专利名称：宽带天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及天线领域，并且更具体地涉及用于便携式通信设备的天 线装置以及具有这种天线装置的便携式通信设备。
背景技术：
便携式通信设备(如蜂窝电话)日益变得越来越小。
由于许多原因，还期望将这些设备的天线放置在所讨论的设备的外 壳的内部。因此，这些天线必须很小。
同时，这些设备所使用的各种频带正在增加。这意味着该小型天线 需要覆盖越来越宽的频带。
在例如蜂窝电话的情况下，当前所期望的是具有覆盖包括最低的
GSM频率以及最高的丽TS频率的频率范围的设备。因此期望覆盖 824-2170MHz的范围。这还应该在在整个频带上保持良好效率的同时实 现。
在小尺寸便携式通信设备中，这不是容易完成的任务。 因此，需要用于在大频带上提供良好效率的小型天线。
发明内容
本发明总体针对提供小型的天线装置，其可以设置在便携式通信设 备内部并且对于感兴趣的频率仍然具有良好的天线属性。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于便携式通信设备的小型天 线装置，其可以设置在该设备内部并且对于感兴趣的频率仍然具有良好 的天线属性。
根据本发明的第一方面，该目的可以通过用于便携式通信设备的天 线装置实现，该天线装置包括
单极天线元件，其具有
底面，其在第一端处接合到第一侧面的第一端并且在相对的第 二端处接合到笫二侧面的第一端，其中该底面以小于90度的角度接合 到每个侧面以形成至少由底面以及第 一和第二侧面限定的天线元件区
5域，
其中该天线元件区域包括绕纵轴以圆锥方式弯曲 一半的中部，从 而使得绕纵轴的半圈设置有至少 一部分底面。
本发明的第二方面针对一种包括第一方面的特征的天线装置，其中 所述侧面平行于纵轴。
本发明的第三方面针对一种包括第 一方面的特征的天线装置，其中 第一侧面具有第二端且第二侧面具有第二端。
本发明的第四方面针对一种包括第三方面的特征的天线装置，其中 第 一侧面的第二端接合到第二侧面的第二端以便定义天线元件区域。
本发明的第五方面针对一种包括第三方面的特征的天线装置，进一 步包括上部，其在笫 一端处接合到第 一侧面的第二端并且在第二端处接 合到笫二侧面的第二端，以便定义天线元件区域。
本发明的第六方面针对一种包括第三方面的特征的天线装置，进一 步包括馈送部分，其与邻近底面的侧面接合并且从中伸出。
本发明的第七方面针对一种包括第六方面的特征的天线装置，进一 步包括至少 一个调谐部分，其与侧面接合并从中伸出。
本发明的第八方面针对一种包括第七方面的特征的天线装置，其中 所述调谐部分被设置在馈送部分与所述侧面的第二端之间。
本发明的第九方面针对一种包括第六方面的特征的天线装置，进一 步包括连接到所述馈送部分的匹配单元。
本发明的笫十方面针对一种包括第 一方面的特征的天线装置，其中 该天线元件区域包括设置在所述中部的相对侧上的第一和第二平面部 分。
本发明的另一个目的是提供一种具有小型天线装置的便携式通信 设备，该天线装置可以设置在该设备内部并且对于感兴趣的频率仍然具 有良好的天线属性。
根据本发明的第十一方面，该目的可以由便携式通信设备实现，该
通信设备包括 接地平面， 无线电电^各，以及
单极天线元件，所述单极天线元件具有
底面，其在第 一端处接合到第 一侧面的笫 一端并且在相对的第二端处接合到第二侧面的第一端，其中该底面以小于90度的角度接合 到每个侧面以形成至少由底面以及第 一和第二侧面限定的天线元件区 域，
其中该天线元件区域包括绕纵轴以圆锥方式弯曲 一半的中部，从 而使得绕纵轴的半圏设置有至少 一 部分底面。
本发明的第十二方面针对一种包括第十 一方面的特征的便携式通 信设备，其中单极天线元件相对于接地平面侧向放置。
本发明的第十三方面针对 一 种包括第十 一 方面的特征的便携式通 信设备，其中所述侧面平行于纵轴。
本发明的第十四方面针对一种包括第十 一方面的特征的便携式通 信设备，其中第一侧面具有第二端并且第二侧面具有第二端。
本发明的第十五方面针对一种包括第十四方面的特征的便携式通 信设备，其中第 一侧面的第二端接合到第二侧面的第二端以定义天线元 件区域。
本发明的第十六方面针对一种包括第十四方面的特征的便携式通 信设备，进一步包括上部，其在第一端处接合到第一侧面的第二端并且 在第二端处接合到第二侧面的第二端以定义天线元件区域。
本发明的第十七方面针对一种包括第十四方面的特征的便携式通 信设备，进一步包括馈送部分，其与邻近底面的侧面接合并且从中伸出。
本发明的第十八方面针对一种包括第十七方面的特征的便携式通 信设备，进一步包括至少一个调谐部分，其与朝向接地平面的侧面接合 并且从中伸出。
本发明的第十九方面针对一种包括第十八方面的特征的便携式通 信设备，其中该调谐部分设置在所述馈送部分与所述侧面的第二端之 间。
本发明的第二十方面针对一种包括第十七方面的特征的便携式通 信设备，进一步包括连接在所述馈送部分与所述无线电电路之间的匹配 单元。
本发明的第二十 一 方面针对 一 种包括第十 一 方面的特征的便携式 通信设备，其中所述天线元件区域包括设置在所述中部的相对侧上的第 一和笫二平面部分。
本发明的第二十二方面针对 一 种包括第十 一 方面的特征的便携式通信设备，其中它是蜂窝电话。
本发明具有许多优点。它提供小尺寸天线装置，其可以设置在便携 式通信设备的内部并且对于宽频率范围仍然具有良好的天线属性。它对 制造误差和制造公差不是非常敏感。它对放置在便携式通信设备中的变 化也不是非常敏感。它还很简单并可以以低成本生产。它在设备中还占 用有限的空间。
应当强调，本说明书中使用的术语"包括"表示所叙述的特征、整 体、步骤或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、 部件或其群组的存在或添加。
现在将结合附图更详细地描述本发明，在附图中 图1示出蜂窝电话形式的便携式通信设备的正视图， 图2示出根据本发明实施例的天线装置的透视图， 图3示出便携式通信设备中的电路板的正视图，并且该电路板设有 图2的天线装置以及无线电电路和匹配单元， 图4示出图3中的电路板的侧视图，
图5示出与本发明的天线装置一起使用的匹配单元的电^各图，以及 图6示出根据图2的天线装置的VSWR曲线图。
具体实施例方式
图1示出蜂窝电话形式的便携式通信设备10的正视图。电话10具 有壳体12，其中设有键区16和显示器l4。这里，键区包括用于操作电 话10的若干键。电话10的其他不同的功能单元设置在电话10的内部， 即壳体12内部。电话IO进一步包括至少一个天线装置，根椐本发明该 天线装置设置在电话内部，即壳体12内部。在这里，应当指出，根据 本发明的便携式通信设备不限于蜂窝电话，而是可以用在另 一个便携式 通信设备中，如膝上型计算机或掌上型计算机。
图2示出根据本发明的实施例的天线装置18的透视图。天线装置 18由单极天线元件构成。该元件具有主部分36、 38、 40,其具有底面 20,该底面在第一端处接合到第一侧面22的第一端。底面20还在相对 的第二端处接合到第二侧面24的第一端，侧面22和24可以是直的。
8底面20以小于90度的角度接合到每个侧面。第一和第二侧面22和24
进一步具有在该实施例中接合的第二端。通过此方式，天线元件区域36、 38、 40由这三个面20、 22和24所限定。这里，该天线元件区域被分为 中部36以及第一和第二侧部38和40,其中第一和第二侧部38和40设 置在该中部36的相对侧上。所有这些部分36、 38和40进一步从底面 20延伸到侧面22和24的第二端被接合的点。根据本发明，中部36进 一步绕纵轴26以圆锥方式弯曲一半，从而使得绕该纵轴半圈设置有至 少一部分底面20。这意味着中部36基本形成为沿着纵轴26通过中间分 裂的圆锥形。在这里，第一和第二侧部38和40是平坦的并且因此没有 弯曲且远离中部36垂直于提供分裂的平面而延伸。从具有分裂的圆锥 形状的结构的顶部到底部的距离在某些情况下可以近似地等于感兴趣 的频率范围中最低频率的波长的1/8。第一和第二侧面22和24进一步 平行于纵轴26。还提供了馈送部分28,在该实施例中其与第二侧面24 接合。馈送部分28与邻近底面20的该侧面24接合。它可以在这些面 20和24的相交点处与该侧面24接合或与该联合相隔少许，如图2所示。 最后，天线装置18包括第一和笫二调谐部分32和34,在这里笫一和第 二调谐部分也接合到笫二侧面24。部分28、 32和34在这里与第二侧部 40共面。整个天线装置18优选地由铜制成。
图3示出设置在电路板42上的天线装置18的正—见图，而图4示出 在该电路板42上的天线装置18的侧视图。在该实施例中，电路板42 被分为两个部分，电路部分46和天线部分44。在天线部分44中，没有 接地平面并且优选地也没有可以影响该部分44中的天线装置的部件或 其他电路。电路部分46包括接地平面52,在这里其设置在电路板42的 中间，并且还具有若干连接在其上的电气元件。在图3和4中仅仅示出 两个元件，即无线电电^各50和匹配单元48。然而，应当明白电路寺反42 可以具有安装在其上的几个其他元件。然而，这些元件被省略了，因为 对于本发明来说它们不是真正必要的。还应当认识到，接地平面52不 需要设置在电路板42中间或者甚至不需要设置在其内部，而是也可以 设置在电路板42的表面上。
在这里，天线装置18的馈送部分28从其所接合的侧面24伸出并 且连接到匹配单元48。匹配单元48又连接到无线电电路50。从图3和 4可以看出，天线装置18的调谐部分32和34在朝向电路板42的电路部分46并且进而朝向接地平面52的方向上^v它们所4妾合的侧面24伸 出。因此，可以看出，天线装置18在设有接地平面52的平面中与接地 平面间隔一定的距离。因此，它设置在接地平面52的一侧上，即相对 于"t妾地平面52的侧向。
图5示出匹配单元48，其适合与根据本发明的天线装置一起使用。 匹配单元48在这里具有第一电容器Cl，其在第一端处连接到地并且在 第二端处连接到第一电感器Ll的第一端。第一电容器Cl与第一电感器 Ll之间的该连接点进一步连接到无线电电路以用于提供并接收无线电 信号。第一电感器L1的第二端连接到第二电容器C2的第一端，该第二 电容器C2具有连接到第二电感器L2的第一端的第二端。第二电感器L2 的第二端连接到地。第二电容器C2与第二电感器L2之间的该连接点最 后连接到天线装置的馈送部分。匹配单元48的部件的值被选择成使得 该单元48通过将天线装置匹配于感兴趣的频率范围来支持天线装置的 性能。
当前，在许多情况下便携式通信设备需要在很宽的频带中使用。在 蜂窝电话的情况下，例如存在天线应该覆盖的各种GSM频带、PCS频带 还有UMTS频带。根据上面给出的频带的实例，这意味着天线装置应当 能够覆盖从824MHz到2170MHz的频率范围。而且应当在保持良好效率
的同时来实现覆盖。
如从图6中可以看出，根据本发明的天线装置精确地覆盖了上述范 围。图6示出根据本发明的天线装置的VSWR (电压驻波比)相对于频率 的曲线。这里，水平轴上所使用的刻度为每个单位200MHz,且开始于 500MHz并结束于2500MHz。这里垂直轴上所使用的刻度的范围为从1到 11。在该曲线中，还标记出了一些感兴趣的点，其中对于频率824MHz 提供了第一点l,对于频率960MHz提供了第二点2,对于频率U10MHz 提供了第三点3,以及对于频率2170MHz提供了第四点4。这里，第一 和第二点1和2给出了覆盖较低的GSM频率的第一范围，而第三和第四 点3和4给出了覆盖4支高GSM频率、PCS频率以及UMTS频率的第二范围。
可以看出，对于整个范围824-2170MHz,性能都是良好的。可以看 出，在第一和第二范围内效率是非常好的(低于3),并且在从大约960MHz 到大约1150MHz的短范围中仅仅稍高于3。因此在从第一到第四点的整 个范围中效率都是非常好的，因此所述第一点到第四点组成了感兴趣的
10频率范围。
图2中的天线装置的调谐部分对于该曲线具有轻微的影响，它们的 存在和沿着所述侧面的位置在不同区段处影响曲线的陡度。例如，它们
影响在曲线的第二点周围的曲线的陡度。因此，可以通过改变沿着所述 侧面的调谐部分的位置来改变曲线的多个区段的陡度。通过此方式，可 以对天线装置进行微调以满足关于某些频率的特定要求。
本发明的天线装置具有许多其他优点。它对制造误差和制造公差不 是非常敏感。它对在电话中放置的改变也不是非常敏感。它还占用电话 中的有限空间。而且它比4交简单并且可以以4氐成本生产。
可以通过许多方式改变本发明。首先，应当明白，天线元件区域不 需要包括侧部，而只需包括中部。而且应当明白，天线装置可以不设置 调谐部分。而且，它可以仅仅包括一个调谐部分或两个以上调谐部分。
调谐部分和馈送部分可以连接到任何侧面。而且，它们不需要连接到相 同的侧面。而且，天线装置不需要被设置为分裂的完整锥形结构，而是 可以被设置为分裂的截平的锥形结构。在后一种情况下，天线装置应该 设有上部，其在第一端处接合到笫一侧面的第二端且在第二端处接合到 第二侧面的第二端。通过此方式，天线元件区域将由底面、上部以及第 一和第二侧面限定。
也可以以不同方式提供匹配单元。例如，可以省略一个或两个电感。 本发明当然也不限于上述频率范围，而是可以应用于任何合适的频率范 围。因此，本发明仅仅由所附权利要求书限定。
权利要求
1.用于便携式通信设备(10)的天线装置(18)，包括单极天线元件，该单极天线元件具有底面(20)，其在第一端处接合到第一侧面(22)的第一端并且在相对的第二端处接合到第二侧面(24)的第一端，其中该底面(20)以小于90度的角度接合到每个侧面(22，24)以形成至少由所述底面(20)以及第一和第二侧面(22，24)限定的天线元件区域(36，38，40)，其中该天线元件区域(36，38，40)包括绕纵轴(26)以圆锥方式弯曲一半的中部(36)，从而使得绕所述纵轴(26)的半圈设置有至少一部分底面(20)。
2. 根据权利要求1的天线装置(18),其中所述侧面(22， 24)平 行于所述纵轴。
3. 根据权利要求1或2的天线装置(18 ),其中所述第一侧面(22 ) 具有第二端且所述第二侧面(24)具有第二端。
4. 根据权利要求3的天线装置(18),其中第一侧面(22)的第 二端接合到第二侧面(24)的第二端以便定义所述天线元件区域(36, 38, 40 )。
5. 根据权利要求3的天线装置(18),进一步包括上部，其在第一 端处接合到第一侧面的第二端并且在第二端处接合到第二侧面的第二 端，以便定义所述天线元件区域。
6. 根据权利要求3-5中任一项的天线装置(18),进一步包括馈送 部分(28),其与邻近底面(20)的侧面(20接合并且从中伸出。
7. 根据权利要求6的天线装置(18),进一步包括至少一个调谐部 分(32, 34 ),其与侧面(24)接合并从中伸出。
8. 根据权利要求7的天线装置(18),其中所述调谐部分(32, 34 ) 被设置在馈送部分(28)与所述侧面(24)的第二端之间。
9. 根据权利要求6-8中任一项的天线装置(18),进一步包括连接 到馈送部分(")的匹配单元(48)。
10. 根据前述权利要求中任一项的天线装置(18),其中所述天线 元件区域(36， 38， 40)包括设置在所述中部(36)的相对侧上的第一 和第二平面部分(38， 40)。
11. 便携式通信设备(10),包括接地平面(52), 无线电电路(50)，以及 单极天线元件，所述单极天线元件具有底面(20)，其在第一端处接合到第一侧面(22)的第一端并且在 相对的第二端处接合到第二侧面(24)的第一端，其中该底面(20)以 小于90度的角度接合到每个侧面(22, 24 )以形成至少由所述底面(20) 以及第一和第二侧面(22, 24 )限定的天线元件区域(!36, 38 ， 40),其中该天线元件区域(36, 38， 40)包括绕纵轴(26)以圆锥方式 弯曲一半的中部(36),从而使得绕所述纵轴(26)的半圏设置有至少 一部分底面(20)。
12. 根据权利要求11的便携式通信设备(10),其中所述单极天线 元件相对于所述接地平面(52)侧向放置。
13. 根据权利要求11或12的便携式通信设备(10),其中所述侧 面(22, 24 )平行于纵轴(26)。
14. 根据权利要求11-13中任一项的便携式通信设备(10),其中 所述第一侧面(22)具有第二端并且第二侧面(24)具有第二端。
15. 根据权利要求14的便携式通信设备(10),其中第一侧面(22) 的第二端接合到第二侧面(24)的第二端以定义天线元件区域(36, 38, 40)。
16. 根据权利要求14的便携式通信设备(10)，进一步包括上部， 其在第一端处接合到第一侧面的第二端并且在第二端处接合到第二侧 面的第二端以定义所述天线元件区域。
17. 根据权利要求14-16中任一项的便携式通信设备(10),进一 步包括馈送部分(28),其与邻近所述底面(20)的侧面(24)接合并 且从中伸出。
18. 根据权利要求17的便携式通信设备(10),进一步包括至少一 个调谐部分(32, 34 )，其与朝向接地平面(52)的侧面(24)接合并 且从中伸出。
19. 根据权利要求18的便携式通信设备(10)，其中该调谐部分(32, 34)设置在所述馈送部分(28)与所述侧面(")的笫二端之间。
20. 根据权利要求17-19中任一项的便携式通信设备(10),进一 步包括连接在所述馈送部分(28)与所述无线电电路(50)之间的匹配单元(48)。
21. 根据权利要求11-20中任一项的便携式通信设备(10),其中 所述天线元件区域(36, 38, 40 )包括设置在所述中部(36)的相对侧 上的第一和第二平面部分(38, 40 )。
22. 根据权利要求11的便携式通信设备(10),其中它是蜂窝电话。
全文摘要
本发明涉及用于便携式通信设备的天线装置，并且涉及包括这种天线装置的便携式通信设备。该天线装置(18)包括单极天线元件，其具有接合到第一侧面(22)和接合到第二侧面(24)的底面(20)。该底面(20)以小于90度的角度接合到每个侧面(22，24)，以形成至少由底面(20)以及第一和第二侧面(22，24)限定的天线元件区域。该天线元件区域包括绕纵轴(26)以圆锥方式弯曲一半的中部(36)，从而使得绕纵轴(26)的半圈设置有至少一部分底面(20)。该结构是小型的并且提供良好的宽带性能。
文档编号H01Q1/24GK101622753SQ200780051828
公开日2010年1月6日 申请日期2007年8月22日 优先权日2007年2月27日
发明者M·莫瑟 申请人:索尼爱立信移动通讯股份有限公司