专利名称：天线设备和包括该天线设备的便携式无线电通信设备的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种天线设备，尤其涉及一种用于例如移动电话的便携式无线 电通信设备的天线设备。
背景技术：
长期以来，内置天线已经应用于便携式无线电通信设备。使用内置天线具有许多 优点，值得一提的是由于内置天线小型而轻便，使得它们合适应用于尺寸和重量比较重要 的应用，例如移动电话、PDA、便携式计算机或类似设备。然而，内置天线在移动电话上的应用限制了天线元件的构造。特别地，在便携式无 线电通信设备中，用于内置天线设备的空间是有限的。这些限制使得找到提供所需用途的 天线器件的构造变得困难。对于专用于相对低频的无线电信号的天线尤其如此，因为与工 作于相对高频的天线相比，该天线所需的物理长度更长。工作于相对低频带的一个具体应用是FM无线电应用。在世界大多数国家，FM工 作带宽定义为88-108MHZ的频率，而在日本定义为76-90MHZ的频率。现有技术中的传统天 线构造，例如装配于便携式无线电通信设备壳体内的环形天线或单极天线，将导致不能令 人满意的效果，原因在于该天线相对于足够宽的频带性能太差，或者相对于极窄的频带才 能有充分的性能。相反，用于便携式无线电通信设备的传统FM天线通常置于连接到该通信设备的 头戴耳机线里。这种具有相对长线的构造所允许的天线长度，对于低频应用也是足够的。然 而，如果不允许外部天线，该方案显然是不可行的。此外，如今的携式无线电通信设备通常具有用于FM之外的其他频带的频率工作 范围，例如GSM900、GSM1800、GPS、蓝牙、WLAN、WCDMA和GPS。便携式无线电通信设备具有有 限的空间，因此如果可能的话，给天线器件增加多功能性是令人期待的。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种用于便携式无线电通信设备的天线设备，该天线设 备有效地利用便携式无线电通信设备的可用空间，并且同时工作于至少第一频带和第二频
市ο根据本发明，该目的由所附权利要求所定义的天线设备及便携式无线电通信设备 分别实现。通过提供一种用于便携式无线电通信设备的天线设备，其适合同时工作于第一频 带和第二频带，其中，该天线设备包括具有第一端和第二端的第一细长辐射元件、具有第一 端和第二端的第二细长辐射元件和过滤部件，其中，第一细长辐射元件的第一端包括用于 将第一频带和第二频带同时馈送给天线设备的馈电点，第一细长辐射元件的第二端连接到 过滤部件，第二细长辐射元件的第一端连接到过滤部件，过滤部件构造成通过第一频带的 工作频率并阻止第二频带的工作频率。上述天线器件有效利用了可用空间，因为单个馈电点提供两个工作频率，而没有空间的明显增加。第一频带优选为FM，而第二频带优选为BT。为了提供一种更少受电磁干扰(EMI)影响的天线设备，对于FM业务，天线设备优选为开放端结构。可选择地，第二细长辐射元件的第二端接地，为例如FM业务提供一种环 形结构。有利地，第一过滤部件为电感，在通过FM业务的同时为BT业务提供开放式端结构 的有效阻止。对于FM业务，天线设备优选利用第一和第二细长辐射元件的整个长度。第一细长辐射元件优选具有为BT业务所构造的长度，通过单馈电点有效同时提 供FM和BT业务。有利地，天线包括将第一收发器连接到馈电点的第二过滤部件，该第二过滤部件 构造成通过第一频带的工作频率并阻止第二频带的工作频率，以用于同时业务的有效实 现。进一步，为了同时业务的有效实现，优选提供将第二收发器连接到馈电点的第三过滤部 件，该第三过滤部件构造成通过第二频带的工作频率并阻止第一频带的工作频率。有利地，天线设备适合同时工作于第三频带，并且包括具有第一端和第二端的第 三细长辐射元件、连接在第二细长辐射元件的第二端与第三细长辐射元件的第一端之间的 第七过滤部件和将第二细长辐射元件连接至地的第八过滤部件，由此获得了同时工作于第 三频带的有效实现。通过提供靠近第七过滤部件连接到第二细长辐射元件的第八过滤部件，获得了具 有同时用于FM、BT和GPS业务的单馈电点的天线设备。通过提供靠近第一过滤部件连接到第二细长辐射元件的第八过滤部件，获得了对 于FM业务的辐射元件的有效利用。有利地，天线设备包括将第三细长辐射元件的第二端连接至地的第九过滤部件， 其中第九过滤部件构造成通过第一频带的工作频率并阻止第三频带的工作频率，以获得有 效实现同时业务。便携式无线电通信设备优先包括天线设备，其中第一和第二细长辐射元件布置在 地平面器件之上。通过优选给天线设备提供用于支撑第一和第二细长辐射元件的介电载体，实现了 天线设备的稳定安装。该介电载体优选是便携式无线电通信设备的背盖的一部分，其提供 成本效益和稳健方案。通过优选以电感作为第一过滤部件，BT天线有效地是倒L型(ILA)天线。通过优选以电容作为过滤部件，可以获得简便、低成本并且高效的过滤部件。通过优选给第一细长辐射元件提供具有为BT业务所构造的长度，BT业务能被构 造成免受FM构造的过多干扰。进一步的优选实施方式限定在从属权利要求中。
从下面所给出的实施方式的具体描述和相应附图可以更充分地理解本发明，所述 附图仅是一种示意，因此并不对本发明作出限制，其中
图1为根据本发明的天线设备的第一实施方式的示意图。图2为根据本发明的安装在便携式无线电通信设备上的天线设备的部分局部切 去的透视图。图3为根据本发明的天线设备的第二实施方式的示意图。图4为根据本发明的天线设备的第三实施方式的示意图。
图5为根据本发明的天线设备的第四实施方式的示意图。图6为根据本发明的天线设备的第五实施方式的示意图。图7为根据本发明的天线设备的第六实施方式的示意图。
具体实施例方式以下描述用于解释说明而并非限制，为使提供对本发明的彻底理解，例如特定技 术和应用的具体细节被详细阐述。然而，将本发明应用于其他脱离这些具体细节的实施方 式，对于本领域技术人员而言是明显的。在其他实施方式中，为了防止不必要的细节使本发 明的实施含糊不清，公知方法和装置的具体实施方式
将被省略。在以下说明和权利要求中，使用术语辐射元件。该术语应理解为试图覆盖布置用 于接收和/或发射无线电信号的导电元件。现在将参考图1和2来描述根据本发明的第一实施方式的用于便携式无线电通信 设备的天线设备。天线设备构造成使便携式无线电通信设备同时工作于第一频带和第二频带，即FM 和BT。该天线设备包括具有第一端和第二端的第一细长辐射元件1和具有第一端和第二端 的第二细长辐射元件2。该天线设备还包括连接在第一细长辐射元件1的第二端和第二细 长辐射元件2的第一端之间的第一过滤部件3。第一细长辐射元件1的第一端包括用于馈送FM和BT带频的馈电点。第一细长辐 射元件1的第一端连接到第二过滤部件6和第三过滤部件9。第二过滤部件6又连接到第 四过滤部件7并通过第五过滤部件8连接至地。第四过滤部件7又连接到第一收发器4，即 FM收发器。第三过滤部件9又连接到第二收发器5，即BT (蓝牙)收发器，并通过第六过滤 部件10连接至地。第二细长辐射元件2的第二端接地。第一细长辐射元件1和第二细长辐射元件和2 —起具有构造用于FM业务的长度 11，大约90mm。第一细长辐射元件1具有构造用于BT业务的长度12，大约30mm。以上所给 出的示例长度例如取决于离地平面器件13的距离，本例基于大约5mm的距离。第一细长辐射元件和第二细长辐射元件优选为由介电载体支撑的平面元件。介电 载体例如是便携式无线电通信设备的背盖的一部分。可选择地，介电载体例如是便携式无 线电通信设备中间平台的一部分。进一步可选择地，第一和第二细长辐射元件是自支撑式 的。第一过滤部件3优选是大约20nH的电感，但是可以由并联谐振电路代替。第一过 滤部件3以这样的方式构造成通过FM业务并阻止BT业务。第二过滤部件6优选是大约 20nH的电感，但是可以由并联谐振电路代替。第二过滤部件6以这样的方式构造成通过FM 业务并阻止BT业务。第三过滤部件9优选是大约IpF的电容。第三过滤部件9以这样的 方式构造成阻止FM业务和匹配BT收发器5。第四过滤部件7优选是大约56nH的电感，但是可以由并联谐振电路代替。第四过滤部件7以这样的方式构造成低通FM业务。第五过 滤部件8优选是大约30pF的电容。第五过滤部件8以这样的方式构造成调谐用于FM业务 的第一和第二细长辐射元件。第六过滤部件10优选是大约3nH的电感，但是可以由并联谐 振电路代替。第六过滤部件10以这样的方式构造成连同第三过滤部件9匹配BT收发器5。 以这样的方式天线设备构造成在BT频率同时工作于FM频率。因此天线设备有效地形成了用于FM业务的半环辐射元件。半环天线是地平面器 件13上提供的虚拟环天线。同时天线设备有效地形成了用于BT业务的ILA天线。图3为根据本发明的天线设备的第二实施方式的示意图。除了下文的描述，天线 设备的第二实施方式与上文描述的天线设备的第一实施方式相同。第二细长辐射元件2的第二端是开放端，例如未接地。第二过滤部件6被短路，第 五过滤部件8优选是大约470nH的电感，但是可以由并联谐振电路代替。第五过滤部件8 以这样的方式构造成调谐用于FM业务的第一和第二细长辐射元件并阻止BT业务。因此天线器件有效地形成了分别用于FM业务和BT业务的ILA天线。
由于例如移动电话的便携式无线电通信设备的高磁性电磁干扰(EMI)，单极FM方 案相比半环类型可以提供更高的性能。现在将参考图4来描述根据本发明的第三实施方式的用于便携式无线电通信设 备的天线设备。天线设备构造成使便携式无线电通信设备可同时工作于第一、第二和第三频带， 即FM、BT和GPS。该天线设备包括具有第一端和第二端的第一细长辐射元件1、具有第一端 和第二端的第二细长辐射元件2和具有第一端和第二端的第三细长辐射元件14。该天线设 备还包括连接于第一细长辐射元件1的第二端和第二细长辐射元件2的第一端之间的第一 过滤部件3和连接于第二细长辐射元件2的第二端和第三细长辐射元件14的第一端之间 的第七过滤部件15。第一细长辐射元件1的第一端包括用于馈送FM和BT带频的馈电点。第一细长辐 射元件1的第一端连接到第二过滤部件6和第三过滤部件9。第二过滤部件6又连接到第 四过滤部件7并通过第五过滤部件8连接至地。第四过滤部件7又连接到第一收发器4，即 FM收发器。第三过滤部件9又连接到第二收发器5，即BT (蓝牙)收发器，并通过第六过滤 部件10连接至地。第二细长辐射元件2通过第八过滤部件16接地。该接地靠近第一过滤部件3。第三细长辐射元件14的第二端通过第九过滤部件17接地并连接到第十过滤部件 18。第十过滤部件18又通过第十一过滤部件19接地并连接到第三接收机20，即GPS接收 机。第一、第二和第三细长辐射元件1、2和14 一起具有构造用于FM业务的长度11，大 约105mm。第一细长辐射元件1具有构造用于BT业务的长度12，大约30mm。为了较好地 隔离GPS，第八过滤部件16与第二细长辐射元件2的连接点距离第一过滤部件3大约5mm。 第三细长辐射元件14具有构造用于可能的WCDMA_Rx业务的长度，大约40mm。第二和第三细长辐射元件2和14 一起具有构造用于GPS业务的长度21，大约 70mm。以上所给出的示例长度例如取决于离地平面器件13的距离，本例基于大约5mm的距 罔。
第一、第二和第三细长辐射元件优选为由介电载体支撑的平面元件。介电载体例 如是便携式无线电通信设备的背盖的一部分。可选择地，介电载体例如是便携式无线电通 信设备中间平台的一部分。进一步可选择地，第一、第二和第三细长辐射元件是自支撑式 的。
第一过滤部件3优选是大约20nH的电感，但是可以由并联谐振电路代替。第一过 滤部件3以这样的方式构造成通过FM业务并阻止BT业务。第二过滤部件6优选是大约 20nH的电感，但是可以由并联谐振电路代替。第二过滤部件6以这样的方式构造成通过FM 业务并阻止BT业务。第三过滤部件9优选是大约IpF的电容。第三过滤部件9以这样的 方式构造成阻止FM业务和匹配BT收发器5。第四过滤部件7优选是大约56nH的电感，但 是可以由并联谐振电路代替。第四过滤部件7以这样的方式构造成低通FM业务。第五过 滤部件8优选是大约30pF的电容。第五过滤部件8以这样的方式构造成调谐用于FM业务 的第一、第二和第三细长辐射元件。第六过滤部件10优选是大约3nH的电感，但是可以由 并联谐振电路代替。第六过滤部件10以这样的方式构造成连同第三过滤部件9匹配BT收 发器5。第七过滤部件15优选是大约15nH的电感，但是可以由并联谐振电路代替。第七 过滤部件15以这样的方式构造成通过并调谐FM业务和GPS业务以及阻止可能的WCDMA_ Rx业务。第八过滤部件16优选是大约5pF的电容。第八过滤部件16以这样的方式构造 成连同第一过滤部件3阻止GPS业务。第九过滤部件17优选是大约IOnH的电感，但是可 以由并联谐振电路代替。第九过滤部件17以这样的方式构造成短路FM频率并阻止GPS频 率。第十过滤部件18优选是大约IpF的电容。第十过滤部件18以这样的方式构造成阻止 FM业务并匹配GPS接收机20。第—^一过滤部件19优选是大约3nH的电感，但是可以由并 联谐振电路代替。第十一过滤部件19以这样的方式构造成匹配GPS接收机20。以这样的 方式天线设备构造成同时工作于FM频率、BT频率和GPS频率。因此天线设备有效地形成了用于FM业务的半环天线。同时天线设备有效地形成 了用于BT业务的ILA天线和用于GPS业务的接地ILA天线。通过第三细长辐射元件的第二端的馈送，即与GPS馈送实现共享馈送，可以进一 步给天线设备增加WCDMA业务。图5为根据本发明的天线设备的第四实施方式的示意图。除了下文的描述，天线 器件的第四实施方式与上文描述的天线器件的第三实施方式相同。第二过滤部件6和第九过滤部件17被短路，第五过滤部件8优选是大约470nH的 电感。第五过滤部件8以这样的方式构造成阻止BT业务并调谐FM业务。因此天线设备有效地形成了用于FM与BT业务的ILA天线和用于GPS业务的接地 ILA天线。参考图6描述根据本发明的第五实施方式的用于便携式无线电通信设备的天线 设备。天线设备构造成使便携式无线电通信设备可同时工作于第一、第二和第三频带， 即FM、BT和GPS。该天线设备包括具有第一端和第二端的第一细长辐射元件1、具有第一端 和第二端的第二细长辐射元件2和具有第一端和第二端的第三细长辐射元件14。该天线设 备还包括连接于第一细长辐射元件1的第二端和第二细长辐射元件2的第一端之间的第一 过滤部件3和连接于第二细长辐射元件2的第二端和第三细长辐射元件14的第一端之间的第七过滤部件15。
第一细长辐射元件1的第一端包括用于馈送FM、BT和GPS带频的馈电点。第一细 长辐射元件1的第一端连接到第二过滤部件6和第三过滤部件9。第二过滤部件6又连接 到第四过滤部件7并通过第五过滤部件8连接至地。第四过滤部件7又连接到第一收发器 4，即FM收发器。第三过滤部件9又通过第六过滤部件10连接至地并连接到双工器22。双 工器又连接到第二收发器5 (即BT收发器)和第三接收机20 (即GPS接收机)。第二细长辐射元件2通过第八过滤部件16接地。该接地靠近第七过滤部件15。第三细长辐射元件14的第二端接地。第一、第二和第三细长辐射元件1、2和14 一起具有构造用于FM业务的长度11，大 约115mm。第一细长辐射元件1具有构造用于BT业务的长度12，大约30mm。为了较好地隔 离GPS，第八过滤部件16与第二细长辐射元件2的连接点距离第七过滤部件15大约5mm。 第三细长辐射元件14具有构造用于可能WCDMA_Rx业务的长度，大约40mm。第一和第二细 长辐射元件1和2 —起具有构造用于GPS业务的长度23，大约70mm。以上所给出的示例长 度例如取决于离地平面器件13的距离，本例基于大约5mm的距离。第一、第二和第三细长辐射元件优选为由介电载体支撑的平面元件。介电载体例 如是便携式无线电通信设备的背盖的一部分。可选择地，介电载体例如是便携式无线电通 信设备中间平台的一部分。进一步可选择地，第一、第二和第三细长辐射元件是自支撑式 的。第一过滤部件3优选是大约20nH的电感，但是可以由并联谐振电路代替。第一过 滤部件3以这样的方式构造成通过FM和GPS业务并阻止BT业务。第二过滤部件6优选是 大约20nH的电感，但是可以由并联谐振电路代替。第二过滤部件6以这样的方式构造成通 过FM业务并阻止BT和GPS业务。第三过滤部件9优选是大约IpF的电容。第三过滤部件 9以这样的方式构造成阻止FM业务和匹配BT收发器5。第四过滤部件7优选是大约56nH 的电感，但是可以由并联谐振电路代替。第四过滤部件7以这样的方式构造成低通FM业务。 第五过滤部件8优选是大约30pF的电容。第五过滤部件8以这样的方式构造成调谐用于 FM业务的第一、第二和第三细长辐射元件。第六过滤部件10优选是大约3nH的电感，但是 可以由并联谐振电路代替。第六过滤部件10以这样的方式构造成连同第三过滤部件9匹 配BT和GPS。第七过滤部件15优选是大约20nH的电感，但是可以由并联谐振电路代替。 第七过滤部件15以这样的方式构造成连同第八过滤部件16通过FM业务并阻止GPS业务 以及阻止可能的WCDMA_Rx业务。第八过滤部件16优选是大约5pF的电容。第八过滤部件 16以这样的方式构造成连同第七过滤部件15阻止GPS业务。第九过滤部件17优选是大 约IOnH的电感，但是可以由并联谐振电路代替。第九过滤部件17以这样的方式构造成短 路FM业务。以这样的方式天线设备构造成同时工作于FM频率、BT频率和GPS频率。因此天线设备有效地形成了用于FM业务的半环辐射元件。同时天线设备有效地 形成了用于BT业务的ILA天线和用于GPS业务的接地ILA天线。通过第三细长辐射元件的第二端馈送，可以进一步给天线设备增加WCDMA业务。图7为根据本发明的天线设备的第六实施方式的示意图。除了下文的描述，天线 设备的第六实施方式与上文描述的天线设备的第五实施方式相同。第三细长辐射元件14的第二端是开放端，即未接地。第二过滤部件6被短路，并且第五过滤部件8优选是大约470nH的电感，但是可以由并联谐振电路代替。第五过滤部 件8以这样的方式构造成调谐用于FM业务的第一、第二和第三细长辐射元件并阻止BT和 GPS业务。因此天线设备有效地形成了分别用于FM业务和BT业务的ILA天线和用于GPS业 务的接地ILA天线。
本发明的多种变型是很显然的。这些变型不被认为脱离由附加权利要求所定义的 本发明的范围。对于本领域技术人员而言，所有这些显然的变型均被认为包括在由附加权 利要求所定义的本发明的范围内。
权利要求
一种用于便携式无线电通信设备的天线设备，所述无线电通信设备适合同时工作于第一频带和第二频带，所述天线设备的特征在于所述天线设备包括具有第一端和第二端的第一细长辐射元件(1)；具有第一端和第二端的第二细长辐射元件(2)；和过滤部件(3)，其中，所述第一细长辐射元件(1)的所述第一端包括用于将所述第一频带和所述第二频带同时馈送给所述天线设备的馈电点，所述第一细长辐射元件(1)的所述第二端连接到所述过滤部件(3)，所述第二细长辐射元件(2)的所述第一端连接到所述过滤部件(3)；并且所述过滤部件(3)构造成通过所述第一频带的工作频率并阻止所述第二频带的工作频率。
2.根据权利要求1所述的天线设备，其中，所述第一频带用于FM业务。
3.根据权利要求1或2所述的天线设备，其中，所述第二细长辐射元件(2)的所述第二 端接地。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的天线设备，其中，所述第一过滤部件(3)是电感。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的天线设备，其中，所述第一细长辐射元件和第二 细长辐射元件一起具有构造用于FM业务的长度(11)。
6.根据权利要求5所述的天线设备，其中，所述第一细长辐射元件具有构造用于BT业 务的长度(12)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的天线设备，其中，所述天线设备包括将第一收发 器(4)连接到所述馈电点的第四过滤部件(7)，所述第四过滤部件构造成通过所述第一频 带的工作频率并阻止所述第二频带的工作频率。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的天线设备，其中，所述天线设备包括将第二收发 器(5)连接到所述馈电点的第三过滤部件(9)，所述第三过滤部件构造成通过所述第二频 带的工作频率并阻止所述第一频带的工作频率。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的天线设备，其中，所述天线设备适合于同时工作 于第三频带，并且包括具有第一端和第二端的第三细长福射元件(14)；连接在所述第二细长辐射元件的所述第二端与所述第三细长辐射元件的所述第一端 之间的第七过滤部件(15)；和将所述第二细长辐射元件连接至地的第八过滤部件(16)。
10.根据权利要求9所述的天线设备，其中，所述第八过滤部件在靠近所述第七过滤部 件的位置连接到所述第二细长辐射元件。
11.根据权利要求9所述的天线设备，其中，所述第八过滤部件在靠近所述第一过滤部 件的位置连接到所述第二细长辐射元件。
12.根据权利要求11所述的天线设备，其中，所述天线设备包括将所述第三细长辐射 元件的所述第二端连接至地的第九过滤部件(17)，所述第九过滤部件构造成通过所述第一 频带的工作频率并阻止所述第三频带的工作频率。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的天线设备，其中，所述天线设备构造成具有用 于所述第一频带的环形结构。
14.根据权利要求1-12中任一项所述的天线设备，其中，所述天线设备构造成具有用于所述第一频带和第二频带的ILA形结构。
15. 一种便携式无线电通信设备，其特征在于所述无线电通信设备包括根据前述权 利要求中任一项所述的天线设备和一地平面设备(13)，其中，所述第一细长辐射元件(1) 和第二细长辐射元件(2)布置在所述地平面设备(13)上。
全文摘要
本发明涉及一种天线设备和包括该天线设备的便携式无线电通信设备，该天线设备适合于同时工作在第一频带和第二频带。所述天线设备包括第一细长辐射元件(1)、第二细长辐射元件(2)和连接于所述第一细长辐射元件和第二细长辐射元件之间的过滤部件(3)，其中所述过滤部件(3)构造成通过所述第一频带的工作频率并阻止所述第二频带的工作频率。
文档编号H01Q5/00GK101867085SQ20101019039
公开日2010年10月20日 申请日期2010年3月24日 优先权日2009年3月24日
发明者克里斯蒂安·布劳恩, 安德烈·凯科宁, 彼得·林德伯格, 马丁·特罗辛 申请人:莱尔德技术股份有限公司