专利名称：集成的天线和扬声器的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种无线电接收器，包括用于接收无线电信号的天线和用于将接收到的无线电信号转化成声音的装置，以及将声音传送给用户的扬声器。尤其是，本发明涉及包括这种天线和扬声器的无线电通讯终端。
背景技术：
移动电话工业已经在有关服务质量和传输性能，以及用于制造先进的通讯终端的技术方面有了巨大进展。仅仅在几十年间，通讯系统已经从模拟发展到数字，以及同时通讯终端的尺寸已经从公文包大小发展到今天的小型电话。现在，移动电话还在变得越来越小，并且对于最终的用户来说尺寸通常被认为是很重要的因素。电子学的发展已经使得终端部件的小型化成为可能，同时使得终端能够完成更先进的功能和服务。新传输方案的发展，包括即将建成的所谓第三代移动系统和期望在大概十年后建成的第四代移动系统，还提供向无线通讯终端传送更先进的数据的可能性，例如实时视频。
为了得益于传输系统的性能，将来一代的电话将具有更大的显示器，以便进行多媒体输入和输出，并且图像质量将非常重要。还有，键盘必须足够大以便允许人们当时按一个键。随着通讯系统和多媒体功能的性能的发展，对终端的声音质量的要求也会提高。在使用W-CDMA技术的下一代终端中，将可能使用更宽的音频频带。终端的扬声器还可以用作振铃器以代替传统的蜂鸣器，而用于单音或者多音铃声信号，并且还用作内置到电话中的免提扬声器。通常，这些功能由安装在电话背面的第二扬声器完成，但是也有用于这两种功能或所有三种功能的组合扬声器存在。
在本领域通讯终端的常规状态中，终端音频输出端安装终端前面并且位于显示器上面，扬声器紧挨在该输出端后面。这意味着，即使具有现在所使用的最小的可用扬声器，其具有大约13mm的直径，那么该终端在其纵向延伸方向的长度也要比仅由显示器和/或键盘所限定的终端长度长很多。终端的天线通常设置在终端背面的上部，背面下部被电池占用。因此在显示器后面放置扬声器将增加终端1的厚度，这是因为它将必须和天线竞争有关的空间。
扬声器的性能在很大程度上依赖于后部容积，也就是扬声器后面的声共振腔。为了获得最好的性能，该后部容积应当是密封的。在通常情况下，整个电话都用作后部容积，但是几乎不可能将电话密封。如上所述，现在几乎每一种电话在显示器和键盘上面的终端前面的上部都具有扬声器的位置。这意味着，扬声器、显示器和键盘的高度决定了电话的长度。由于扬声器性能非常依赖于尺寸，所以扬声器尺寸的减小导致音质变差。还普遍期望能在通讯终端中具有更大的显示器，不只是更宽，还要更长，并具有人们所惯用的键盘的一般布局，在不导致显示器或者键盘缺陷的情况下，终端的高度可以基本上不比现在低。
在转让给NEC Viewtechnology的US2002/0137478中提出了一种设计，其中扬声器以及还有麦克风被移动到了终端的背面。该公开文本主要涉及所谓的蛤壳式(clamshell)设计，但是其同样可应用于标准的棒(stick)型终端。该扬声器和麦克风设计成相同的平板型扬声器。当使用终端进行语音通讯时，上扬声器作为通常的终端扬声器，下扬声器以相反功能而用作麦克风。另外，这两个扬声器可以用于再现例如FM无线电台的立体声。通过在终端的背面放置上扬声器，可以减小终端的长度，或者可选择地，可以增大显示器。然而，相反的是增加了终端的厚度，这是因为扬声器放置在显示器的后面，而不是在它的上面。
发明概述因此，仍然需要有改进的方案来小型化无线电接收器，尤其是便携式设备，这是本发明的总体目的。
尤其是，本发明的目的是克服关于如上所述的本领域无线电通讯终端的情形的缺陷。更具体地，本发明的目的是提供一种用于通讯终端的扬声器装置，以便能减小终端的外部尺寸。
根据本发明的第一个方面，该目的通过一种通讯终端来实现，该通讯终端包括扬声器和低轮廓(low profile)内置无线电天线元件，其中所述天线元件包括带有导电天线迹线的平板，激励器连接到所述板并被设计成感应其中的振动来产生声音。通过使用该天线元件，这就在终端中实现了一种平板扬声器。因此，节省了空间和部件，这可以用来增加终端的其它部件，或者使该终端小型化。
优选地，所述板由绝缘材料制成，例如塑料材料或者陶瓷材料。
在一个实施例中，邻近于所述天线元件的侧边连接所述激励器。
优选地，所述激励器与所述天线迹线绝缘。
优选地，所述激励器包括第一和第二扬声器信号连接器。
在一个实施例中，所述天线迹线限定了天线贴片。
优选地，所述天线迹线连接到终端的无线电馈电回路，并连接到与天线贴片隔开的接地板。
优选地，所述天线元件平行于接地板设置，其中天线元件和接地板之间的间隔充当电磁共振腔。
在一个实施例中，该终端的盖元件包括邻近于所述天线元件的孔。
优选地，声音通道从邻近于所述天线元件的位置延伸到该终端前面的通道前出口。
优选地，所述天线迹线包括在所述天线元件上由导电材料形成的基本上平坦的图案。
在一个实施例中，所述天线迹线印刷在所述天线元件上。可选择地，所述天线迹线是在所述天线元件上蚀刻出来的。
根据本发明的第二个方面，通过一种用于无线电接收装置的组合天线和扬声器来实现所述目的，其包括扬声器和低轮廓内置无线电天线元件，其中，所述天线元件包括带有导电天线迹线的平板，激励器连接到所述板并被设计成感应其中的振动来产生声音。
总之，本发明将平板扬声器与天线元件相集成。因此，可以节省空间和部件。另外，相比于为了小型化该终端而在天线板和接地板之间的空间引入辅助元件例如扬声器的方案，本发明提供了改善的天线性能。
附图的简要说明参考附图，从下文对优选实施例的说明，本发明的其它特征和优点将变得更明显，其中
图1示意性地示出了棒型无线电通讯终端；图2示意性地描述根据本发明设置在图1中的终端的PCB的背面的组合天线和扬声器；图3示意性地描述图2的装置的横截面侧视图；图4到6描述了本发明的多个实施例，以及尤其是用于将扬声器产生的声音传送给用户的装置。
优选实施方式的详细说明本发明涉及无线电接收器，其意味着这样的设备，即该设备至少包括用于接收无线电信号的无线电天线、用于将接收到的无线电信号转化成声音的装置和将声音传送给用户的扬声器。尤其是，本发明涉及包括这样的天线和扬声器的无线电通讯终端，并且下面的具体说明几乎专门是指在便携式无线电通讯终端中实现的本发明的实施例。然而，应当理解的是，本发明可以应用于任何无线电接收器，其可以是固定的或者移动的，其包括或者不包括无线电发射能力。术语“通讯终端”包括为了用无线电台进行无线电通讯而设计的所有移动装备，无线电台还可以是移动终端或者例如是固定基站。因此，术语“通讯终端”包括移动电话、寻呼机、发报机、电子管理器、智能电话、PDA(个人数字助理)或车载无线电通讯设备等，以及为在例如WLAN(无线局域网)中进行无线通讯而设计的便携式膝上型计算机。另外，由于本发明的设计适用于但是不局限于移动用途，所以术语“通讯终端”还应当理解为包括设置成用于无线电通讯的任何固定设备，例如桌面计算机、打印机、传真机等等，这些设备设计成能在彼此间或者与某种其它的无线电台进行无线电通讯。因此，尽管在这里主要是采用示例的方式以移动电话的实现方式描述了根据本发明的天线设计的结构和特性，但是这不应当解释为排除了在其它类型的无线电终端中实施本发明的设计，例如上述列举的那些类型。而且，应当强调的是，当术语“包括”用在该说明书和所附权利要求中以表示所包含的特征、元件或者步骤时，其决不解释为除了所述的那些之外没有其它特征、元件或者步骤的存在。
图1公开了典型的棒型无线电通讯终端或者移动电话1，由壳体或者盖2支撑。该盖可以包括多个盖元件，例如前盖和后盖。为了数据和信息的输入，终端1包括键盘4和麦克风5，以及为了数据和信息的输出，终端1包括显示器3和扬声器6(未示出)。在显示的实施例中，通过位于终端1的前面上部的声音通道或者孔7连接扬声器。显示器3和键盘4基本上设置了对终端1加上扬声器所占用的空间一起是如何小、或者更准确说是如何短的限制。然而，为了能够充当用于语音交互的标准电话，终端1还包括麦克风5和扬声器6，它们优选放置在终端1的相反两端部。在可选实施例中，同样包括在本领域的情形中，显示器占用了终端前面的更大部分，键盘的若干功能被包括在适于显示的图形化用户接口中，从而使得数据输入接口带有更少的键。这些键还可以移至通讯终端的侧面，以便允许显示器占用终端前面的甚至更大部分。还可以另外提供专门工具在显示器的触摸屏上输入数据。
本发明利用所谓的平板扬声器设计来产生声音。对于多音铃声信号和FM无线电声音来说，这种扬声器设计比常规的磁体扬声器具有更好的性能。另外，根据本发明，扬声器和低轮廓内置天线集成在一起。因此，在无线电接收设备中节省了空间，并且比常规设备使用更少的部件。
图2示意性地描述了无线电通讯终端的印刷电路板PCB 20的背面以及所连接的部件。图3描述了该终端的横截面侧视图，示出了PCB 20、电池30、显示器3、键盘4和用虚线表示的终端盖2。在PCB 20的上端设置了天线元件21。天线元件21是带有金属迹线22的平板或者薄膜，该金属迹线构成贴片天线22。天线元件21平行于接地板23设置，并且以预选的间隔与接地板23隔开，该接地板23设置为PCB 20上面或内部的层。该接地板优选延伸过PCB 20的整个长度，但是可以任意地只覆盖部分PCB 20。天线元件21和接地板23之间的间隔充当电磁腔。根据天线贴片的优选实施例，对于良好的电压驻波比VSWR和增益来说，天线元件21和接地板23之间的间隔是关键的，这两个板之间的通常距离是5-10mm。该天线需要馈电和接地。图2仅仅是举例，在该实施例中，在24处提供馈电，然而在25处接地。
该天线元件由低微波损耗的绝缘材料例如塑料制成。该材料优选是某种形式的聚合物，例如聚酰亚胺，比如Kapton。在可选实施例中，天线元件21的板由陶瓷制成。
天线迹线的确定设计对于本发明是不重要的，并且该迹线可以包括一个或者多个与天线贴片22分开的寄生元件。该天线可以被调节来处理从800MHz一直到6000MHz的接收和发射，优选是可被调节来处理发射。诸如所示出的例子一样，可以选择具有多个臂的天线贴片来提供多频带性能。该天线迹线是导电的，优选是金属的，例如由铜制成。该天线迹线在一个实施例中是印刷在天线元件板21上，并且在可选实施例中可以是在天线元件21上蚀刻出导电层。该天线迹线22可以设置在天线元件21朝着接地板23的侧面上、在相反侧上或者在中间层中。
激励器或致动器26设置成与所述板21直接机械接触。优选地，该激励器26设置成邻近于所述天线元件21的侧边并且位于朝着接地板23的一侧上。激励装置26具有用于连接导电引线28的第一和第二连接焊盘27，引线28将电声音信号连接到激励器26。将激励器26设计成可充当振荡器，将振动感应至带有天线迹线22的板21，使得通过振动板21产生声波。因此，板21既充当天线载体又充当扬声器。在优选实施例中，激励器26包括压电晶体，其根据所述电信号膨胀和收缩，以便产生所述的振动。用于激励器26的驱动电路(未示出)优选安装在PCB 20上并且连接到所述引线28。
图4到6描述类似于图2和图3的本发明不同实施例的切掉部分。然而，图4到6描述了向用户输出来自于扬声器的声音、也就是在板21中产生的声音的不同方案。如前面所述的，板21设置在与接地板23有预定间隔处，这在图3到6示出。优选绝缘的框用于将该板保持在位，尽管这没有在图中示出。应当注意的是，用于前述元件的附图标记没有包括在图4-6中，尽管这些元件还包括在图4-6的实施例中。
图4描述了具有第一声音孔40的实施例，该第一声音孔40处于终端背面上的盖2，并且与板21相邻，优选是与板21的中心部分相邻。如所示的，该声音孔40可以包括多个开口。
图5描述了一个不同的实施例，其中，除了所述的第一声音孔40之外，在终端的前面上的盖2中还形成有第二声音孔50。从板21引导声音通过声音通道51到达所述第二孔50，该声音通道51处于显示器3上方或者可选择地处于显示器3的一侧，第二孔50对应于图1的孔7。
图6描述了图5的实施例的变形。在这里，声音通道61穿过PCB 20中的开口到达前面的第二孔60，该第二孔60也对应于图1的孔7。由于平板扬声器从振动板的两个方向发射声音，尽管这两个方向的声音处于相反的相位，所以声音通道61可以连接到板21的朝前一侧。
特别是，可用第一声音孔40、50、60传送例如来自于FM无线电或者多媒体播放器的多音信号。当通过板21实现的扬声器用于例如语音呼叫时，背面的孔会导致保密问题。这例如可以通过音量控制、或者通过盖住第一孔40、50、60的封闭装置(未示出)来解决。这种封闭装置可以通过滑锁来实现，当该终端处于通话模式时，该滑锁滑到第一孔的开口前，该通话模式可以限定为打开了盖子或者将蛤壳式终端的两部分分开到了预定位置。可选择地，可以包括辅助扬声器(未示出)，用于在语音呼叫过程中传送音频。
上面已经描述了本发明的原理、优选实施例和运行模式。然而，本发明不应当解释为受到上述具体实施例的限制。例如，在本领域中公知的，可以在可折叠的外壳即所谓的蛤壳中设计移动或者蜂窝电话。而且，对小型终端的要求同样可应用于这种设计，并因而也可应用于根据本发明提出的方案。另外，除了无线电通讯终端之外，本发明可应用于其它类型的设备中。因此，应当认为上述实施例是示例性的而不是限制性的，以及可以理解的是，在不偏离所附权利要求限定的本发明范围内，本领域技术人员可以对这些实施例作出各种变形。
权利要求
1.一种通讯终端，包括扬声器和低轮廓内置无线电天线元件，其特征在于，所述天线元件包括带有导电天线迹线(22)的平板(21)，其中，激励器(26)连接到所述板并被设计成感应其中的振动来产生声音。
2.根据权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，所述板由绝缘材料制成。
3.根据权利要求2所述的通讯终端，其特征在于，所述板由塑料材料制成。
4.根据权利要求2所述的通讯终端，其特征在于，所述板由陶瓷材料制成。
5.根据权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，邻近于所述天线元件的侧边连接所述激励器。
6.根据权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，所述激励器与所述天线迹线绝缘。
7.根据权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，所述激励器包括第一和第二扬声器信号连接器(27)。
8.根据权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，所述天线迹线限定了天线贴片。
9.根据权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，所述天线迹线连接到终端的无线电馈电回路，并连接到与天线贴片隔开的接地板(23)。
10.根据权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，所述天线元件平行于接地板(23)设置，其中天线元件和接地板之间的间隔充当电磁共振腔。
11.根据权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，该终端的盖元件(2)包括邻近于所述天线元件的孔(40)。
12.根据权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，声音通道(51，61)从邻近于所述天线元件的位置延伸到该终端前面的通道前出口。
13.根据权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，所述天线迹线包括在所述天线元件上由导电材料形成的基本上平坦的图案。
14.根据权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，所述天线迹线印刷在所述天线元件上。
15.根据权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，所述天线迹线是在所述天线元件上蚀刻出来的。
16.一种用于无线电接收装置的组合天线和扬声器，包括扬声器和低轮廓内置无线电天线元件，其特征在于，所述天线元件包括带有导电天线迹线(22)的平板(21)，激励器(26)连接到所述板并被设计成感应其中的振动来产生声音。
全文摘要
一种用于无线电接收装置例如无线电通讯终端(1)的组合天线和扬声器，其包括扬声器和低轮廓内置无线电天线元件。所述天线元件包括带有导电天线迹线(22)的平板(21)，激励器(26)连接到所述板并被设计成感应其中的振动来产生声音。这就将平板扬声器和天线元件相集成，其节省了部件并改善了天线性能。
文档编号H01Q1/24GK1810013SQ200480017307
公开日2006年7月26日 申请日期2004年6月4日 优先权日2003年6月20日
发明者Z·嬴, W·施 申请人:索尼爱立信移动通讯股份有限公司