专利名称：用于集成无线电话结构的构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种被设计尤其用于移动电话的构造，用于集成移动电话的天线头的机械结构。
随着移动电话变得越来越小，所有有助于减少其尺寸的构造都是值得推荐的。关于天线，一种有利的解决构造是PIFA型(平面倒置F天线)结构。就其尺寸而言，达到了体积小的效果，并且不在电话中形成凸起部分。在普通的移动电话结构中，按照
图1，在与天线相同的一端提供有扬声器。图1表示一个移动电话MS，包括电路板105，其上表面涂覆有导电层。所述导电层形成天线的接地平面。PIFA型天线包括辐射平面101，其略高于接地平面。除去辐射平面之外，具有扬声器膜片102，声音被从所述膜片引导到在移动电话壳体中形成的孔。
本发明的目的在于提供一种无线电话端部的机械结构，在所述端部，用新的和更有利的方式安装天线。按照本发明的天线结构的特征如独立权利要求1所述。在从属权利要求中提出了本发明的优选实施例。
本发明的基本构思是在无线电话中，天线和扬声器/扩音器被集成在其机械结构内，使得一个给定的平面元件辐射无线电波和声波。辐射器元件含有一层材料，其形状可以借助于电压控制。借助于使所述层的厚度或位置按照控制电压波动来产生声波，或者空气压力的波动。有利的是，这种天线是PIFA型的。
本发明的优点在于，在按照本发明的结构中，与现有技术相比，无线电话的天线头更加紧凑，这是因为，天线和扬声器使用相同的结构部分。由于同样原因，本发明的另一个优点在于，天线和扬声器所需的总的空间被减小了。
下面参照附图详细说明本发明。
图1表示在无线电话的天线头处现有技术的构造的例子；图2a表示在无线电话的天线头处按照本发明的构造的例子；图2b是一个电路图，表示图2a所示的结构的馈给构造；图3a表示在无线电话的天线头处按照本发明的构造的另一个例子；
图3b表示图3a所示的结构的馈给构造和辐射器元件的结构；图4表示在无线电话的天线头处按照本发明的构造的第三个例子；以及图5表示具有按照本发明的构造的无线电话的例子。
图1在对现有技术的说明中已经涉及。
图2a表示在无线电话的天线头处按照本发明的构造的例子。所述构造包括导电的接地平面GND和与接地平面平行的辐射器元件210。在这个例子中，辐射器元件由驻极体层215构成，其顶面涂覆有第一导体平面211，底面涂覆有第二导体平面212。辐射器元件210利用绝缘元件例如元件271被支承在接地平面上(或者被支承在接地平面下方的电路板上)。
在本说明书以及权利要求中，“顶”指的是与接地平面相对的表面或侧面，“底”指的是面向接地平面的表面或侧面。分别地，垂直方向意味着与接地平面垂直的方向。
天线的第一馈给导体221与第一导体平面211相连，天线的第二馈给导体222以与第一馈给导体相同的垂直线与第二导体平面212相连。分别地，在辐射器元件的另一点，在第一导体平面内，连接有天线的第一短路导体231，在第二导体平面212内，以与第一短路导体相同的垂直线连接有天线的第二短路导体232。第二短路导体通过电容器C24与接地平面相连。用类似的方式，第一短路导体以及第一和第二馈给导体具有串联电容器。馈给导体通过所述串联电容器与无线电发送器的天线端口相连。所述的结构用作PIFA型天线，其中，代替一个辐射平面，具有由第一和第二导体平面构成的两个平面。在图2a的例子中，第一导体平面211包括一个槽，当从馈入点看时，其把所述导体平面分成具有不同长度的两个支路。第二导体平面212在相同的位置具有类似的槽。因而PIFA天线是一种双频率天线。
驻极体层215例如是一种机电膜EMFi。这种类型的膜的厚度因电场的作用而减小。在材料中可以产生内部静电场，所述电场引起沿膜厚度的方向的给定大小的收缩。被引向所述膜的外部电场引起附加的改变。在图2a的结构中，利用音频信号提供这些附加的改变。在第一导体平面211内，除去上述的导体之外，还连接有第一音频导体241，在第二导体平面212内，连接有第二音频导体242。因而，可以使影响驻极体层的电场的强度按照音频信号波动。其交替地大于驻极体层的内部电场的强度，并交替地小于驻极体层的内部电场的强度。因而，辐射器元件210引起周围空气的压力的波动，所述波动相应于音频信号。因而这种结构可以作为扬声器或扩音器。
图2b表示图2a所示的结构的馈给构造的电路图的一个例子。在该图中，可以看到接收器的音频部分的终端放大器AA和无线电发送器的终端放大器RA。音频放大器AA的输出以平衡的方式与辐射器元件210的导体平面相连，因而任何一个输出导体，即音频导体，都不与地相连。射频放大器RA的输出的“热的”导体通过电容器C21和C22容性地与辐射器元件的导体平面相连。因而两个导体平面得到相似的馈给，但是它们在电气上相互分开。因为需要音频馈给，电气隔离是需要的。图中未示出在放大器RA和天线之间的其它元件，从本发明的观点看来，这些是不重要的。在短路点，辐射器元件的导体平面通过电容C23和C24容性地与地相连。这里采用容性耦合也是由于导体平面需要电气隔离的缘故。电容器C21-C24的电容被这样选择，使得它们的阻抗在音频时非常高，而在射频时非常低。电容的值例如是1nF。因而电容器C23和C24只在很高的频率下才实现短路。
图2b的电路是从音频放大器的观察点画出的。辐射器元件的等效电路与频率有关。在音频时，例如在电容器C21和C23之间以及在电容器C22和C24之间，具有一个给定的阻抗。在音频下，整个辐射器元件具有一个给定的声音辐射电阻，而在射频下，则具有一个给定的射频辐射电阻。为了阻止音频放大器对天线匹配具有大的影响，音频放大器AA的输出导体相对于地的阻抗在射频时必须被设置为尽可能高。另一种可能性是选择辐射器元件的音频连接的位置并这样设置音频放大器的输出导体相对于地的阻抗，使得辐射器元件的音频连接代替PIFA的整个的短路连接。
图3a，3b表示按照本发明的在无线电话的天线头处的构造的另一个例子。所示的构造包括导电的接地平面GND和与接地平面平行的辐射器元件310。辐射器元件的内部结构由图3b可以看出，其中示出了其纵剖面。作为一种扩音器的方案，这种结构是已知的，例如可以参见文章“ElectroMechanical Film-a new multipurpose electretmaterial”[Sensors and Actuators 84(2000)，pp.95-102]。在这个例子中，在辐射器元件310的中部，叠加有第一驻极体层315和第二驻极体层316，在两个驻极体层之间，具有导电膜313。在两个驻极体层中，形成内部垂直电场，使得这些电场的方向相反。在第一驻极体层上方，具有可透声的第一支持层318，其由多孔的和柔性的材料构成。分别地，在第二驻极体层的下方，具有可透声的第二支持层319，其由多孔的和柔性的材料构成。面向驻极体层的两个支持层的表面被设计成有波纹的，使得所述表面只在相当小的面积上接触驻极体层。这些有波纹的内表面被用导电材料涂覆，使得形成与第一驻极体层315接触的第一导体平面311，以及与第二驻极体层316接触的第二导体平面312。第一和第二导体平面提供有微孔，使得这些层更加透声。天线馈给导体320在某点与第一导体平面311相连，并以相同的垂直线与第二导体平面312相连。分别地，天线短路线330在某点与第一导体平面311相连，也以相同的垂直线与第二导体平面312相连。因而这种结构作为PIFA型天线，其中代替一个辐射平面，具有由第一和第二导体平面构成的两个平面。
音频放大器AA的第一输出导体，即第一音频导体341与按照上述电气互连的第一和第二导体层相连。音频放大器的第二输出导体，即第二音频导体342与导电膜313相连。当音频放大器的输出电压是0时，驻极体层315，316处于其中间位置。当音频放大器的输出电压偏离0时，相应的电场加强一个驻极体层的电场，并减弱另一个驻极体层的电场。因而例如朝向第一导体层311吸引由驻极体层形成的平面的静电力大于朝向第二导体层312吸引由驻极体层形成的平面的静电力。因此，所述平面向前运动，直到达到力的平衡。当音频放大器的输出电压沿相反方向偏离0时，力的改变具有相反的符号，由驻极体层形成的平面向下运动。结果，平面315，313，316的运动符合音频放大器的输出电压的波动。
射频放大器RA容性地与辐射器元件相连。在音频放大器输出的“热的”导体和天线馈给导体320之间，具有电容器C31，在地平面GND和天线短路导体330之间，具有电容器C33。电容器的阻抗在射频下相当低，而在音频下相当高。其目的是使得对辐射器元件进行馈给的放大器相互隔离。由于同样的原因，音频放大器的至少第一输出导体341相对于地的阻抗相当高。
在图3a中，辐射器元件310在边沿上借助于电介质框架370被支承在其下方提供的平面上，图中只示出了所述框架的一个小的部分。由于框架370，形成一个封闭的或者近似封闭的盒子，这对于声音再现是有利的。如果没有所述的盒子，辐射器元件将在声学上被短路，特别是在低的音频下。
可以使辐射电磁能量的导体层311、312具有类似的双带/多带结构，如图2a的例子那样。
图4表示在无线电话的天线头处按照本发明的构造的第三个例子。其中大部分的结构类似于图3a，3b所示的构造。其区别在于，现在辐射器元件410的顶面上涂覆有可透声的导体层411。这个导体层与天线输入导体420电连接，并以与辐射器元件内部的导体层相同的垂直线与天线短路导体430相连。因而，形成一个无线电辐射器，可以使其比元件内部的导体层具有更好的导电性。在图4中，在导体层411中，画出有一个从其边沿开始的槽，以便构成双带天线。
图5表示无线电话MS。其具有辐射器元件510，按照本发明，其构成天线和扩音器二者的基本部分。
在上述的说明中，我们说明了按照本发明的天线头的结构。本发明不只限于这些。在独立权利要求1的范围内，本发明的构思可以应用于许多方面。
权利要求
1.一种用于集成无线电话的天线头的机械结构的构造，所述结构包括接地平面、平面天线和扬声器，其特征在于，其包括被布置用作平面天线中的无线电波辐射器和扬声器中的声波辐射器的一个辐射器元件(210；310；410)。
2.如权利要求1所述的构造，具有第一和第二音频导体，以便对所述扬声器进行馈给，其特征在于，所述辐射器元件(210)包括驻极体材料制成的平面层(215)，具有内部静电场，在其顶面上的第一导体平面(211)和在其底面上的第二导体平面(212)，所述第一导体平面与第一天线馈给导体(221)以及第一音频导体(241)相连，所述第二导体平面与第二天线馈给导体(222)以及第二音频导体(242)相连，并且所述第一和第二导体平面在无线电传输的情况下布置成通过所述天线馈给导体得到相同的馈给。
3.如权利要求1所述的构造，具有第一和第二音频导体，用于向所述扬声器供电，其特征在于，所述辐射器元件(310)包括第一驻极体层(315)和第二驻极体层(316)，这些层具有相反的内部静电场，在所述第一和第二驻极体层之间的导电膜(313)，在所述第一驻极体层的上方的柔性和可透声的第一支承层(318)，在所述第二驻极体层下方的柔性和可透声的第二支承层(319)，在第一支承层的底面上的第一导体层(311)，以及在所述第二支承层的顶面上的第二导体层(312)，所述第一导体层和所述第一驻极体层接触，所述第二导体层和所述第二驻极体层接触，一个天线馈给导体(320)与所述第一和第二导体层电连接，所述第一音频导体(341)与所述第一和第二导体层相连，所述第二音频导体(342)和所述导电膜(313)相连。
4.如权利要求3所述的构造，其特征在于，其还包括在所述辐射器元件(310)的周围并位于所述辐射器元件与接地平面(GND)之间的电介质框架(370)，用于阻止扬声器的声短路，并用于支承所述辐射器元件。
5.如权利要求3和4所述的构造，其特征在于，其还包括在所述辐射器元件的顶面上的无线电辐射器(411)。
6.如前述权利要求中任何一项所述的构造，其特征在于，所述驻极体层是EMFi型的。
7.如权利要求1所述的构造，其特征在于，辐射无线电波的所述辐射器元件的导体平面在某个点对所述接地平面短路，以便形成PIFA型天线。
8.一种具有平面天线和扬声器的无线电话(MS)，其特征在于，其包括被布置用作平面天线中的无线电波辐射器和在扬声器中的声波辐射器的辐射器元件(510)。
全文摘要
本发明涉及一种被设计用于无线电话的构造，用于集成无线电话的天线头的机械结构。所述无线电话的天线的机械结构和扬声器被这样集成，使得一个给定的平面元件辐射无线电波和声波。辐射器元件(310)包括材料层(315；316)，其形状可以借助于电压被控制。因而声波，即空气压力的波动，通过按照控制电压使所述层的厚度或位置波动而被产生。在按照本发明的构造中，与现有技术相比，无线电话的天线头成为更紧凑的，因而占据较小的空间，这是因为天线和扬声器利用同一个结构元件。
文档编号H01Q1/24GK1522478SQ02813196
公开日2004年8月18日 申请日期2002年6月26日 优先权日2001年6月29日
发明者P·安纳马亚, J·米科拉, P 安纳马亚, 评 申请人:菲尔特朗尼克Lk有限公司