有特征在于不需要使用匹配电路，从而简化了信息无线单元的结构。本发明的另一特有特征在于半波长单极部分和平面倒F天线部分在平行于信息无线单元的长边的同时置于信息无线单元中。通过这个特征，在胸部口袋内状态下、手握操纵状态以及信息无线单元放置在金属台上的状态下，都可以确保较高的天线增益。
第四实施例图10A、10B、10C和10D是示出作为本发明第四实施例的天线的结构的视图。如图1A到1D情况那样，图10A到10C是从不同方向看的视图，而图10D是仅示出天线部分的展开图。在图10A到10D中，相同或等价的部分由图1A到图1D和图8A到图8D中相似的附图标记标示。用在本实施例中的装置为信息无线终端。
在图10A到10D中，倒F天线部分2和单极部分14为形成为如图10D的展开图所示的一体结构的导电板，且它们中每一个的宽度约为2mm。倒F天线部分2所设置的方向平行于信息无线单元16的上端(Y轴方向)。
通过这种结构，单极部分14和倒F天线部分2可以作为在单个馈电点4激励的一体构成的合成天线工作。
下面将描述该合成天线的工作。
首先考虑图10A到10D所示的倒F天线部分2的工作。倒F天线部分2设置在图10A到10D的坐标系的垂直方向(Z方向)上，垂直极化波分量作用为主极化波。至于图5A到5D所示的第四实施例中的天线的辐射特性，当与图8A到8D所示的天线的辐射特性的方向性相比较时，垂直极化波分量的平均电平稍微降低，但是水平极化波分量的平均电平增大大约3dB。
存在图10A到10D所示的天线放置在用户的胸部口袋中的场合，如图9所示，有可能发生信息无线单元16的长边放置在口袋的底部的情况，在这种情况下，倒F天线部分2设置在图10坐标系的水平方向(Y方向)上，因此，垂直极化波分量由倒F天线部分2增强。结果，与图8所示的内置天线相比，天线的PAG提高大约3dB。在倒F天线部分2指向人体时，PAG提高大约1dB。
在信息无线终端如图9所示放置在胸部口袋中的情况下，当信息无线单元16的短边放在口袋的底部时，可以获得与本发明第三实施例的内置天线相当的效果，并因此增大了垂直极化波分量。然而，在自由空间内的垂直极化波分量稍微减小。在这种情况下的PAG比图8A到8D中的内置天线小0.5dB，即大约为6.5dB。
在图7所示的手握操纵状态下，可以获得与第三实施例的内置天线相当的效果，并且PAG增大。结果，PAG大约为-7dB。
当如图4所示信息无线单元放置在金属台上时，由于本实施例的效果与第一实施例的相当，因此PAG可与第一实施例的内置天线相当，也较高。
如上所述，本实施例的内置天线的一项特有特征在于半波长单极部分和倒F天线部分通过利用单个导电元件以一体形式构成。通过这个特征，不需要利用阻抗匹配，并且简化了信息无线单元的结构。
本发明的另一特有特征在于半波长单极部分在平行于信息无线单元的长边设置的同时置于信息无线单元内，并且倒F天线部分在平行于信息无线单元的上端的同时置于其中，通过这个特征，在信息无线单元按所需方向放置在胸部口袋中的状态下和手握操纵状态下，以及信息无线单元放置在金属台上的状态下，都可以确保较高的天线增益。
第五实施例图11A到11D是示出本发明第五实施例的天线的视图。在图11A到11D中，图11A示出了后面将描述的合成天线固定到壳体24内侧的状态，图11B示出了电路板23和接地板22从壳体24中去除的状态，图11C示出了天线的单极部分17安装到壳体24上的状态，而图11D为示出天线元件的展开图。
在图11D中，所展开的天线形成为例如2mm宽的导电元件。导电板的至少一侧在被表示为贯通折叠部分17a、17b和17c的部分向上弯曲，这种情况相应地应用于贯通折叠部分18a、18b和18c上，且，它在顶点折叠部分21a向下弯曲。如此弯曲的天线结构形成了单极部分17和倒F天线部分18，并固定到壳体24上。为了固定天线，利用树脂制成的卡子25。如图11C所示，卡子25的下侧固定到壳体24上，而天线部分通过卡子25的切去部分固定于其上。
接地端子21设置在倒F天线部分18单极的相对侧上的位置处。接地端子21与电路板23上一部分处设置的接地板22形成接触。与电路板23上的馈电点20相接触的馈电端子19设置在距接地端子21间隔距离“s”(例如5mm)的位置处。
单极部分17和倒F天线部分一体构造成合成天线，且该合成天线固定到壳体24的内侧上。因此，合成天线的效果与图5情况中的相当。通信可以在合成天线固定到壳体内侧，电路板23插入到壳体24内之后进行。于是，组装工作变得容易，且简化了生产过程。
其他实施例在本实施例中，单极部分的长度为半波长，但是它可以为任意长度，只要使得单极部分与倒F天线部分阻抗匹配。
虽然在上述实施例中，倒F天线部分为1/4波长，但是它可以为任意长度，只要使得倒F天线部分与单极部分阻抗匹配。
即使倒F天线部分为平面倒F天线或半波长MSA，单极部分1连接到其阻抗较高的一点上，且这些耦合为一体结构。
在第五实施例中，树脂卡子用于将内置天线固定到壳体上。如果需要的话，双面胶带粘贴到内置天线上，然后天线固定到壳体24上。高温下熔化的粘结剂或树脂可以用于将内置天线固定到壳体上。
虽然本发明已经利用特定实施例加以描述，容易理解到的是在本发明实际精髓和范围之内本发明可以进行各种修改、替换和变化。
本发明基于2001年1月16日提交的日本专利申请2001-008008，其内容合并于此作为参考。
工业应用性根据本发明构成的用于便携无线单元的内置天线如此构造。因此，内置天线在各种状态下，例如，在语音通信状态下便携无线单元靠近用户的耳朵时，用户握着便携无线单元并在该状态下用户操纵以进行通话时，以及当便携无线单元放置在金属台上时，都保持了较高的辐射特性。
权利要求
1.一种用于便携无线单元的内置天线，包括沿着壳体内侧设置在便携无线单元上端的导电天线元件，该导电天线元件包括作为导电天线大致半波长长度的一部分而限定的单极部分；作为导电天线大致1/4波长长度的剩余部分而限定的倒F天线部分；以及设置在靠近倒F天线部分接地部分的位置处的天线馈电点；其中，倒F天线部分平行于便携无线单元壳体之内的接地板表面并平行于便携无线单元的上端设置，且倒F天线部分的一端作为接地部分连接到接地板上。
2.如权利要求1所述的用于便携无线单元的内置天线，其中，倒F天线部分沿着便携无线单元的长边设置。
3.一种用于便携无线单元的内置天线，包括沿着壳体内侧的长边设置的导电天线元件，该导电天线元件包括作为导电天线元件大致半波长长度的一部分而限定的单极部分；作为导电天线元件大致1/4波长长度的剩余部分而限定的倒F天线部分；以及设置在靠近倒F天线部分接地部分的位置处的天线馈电点；其中，倒F天线部分的一端作为接地部分连接到接地板上，并且倒F天线部分平行于便携无线单元壳体的接地板并沿着壳体内侧的长边设置。
4.如权利要求3所述的用于便携无线单元的内置天线，其中，倒F天线部分平行于便携无线单元壳体的接地板，并平行于壳体内侧的上端设置。
5.如权利要求1到4中任一项所述的用于便携无线单元的内置天线，还包括用于将天线元件固定到壳体后侧上的固定装置；以及用于使天线元件的接地部分和馈电点与电路板上的印刷图案接触的接触装置。
全文摘要
用户以简单的结构获得在便携无线单元各种使用条件下较高的天线增益的需求。导体板制成的天线元件的大致半波长长度用作单极部分(1)，并且沿着便携无线装置(6)上端壳体的内侧设置。天线元件的大致1/4波长长度用作倒F天线部分(2)，并平行于便携无线装置(6)内的接地板表面设置。倒F天线部分(2)平行于便携无线装置(6)的上端设置(在Y轴方向上)。倒F天线部分(2)的通过一端设置的接地点(3)连接到接地板(5)上，馈电点(4)设置成远离这个接地点预定距离。这种结构免除了阻抗匹配电路，简化了便携无线装置，并实现在各种使用条件下的较高的天线增益。
文档编号H01Q1/24GK1455969SQ02800066
公开日2003年11月12日 申请日期2002年1月10日 优先权日2001年1月16日
发明者西木户友昭, 斋藤裕, 春木宏志, 青木恒太 申请人:松下电器产业株式会社