专利名称：包括天线的便携通信装置,其中在一个频带内人为失配引入在通信装置和天线之间的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括天线的便携通信装置。这种便携通信装置通常是公知的。这种便携通信装置的例子有用于移动和无绳电话的手机和寻呼机。
在现有技术的便携通信装置中，天线和便携通信装置对于自由空间条件是匹配的。当干扰物体，例如人体出现在天线附近时，这会使在便携通信装置和天线之间的匹配变差。该效应被称为邻近效应。因此，在发送位置和接收位置上该效应可以产生相当大的信号损耗。
在欧洲专利0 34-238中，描述了为避免邻近效应的一些方法。在第2栏、第1-16行中，描述了天线和通信装置在天线“在”人体的位置上是匹配的。该解决办法的缺点是，在自由空间条件下性能很差。在EPO341 238中描述的另一种解决办法是自适地匹配天线和通信装置。而与所处的位置无关。该解决办法的缺点是，需要附加设备，以便测量在天线和通信装置之间匹配的质量和当匹配很差时改变通信装置和/或天线的阻抗。这会使这种通信装置复杂化。
本发明的目的是提供一种便携通信装置，当干扰物体在天线附近和在自由空间条件下时，该通信装置具有可接收的性能，并且不复杂化。
因此，根据本发明的一种便携通信装置，其特征在于，通信装置和天线在感兴趣的频带内是匹配的，以便补偿在天线和通信装置之间作为在干扰物体和天线之间距离函数的传输损耗。在天线和通信装置之间的传输损耗可以衡量通信装置的性能。因为，该传输损耗是作为在干扰物体和天线之间距离函数进行补偿的，该便携通信装置在这种干扰物体附近和在自由空间条件下具有可接受的性能。这意味着，所接收的信号和发送的信号必须被放大得比现有技术的装置的小。这意味着，本发明的便携通信装置产生的功率损耗值比现有技术的通信装置的功率损耗小。因此，可使用较小的电池，或如果使用相同的电池，其使用寿命就更长。
本发明的便携通信装置的一个实施例，其特征在于，在天线和干扰物体之间的距离是比较小的情况下，失配将被安排得使天线与通信装置之间的损耗比当通信装置与天线匹配时的传输损耗低。在干扰物体，例如人体或人的头部，与天线之间的距离小的状态，对于便携通信装置来说是极为重要的情况由于这是它本身时常能感觉的位置。当用户进行呼叫时，便携通信装置在用户头部附近本身能感觉到。当用户随身携带便携通信装置时，它可在用户的人体附近本身能感觉到。与现有技术的通信装置相比较，本发明的失配在自由空间条件下导致传输损耗的稍微变坏。然而，在自由空间条件下仍能保持满意的性能。在自由空间条件下需要有满意的性能，其理由如下当通信装置放在木制桌子上或在无很多干扰的其它物体附近时，该通信装置是处于自由空间条件下。当呼入呼叫时，该通信装置必须具有接收该呼叫的足够好的性能，类型鉴定测试是在自由空间条件下的消声室中进行的。如果自由空间性能太差，通信装置不能通过类型鉴定试验。
本发明的便携通信装置的另一个实施例，其特征在于，在该天线的天线阻抗和便携通信装置阻抗之间的比应满足下列条件这两个阻抗的第一阻抗对于自由空间条件基本上为实数值，这两个阻抗的第二阻抗具有在第一阻抗值的35％～70％范围内的值的实部和在第二阻抗值的15％～30％范围内的虚部，在所考虑的频带内，当天线离干扰物体为0.2λ时，该虚部的符号与第一阻抗的虚部的符号相反。
当象这样设置天线阻抗和装置阻抗的比时，可得到作为在干扰物体和天线之间距离函数的传输损耗的极好补偿。
结合附图对本发明予以进一步说明，其中，
图1表示便携式通信装置的方框图，图2表示作为在天线和干扰物体之间距离函数的偶极天线的天线阻值，图3、5和7表示与对于天线和通信装置是匹配的情况下的现有技术通信装置的以天线和干扰物之间距离为函数的传输损耗相比较的本发明的通信装置的三个实施例的天线和干扰物之间的距离为函数的天线和通信装置之间的传输损耗值；和图4、6和8表示本发明的通信装置和现有技术的通信装置之间传输损耗的差别。其中对于这三个实施例天线和通信装置对于自由空间条件是匹配的。
图1以一般方式表示诸如用于移动和无绳电话的手机之类的便携通信装置10的方框图。便携通信装置包括天线11、控制开关12、RF发送级13、RF接收级14、频率合成器15、第一和第二混频器16、17、控制器18、基带处理单元19、编解码器20、扬声器21和送话器22。这种便携通信装置是众所周知的。根据它们的系统(GSM，DECT等)，它们可在几十MHz到几GHz范围的频率上工作。如果发送或接收信号时，可用控制开关12进行控制。第一混频器16使由频率合成器15产生的高频波与基带信号混频，以便得到经RF发送级13发送的RF信号。第二混频器17使高频波与径RF接收级14接收的RF信号混频，以便得到基带信号。控制器18和编解码器19被安排来处理和编码经送话器22输入的模拟信号，以便得到基带信号(数字)和解码基带信号，因此，就可得到由扬声器21重放的模拟信号。
图2表示作为在天线和干扰物体之间距离函数的偶极天线的天线阻抗值。在于扰物体和天线之间距离是以属于已设计的偶极天线频率的波长(λ)表示的。天线阻抗的实部表示为RA和虚部表示为XA。对于干扰物体和天线之间的距离大的情况来说，天线阻抗具有实数值RA约为73欧姆和虚数值XA约为零。当在干扰物体和天线之间距离小时，天线阻抗的值完全不同。在现有技术的装置中，天线阻抗和通信装置的阻抗对于自由空间条件都是匹配的，因此，当干扰物体和天线之间距离小时，在天线和通信装置之间的传输损耗是高的。这可由图3、5和7的曲线清楚地可见。因为通信装置通常携带在用户身上和由于用户的身体是一个干扰物体，所以这个位置在实际中是相当重要的。
在本发明的便携通信装置中，一种人为失配被安排在天线阻抗和通信装置的阻抗之间，该通信装置的阻抗是在发送位置的发送级13的输出阻抗和是在接收位置的接收级14的输入阻抗。该人为失配使在天线和通信装置之间的传输损耗可作为天线和干扰物体之间的距离函数进行补偿。传输损耗TL定义如下TL＝-10LogT(1)其中T=1-|ZCX-ZAZC-ZA|2]]>T=1-|ZC-ZAXZC+ZA|2---(3)]]>其中Zc＝通信装置的阻抗，它在发送位置是RF发送级13的输出阻抗和在接收位置是RF接收级14的输入阻抗，ZA*＝ZA的复共轭值，和ZA＝天线阻抗。
图3以dB表示在天线和通信装置之间作为在天线和干扰物体之间以属于所考虑的频率的波长(λ)的距离函数的传输损耗值。曲线a表示天线阻抗和通信装置的阻抗对于自由空间条件匹配情况下的传输损耗。曲线b表示本发明的通信装置的第一实施例的传输损耗，其中自由空间天线阻抗是73欧姆和在所考虑的频率的通信装置的阻抗是24-3i欧姆。图4表示在曲线a和本实施例的曲线b之间传输损耗的差值。可由图3和4得出下面结论。在距离小于0.2λ时，本发明的通信装置的传输损耗比现有技术装置的传输损耗小。在GSM的频带内的900MHz的波长大约为33cm，因此，在该频率上距离小于4cm时，本发明的通信装置会比现有技术装置具有的性能更好。在较大距离上所增加的传输损耗仅是这种程度在那个位置上通信装置仍然具有可接受的性能，以致于可以正确地接收呼叫和将通过类型鉴定测验。在根据图3的情况下，选择通信装置的阻抗被选择使达到2dB的最大传输损耗TLmax。如已说明的，便携通信装置大部分时间是处在干扰物体的附近，因此，添加的性能对于小距离是十分有用的。
在图5中表示对于其中天线阻抗和通信装置的阻抗对于自由空间条件都是匹配的(曲线a)的现有技术装置，和对于其中天线阻抗值为73欧姆和通信装置的阻抗值为30-8i欧姆(曲线b)的本发明的通信装置的第二实施例的在天线和通信装置之间的传输损耗。图6表示对于该实施例在曲线a和b之间传输损耗的差值。在距离小于0.147λ时，根据本发明的通信装置的传输损耗比现有技术装置的传输损耗小。然而，在该实施例和现有技术装置之间的传输损耗的差值比第一实施例小。在根据图3的情况，选择通信装置的阻抗达到1.5dB的最大传输损耗TLmax。这可导致对大距离的传输损耗的变坏较少。
在图7中表示对于其中天线阻抗和通信装置的阻抗对于自由空间条件都是匹配的现有技术装置的(曲线a)，和对于其中天线阻抗值为73欧姆和通信装置的阻抗为37-10i欧姆的根据本发明的通信装置的第三实施例(曲线b)的在天线和通信装置之间的传输损耗。图8表示用于本实施例在曲线a和b之间传输损耗的差值。对于距离小于0.2λ，根据本发明的通信装置具有的传输损耗比现有技术的通信装置小。在该实施例和现有技术装置之间的传输损耗的差值比第一和第二实施例更小。在根据图7的情况中，选择通信装置的阻抗被选择使达到1dB的最大传输损耗Tlmax。这样对于大距离的传输损耗的变坏是比较小。
图3到8表示按照在小距离的较小传输损耗导致在大距离上的较大传输损耗。在它们之间可采用一个折衷办法。
在本发明的通信装置中，也可以使通信装置的阻抗为实数和天线的阻抗为复数，或使用其它失配阻抗组合。
本发明结合偶极天线进行了描述。然而，也可使用具有不同类型的天线阻抗，例如复数阻抗的不同类型的天线。在天线阻抗为复数的情况下，通信装置的阻抗也可做成复数的，这便导致作为在天线和干扰物体之间距离函数的传输损耗的极好补偿。
权利要求
1.包括天线的便携通信装置，其特征在于，通信装置和天线在所考虑的频带内是失配的，用来补偿作为干扰体和天线之间距离函数的在天线和通讯装置之间的传输损耗。
2.根据权利要求1的便携通信装置，其特征在于，将失配安排得使在天线和干扰体之间距离小时使与通信装置和天线都匹配时相比降低了天线和通信装置的传输损耗。
3.根据权利要求1或2的便携通信装置，其特征在于，在该天线的天线阻抗和便携通信装置的阻抗之间的比应满足以下条件这些阻抗的第一阻抗对于自由空间条件基本上为实数值，这些阻抗的第二阻抗具有在第一阻抗值的35％～70％范围内的值的实部和在第一阻抗值的5％～30％范围内的虚部，在所考虑的频带内，当天线离干扰物体为0.2λ时，虚部的符号与第一阻抗的符号相反。
全文摘要
本发明涉及具有天线(11)的便携通信装置(10)。在所考虑的频带内,人为失配引入在天线(11)和通信装置(10)的阻抗之间。在该方法中,在天线(11)和通信装置(10)之间的传输损耗是作为在干扰物体和天线(11)之间距离函数进行补偿的。在该方法中,可节省功率和/或改进便携通信装置的性能。
文档编号H01Q1/27GK1189260SQ97190351
公开日1998年7月29日 申请日期1997年3月21日 优先权日1997年3月21日
发明者L·莱滕 申请人:菲利浦电子有限公司