专利名称：对无线终端或与无线终端有关的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及对无线终端或与无线终端有关的改进，并且特别、但非排它地应用于依照单一或双标准(比如GSM和DCS)工作的移动电话手机。
背景技术：
无线终端，比如移动电话手机，一般包含有一个外部天线(比如普通模式的螺旋线或弯折线天线)或一个内部天线(比如平面倒F型天线(PIFA)或类似天线)。
这些天线是很小的(相对于波长)，并且因此，由于小天线的基本限制，带宽较窄。不过，蜂窝无线通信系统一般具有10％或以上的相对带宽。为了通过PIFA实现这样的带宽，例如需要相当大的体积，接线天线的带宽与其体积之间存在着正比关系，但是在当前朝向小型手机发展的趋势下，这样的体积不是很容易就能实现的。因此，由于上述的限制，由目前的无线终端中的小型天线实现有效的宽带发射并非切实可行。
用于无线终端的公知天线装置的另一个问题是，它们一般来说是不平衡的，并且因此会与天线的外壳强烈地耦合。结果大量的辐射是从终端本身发出的，而非从天线发出。在我们共同待审查的国际专利申请WO02/13306(申请人编号PHGB10056)中公开了这样一种无线终端其中天线馈电是直接与天线外壳或接地导体相耦合的，从而利用了这一情况。这种耦合可以是借助由外壳表面和与该表面隔开地安装的平板形成的平行平板电容来实现的。该终端外壳起到了有效的宽带辐射器的作用，从而消除了设置单独的天线的必要。按照另一种方式，在外壳上设置了一个四分之一波长缝隙，以增大从RF级看去的外壳电阻，从而增大了终端的辐射带宽。
虽然设置四分之一波长缝隙确实增强了无线终端的性能，但是却存在这样的缺点难以在频率为880MHz到960MHz的GSM标准下达到这一长度，这是由于需要在将相对较大的元件(比如显示屏)安装在PCB(印刷电路板)上与减小无线终端的整体尺寸之间进行折衷。
按照另一种为PCB馈电的方法，将PCB分成了两部分并且将其当作一个偶极子来进行馈电。已经证实这样的方法在GSM频率下能够良好工作，但是缺点为，仅可以借助高阻抗连接跨越缝隙来实现电路连接。
发明内容
本发明的一个目的是，使信号向一个起到天线作用同时实现了期望的带宽的PCB的馈送更加容易。
按照本发明的一个方面，提供了一种无线终端，包括一个具有一个输出端的射频级和与该输出端相耦合的信号传播装置，该信号传播装置包括一个由至少印刷电路板的接地面上的孔径形成的折合振子和将所述输出端与所述孔径耦合的馈电装置，该孔径相对于所述接地面的面积而言是很小的。
按照本发明的另一个方面，提供了一种集成RF模块，包括一个具有一个输出端的射频级和与该输出端相连的信号传播装置，该信号传播装置包括一个由至少印刷电路板的接地面上的孔径形成的折合振子和与将所述输出端与所述孔径耦合的馈电装置，该孔径相对于所述接地面的面积而言是很小的。
所述孔径可以包括一个在其内端与一个横向延伸部分相通的直线部分。作为一个实例，该孔径是T形的。
现在将借助实例参照附图对本发明进行介绍，其中附图1是与一个折合振子印刷电路板(PCB)天线相连的收发机的示意框图，附图2是折合振子PCB天线的简图，附图3是表示折合振子PCB天线的辐射和平衡模式的示意图，附图4是表示在GSM和DCS频率范围内测得的阻抗的最小孔径折合PCB天线(MAFPA)的史密斯圆图，附图5是单独匹配在GSM频率范围内的MAFPA的史密斯圆图，附图6是在GSM频率范围内针对附图2中所示的MAFPA测得的以dB为单位的回波损耗S11相对以GHz为单位的频率的曲线图，附图7是单独匹配于DCS频率范围内的MAFPA的史密斯圆图，附图8是在DCS频率范围内针对附图2中所示的MAFPA测得的以dB为单位的回波损耗S11相对以GHz为单位的频率的曲线图，附图9是GSM和DCS双工器的示意性电路图，附图10是当MSFPA与附图9中所示的双工器相耦合并且在GSM和DCS频率范围内工作的MAFPA的性能的史密斯圆图，附图11是当MAFPA与附图9中所示的双工器相连接并且在GSM和DCS频率范围内工作时针对MAFPA测得的以dB为单位的回波损耗S11相对以GHz为单位的频率的曲线图，附图12到15是表示不同孔径形状的PCB局部简图，在这些附图中，相同的附图标记用于表示相应的特征。
具体实施例方式
参照附图1，收发机包括一个发射部分，该发射部分包括一个信号输入端子10，该信号输入端子10与一个输入信号处理级(IN)12相耦合。级12与一个调制器(MOD)14相耦合，该调制器14为一个包括乘法器16的上变频器提供调制信号，还有一个信号发生器18，比如频率合成器也与所述乘法器16相连接。上变频信号经由一个功率放大器20和一个一个双工器24耦合到一个信号传播器22，一个双工器24不是必须的。
收发机的接收机部分包括一个低噪声放大器26，该低噪声放大器经由双工器24与所述信号传播器22相耦合，双工器24不是必须的。低噪声放大器26的输出端与一个下变频器相耦合，该下变频器包括一个乘法器28和一个信号发生器30，比如一个频率合成器。在解调器(DEMOD)32中对下变频信号进行解调，并且解调器32的输出信号供应给一个信号处理级(SP)34，该信号处理级34提供端子36上的输出信号。该收发机的操作是由处理器(PROC)38控制的。
不管收发机和双工器是如何实现的，信号传播器22都包括一个最小孔径折合PCB天线(MAFPA)22，该天线在附图2中更加清晰地给出。MAFPA22包括一个印刷电路板PCB，该PCB具有典型地可用于当前生产的移动电话中的尺寸，比如说40mm×100mm×1mm。在所图示的例子中，在PCB上制成了一个T形孔径40，该孔径是通过除掉PCB的材料或通过蚀刻掉镀金属(metallisation)而制成的。在所图示的例子中，如所见的，该孔径40包括一个水平直线部分RL和一个垂直横向延伸部分TR，其中水平直线部分RL具有20mm的长度(尺寸“a”)，而垂直横向延伸部分TR具有22mm的长度(尺寸“b”)。这两个部分的宽度都为2mm(尺寸“c”)。馈点(feed)42沿着孔径40的一个分支(limb)定位，实际的连接是以常规方式在PCB的折合部分进行的。
孔径40的尺寸小得足以能够在一个安装在具有一致孔径(sympathetic aperture)的另一个PCB上的模块上实现。因此天线孔径40和馈点42可以是集成RF模块的一部分。
除了附图2所示的形状外，孔径42可以具有任何适当的形状，只要所得到的PCB能够构成MAFPA即可。在附图12到15中示出了其它适用形状的例子。在附图12中，孔径40是一个Y形孔径，该孔径具有总体上为V形的横向延伸部分TR，并且该横向延伸部分TR远离直线部分RL的内端分叉(diverging)。附图13中的孔径是箭头形孔径，该孔径具有总体上为V形的横向延伸部分TR，并且该横向延伸部分TR沿着朝向PCB的边缘的方向从直线部分RL的内端分叉。在附图14和15中，横向延伸部分TR为具有相反弯曲方向的曲线形。通过具有高辐射模式转换率和平衡模式下的短传输线，可以使馈电孔径的尺寸最小。然后使用电路来将MAFPA 22匹配回期望的阻抗，比如50欧姆。
附图3表示这两种模式。MAFPA 22表现为与具有高辐射模式转换率的折合环路(folded loop)44和在平衡模式下起到短传输线作用的折合环路46的总和等效。箭头表示电流方向。
附图4是表示附图2所示的MAFPA结构在用于880到960MHz的GSM频带和1.880到1.710GHz的DCS频带时的S11的史密斯圆图。所参照的点为s1＝880MHz、s2＝960MHz、s3＝1.880GHz和s4＝1.710GHz。可以从该史密斯圆图中看出，由于辐射模式阻抗变换，该MAFPA具有高阻抗，并且由于平衡模式的电抗，该MAFPA是电感性的。这些效果全都是由小孔径造成的。不过这一阻抗仍然是这样的它可以在足以在这两个蜂窝频带上工作的宽的频带上得到匹配。这一点在附图5到8中更加清楚地表示出来。附图5和6涉及GSM频带，而附图7和8涉及DCS频带。
在附图5中，点s1和s2分别涉及880和960MHz，并且在附图6中在880(r1)和960(r2)MHz上的回波损耗分别为-6.633和-7.362。这些在GSM波段的边缘处好于-6dB的回波损耗是通过使用一个跨接在紧跟着一个0.9pF的串联电容的馈点上的0.5pF的并联电容来实现的。
在附图7中，点s1和s2分别涉及1.710和1.875GHz，并且在附图8中在1.710(r1)和1.880(r2)GHz上的回波损耗分别为-12.836和-12.803。这些在DCS波段的边缘好于-12dB的回波损耗是通过使用一个跨接在紧跟着一个0.7pF的串联电容的馈点上的17nH的并联电感来实现的。
在实际工作中，双波段匹配是可以实现的。另外，这一匹配可以整合到双工器中，例如附图9所示。虚线框50中给出了用于在GSM频率下将天线22匹配到50欧姆阻抗的元件，而在虚线框52中给出了用于在DCS频率下将天线22匹配到50欧姆阻抗的元件。参照框50，一个50欧姆电阻54与由5.0nH的电感56和1.5723pF的电容58的串联组合相并联，该串联组合在DCS频率下呈现低阻抗。在这一并联组合的一端接地时另一端通过一个2.0pF的串联电容60与天线馈点的一端相连，而天线馈点的另一端接地。
框52包括50欧姆电阻66和3.5nH电感68的并联组合，该组合的一端接地，而另一端与5.0nH的串联电感70的一端相耦合。电感70的另一端借助一个3.325pF的电容72和9.0nH的电感74的并联组合与天线馈点的一端62相耦合。电容72和电感74的并联组合对GSM信号呈现高阻抗。
附图10是表示双工器电路在GSM和DCS频段下的响应的史密斯圆图。虚曲线76对应于GSM，而点s1和s2分别对应于880和960MHz。点划线78对应于DCS，而点s3和s4分别对应于1.710和1.880GHz。可以看出，实现了接近-5dB的波段边缘S11。
在附图11中，虚曲线80涉及GSM频率下测得的回波损耗S11，而点r1和r2分别表示880和960MHz频率下的回波损耗-5.381和-4.716。点划线曲线82涉及DCS频率下测得的回波损耗S11，而点r3和r4分别表示1.710和1.880GHz频率下的回波损耗-5.922和-4.894。为了完整，曲线84表示附图9中所示的双工器的隔离质量。
另一种提供双波段性能的方法是设置两个馈点。按照这种方法，通过适当的滤波，在GSM波段中，该PCB可用作折合振子，而在DCS波段中，该PCB可用作直接馈电凹口(fed notch)。基于上面概括的原理的组合，也可以加入其它的频段。
虽然本发明是参照双波段装置进行介绍的，但是本发明可以应用于任何需要从具有波长标度(wavelength scale)PCB的装置进行辐射的领域。
在本发明的说明书和权利要求书中，出现在零部件前面的“一”或“一个”并不排除存在多个这样的零部件。此外，词“包括”并不排除除了所列的之外还存在其它的零部件或步骤。
通过阅读理解本发明，对于本领域的技术人员来说，其它的修改方案将是显而易见的。这些修改方案可以包括在具有折合振子天线及其零部件的无线终端的设计、加工和应用中已经公知的其它特征，这些特征可用于替换本文已经介绍的特征或附加到本文介绍的特征中。
权利要求
1.一种无线终端，包括一个具有一个输出端的射频级和与该输出端相耦合的信号传播装置，该信号传播装置包括一个由至少印刷电路板的接地面上的孔径形成的折合振子和将所述输出端与所述孔径耦合的馈电装置，该孔径相对于所述接地面的面积而言是很小的。
2.按照权利要求1所述的终端，其特征在于，所述孔径包括一个从所述印刷电路板的边缘开始延伸的直线部分和一个与所述直线部分的内端相通的横向延伸部分。
3.按照权利要求1所述的终端，其特征在于，所述孔径的宽度小于所述直线部分的长度。
4.按照权利要求1所述的终端，其特征在于，所述孔径具有T形形状。
5.按照权利要求1到4中任何一项所述的终端，其特征在于，所述输出端是通过匹配元件与所述信号传播装置相耦合的。
6.按照权利要求1到4中任何一项所述的终端，其特征在于，一个双工器将所述输出端连接到所述信号传播装置，所述双工器适于为所述信号传播装置供应至少两个信号波段内的信号。
7.一种集成RF模块，包括一个具有一个输出端的射频级和与该输出端相耦合的信号传播装置，该信号传播装置包括一个由至少印刷电路板的接地面上的孔径形成的折合振子和将所述输出端与所述孔径耦合的馈电装置，该孔径相对于所述接地面的面积而言是很小的。
8.按照权利要求7所述的模块，其特征在于，所述孔径包括一个从所述印刷电路板的边缘开始延伸的直线部分和一个与所述直线部分的内端相通的横向延伸部分。
9.按照权利要求8所述的模块，其特征在于，所述孔径的宽度小于所述直线部分的长度。
10.按照权利要求7所述的模块，其特征在于，所述孔径具有T形形状。
11.按照权利要求7到10中任何一项所述的模块，其特征在于，所述输出端是通过匹配元件与所述信号传播装置相耦合的。
12.按照权利要求7到10中任何一项所述的模块，其特征在于，一个双工器将所述输出端耦合到所述信号传播装置，所述双工器适于为所述信号传播装置供应至少两个信号波段内的信号。
全文摘要
一种无线终端，包括一个与信号传播器(22)相耦合的射频级(20)。该信号传播器包括一个由至少印刷电路板(PCB)的接地面上的孔径(40)形成的折合振子，孔径(40)例如为T形孔径。该孔径的宽度(c)相对于所述接地面的面积而言是很小的并且基本上小于其长度(a)。一个将所述射频级(20)与所述孔径(40)耦合的馈点(42)。
文档编号H01Q9/04GK1643730SQ03806422
公开日2005年7月20日 申请日期2003年2月12日 优先权日2002年3月21日
发明者K·R·博伊勒 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司