无线用户终端保护装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开无线用户终端保护装置，固定在无线用户终端的后盖上；所述保护装置包括本体和耦合天线，在所述本体的对应无线用户终端的耦合区域处设置有凹槽，在所述凹槽内设置与凹槽配合的拉条，所述拉条中内置有耦合天线；所述耦合天线具有一端头，所述端头位于所述无线用户终端天线的耦合区域内，使得所述耦合天线与所述无线用户终端天线耦合；其中，所述耦合区域为以天线馈点为圆心、以所述无线用户终端信号波长的1/10为半径形成的球体区域。本发明公开的保护装置，通过在对应无线用户终端的耦合天线位置处设置耦合天线，可有效增强无线用户终端的信号；无线用户终端信号的增强不局限于固定地点；造价低；节约能源；耦合天线的安装位置精准。保护装置的具体款式多种，用户可选择多样化。
【专利说明】
无线用户终端保护装置
技术领域
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种能够增强无线用户终端信号的保 护装置。
【背景技术】
[0002] 无线通信技术是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的 一种通信方式。近些年，在信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。无线 通信技术给人们带来的影响无可争议:如今每一天大约有15万人成为新的无线用户，全球 范围内的无线用户数量已经超过2亿。
[0003] 目前，手持终端例如手机、平板电脑、移动数据采集器等是进行无线通信传输的重 要设备之一，通过2G、3G、4G等无线网络可以传递各种电磁波信号，因此电磁波信号质量的 优劣将极大地影响用户的使用体验。在一般情况下，手持终端中的内置天线能够实现电磁 波信号的正常传输，但是，在无线通信环境较为恶劣的情况下，例如手持终端远离基站覆盖 区域、电磁波信号被建筑物阻挡或手持终端接收信号能力差等其他原因，故手持终端中的 内置天线在一些区域内不能实现电磁波信号的正常传输，影响用户数据量传输。
[0004] 最近几年，wifi以其无线束缚的优势，已广泛地应用到人们的日常工作、生活中， 给人们带来极大的便利，普通的家庭用电脑，甚至办公室电脑，装上无线接收器(天线），就 可以使用wif i网络，给人们的生活、工作环境带来更优的体验。但是wif i也存在上述的缺 陷：路由器的信号覆盖面积有限，一些区域，信号弱，影响使用wifi的无线用户终端的信号 接收和发射。本发明所称的无线用户终端是指手机、平板电脑、移动数据采集器、笔记本电 脑、台式电脑等可以使用无线网络的设备。
[0005] 针对上述问题，现有的解决方案是增设信号发射装置，以此来增大信号的覆盖面 积，或者是更换功率更强的信号发射装置以增强信号，例如增加或更换基站，无线路由器。 现有技术从改善信号源，来使覆盖范围内信号更强、覆盖范围更广，以此增强处于信号发射 装置覆盖范围内的终端用户信号的强度。通过该方案，虽然可在一定范围内一定程度的增 大了信号的强度，但基站设备成本高昂，更换成本大，并且，增强的信号区域固定，不能随使 用者移动而移动。
[0006] 现有手机保护壳或者平板电脑的保护壳，虽然种类繁多，但是只限于保护手机或 平板电脑，功能单一，对手机或平板电脑的信号强度没有任何帮助。
[0007] 因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：提出一种增强无 线用户终端信号的策略，不需要局限于固定地点，可以增加无线用户终端信号的强度，且所 需成本较低。
【发明内容】
[0008] 本发明为了解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种无线用户终端保护装置，可 以借助于本发明的保护装置，无线用户终端的信号得以有效提高，且不受地点的限制。
[0009] 为了解决上述问题，本发明公开了一种无线用户终端保护装置，保护装置包括耦 合天线和固定在无线用户终端上的本体，在所述本体的对应无线用户终端的耦合区域处设 置有凹槽，在所述凹槽内可移动地设置有与凹槽配合的拉条，所述拉条中内置有耦合天线； 所述耦合天线具有一端头，当所述拉条在所述凹槽内移动时，所述耦合天线的所述端头位 于所述无线用户终端天线的耦合区域内，使得所述耦合天线与所述无线用户终端天线耦 合;其中，所述耦合区域为以所述无线用户终端的天线的馈点为圆心、以所述无线用户终端 收、发信号波长的1/10为半径形成的球体区域。
[0010] 本发明保护装置适用的所述无线用户终端，可以为手机、平板电脑或移动数据采 集器。
[0011] 本发明所述耦合天线的材质为一般用户终端的天线材质，例如为铜、铜合金、铝或 铝合金;或者为不锈钢镀金或镀镍;或者也可以为柔性线路板。
[0012] 所述耦合天线的形状因无线用户终端的天线的形状不同而不同，较佳地，可以为 长条形、带孔长条形的片状体。
[0013] 所述耦合天线为也可以L型的片状体，L型耦合天线具有一长端和一短端，当所述 长端位于所述无线用户终端天线的耦合区域内，无线用户终端的信号增强效果更明显。
[0014] 所述耦合天线的长度1为λ/4时，无线用户终端收、发的信号增强效果更明显，其 中，λ为无线用户终端收、发信号的波长。为了加工制造方便，一般耦合天线的长度的取值范 围在λ/4 ± 5mm之间。
[0015] 当所述凹槽垂直于本体的下边沿设置时，耦合天线与用户终端天线的耦合量最 大，信号强度最高。
[0016] 本发明所述的保护装置为无线用户终端的保护壳或保护套。
[0017] 本发明公开的保护装置，通过在对应无线用户终端的耦合天线位置处设置耦合天 线，可有效增强无线用户终端的信号；与增加或更换高效基站、路由器的方式相比，使用本 发明增强信号的方式，无线用户终端处于任何地点，信号都有能够被有效提高;对现有保护 壳或保护套改动小，造价低;耦合天线不需要电源额外供电，节约能源，更环保;耦合天线的 安装位置精准。保护装置的具体款式多种，用户可选择多样化。由于上述多项有益效果的客 观存在，本发明提高了用户的体验效果，极容易被推广使用。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的无线用户终端天线与耦合天线的电耦合原理示意图；
[0019] 图2为本发明应用在手机的实施例的结构示意图；
[0020] 图3为本发明安装在手机的安装条件示意图；
[0021 ]图4为iPhone5手机使用图2保护壳被动测试的结果示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
[0023]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0024]本发明实施例的核心构思之一在于，提供一种无线用户终端的保护装置，在如保 护套、保护壳上增加耦合天线，使得耦合天线能够精确与无线用户终端的天线耦合，借此来 增大无线用户终端天线接收、发射信号的强度。
[0025] 本发明增强信号的方式基于电耦合原理。图1为本发明的无线用户终端天线与耦 合天线的电耦合原理示意图。如图1所示，无线用户终端包括天线2、天线2在馈点22处，通过 天线馈线21将天线接入IC电路板，接收和发送无线用户终端的信号。在无线用户终端的合 适区域(下称耦合区域）内安装能够与无线用户终端的天线2相耦合的耦合天线1。在短波、 超短波频段下，天线2与耦合天线1间不是开路状态，设置耦合天线后，耦合天线与天线间存 在不能忽略的寄生电容3,親合天线1与天线2親合。親合天线1与天线親合后，親合天线1为 电流提供一条低阻抗的路径，从而将电磁波通过耦合天线1辐射出去，或者将基站、路由器 等基地台的信号通过耦合天线1与天线2的组合接收进入无线用户终端的接收电路，借此提 升无线用户终端天线的效率，增强无线用户终端信号的强度。容抗越大，耦合天线1与天线2 之间的耦合量越大，对无线用户终端的信号强度的增强效果越好。
[0026] 寄生电容量的大小取决于天线与耦合天线的形状、尺寸以及相对位置等因素的影 响。天线与親合天线间的容抗为：
[0027]
[0028] 其中，j常数，
[0029] f为电磁波信号频率，
[0030] C为电容量。
[0031]如上面公式所示，当无线用户终端确定后，所用信号频率已知为一确定频率，则天 线与耦合天线间的容抗与寄生电容3的电容量C呈反比关系。而寄生电容3的电容量C与耦合 天线1与天线2的形状、大小以及相对位置有关。即对一使用特定信号的无线用户终端而言， 能够通过调整耦合天线1与天线2的相对位置、耦合天线1的形状、耦合天线1的大小中的任 一参数，可以调节天线与耦合天线间的容抗值，即可调整无线用户终端的信号的强度。
[0032] 需要说明的是，因一个无线用户终端可适用几个不同频率的信号，如一般的手机 可适用26、36、46、《1^几类不同的信号，而同一类的信号，如36信号，不同的运营商使用的 3G信的频率也不完全相同，wifi的信号也有2400Hz、有5000Hz之分。本发明所述的"无线用 户终端的收、发信号"，是指无线用户终端所使用的一个确定频率的信号，与之对应的确定 耦合区域所用到的"无线用户终端收、发信号波长"，是指该待增强的信号的波长。即在技术 方案中，待增强的无线用户终端的信号与耦合天线是一一对应:一个手机面对不同频率的 信号，天线的耦合区域不同，所使用的耦合天线也有所不同。
[0033] 本发明所述的无线用户终端信号的强度，是指无线用户终端接收或发送信号的能 力，可由天线的效率的表示。
[0034] 为了使得耦合天线与无线用户终端的天线成功耦合，耦合天线的基部须设置在合 适的天线耦合区域内。耦合天线一般可制作成金属箱，如图1所示，耦合天线1为长条形，耦 合天线的基部是指金属箱的一个端头11。本发明将该合适区域简称为耦合区域，经过试验 验证，耦合区域是指以天线2的馈点22为圆心、以无线用户终端信号波长的1/10为半径形成 的球体区域。本发明所称的"无线用户终端收、发信号波长"，是指本发明在发明目的中所述 的待增强的信号。在图1的视角中，耦合区域为虚线围成的范围A。将上述耦合天线的基部置 于耦合区域内，天线收发信号的强度有所增强。
[0035] 为了防止维修过程中的意外损坏，无线用户终端通常会设置有接地端，在手机中， 常称为"手机的地"。该接地端一般为导电性良好的材质。需要注意的是，接地端与耦合天线 之间在适当的条件下也会产生寄生电容，并且该寄生电容不容忽视:若不采取措施，接地端 与耦合天线之间也会产生寄生电容将破坏耦合天线与天线的匹配。也就是说，一旦接地端 与耦合天线产生寄生电容，耦合天线与天线的耦合效果将被影响。并且因为导电材质的设 置面积一般比较大，会影响耦合天线和天线的辐射，即使有耦合天线的存在，也能够使得天 线的辐射效率变差，因此，本发明要求，耦合天线要绕开无线用户终端的接地端。也就是说， 在设置耦合天线时，耦合天线与用户中的接地端间隔设置，不接触。一般地，为了更彻底地 远离无线用户终端的接地端，耦合天线在背壳上的设置位置绕开接地端在耦合天线设置面 上的投影，但本发明不强制要求绕开接地端在耦合天线设置面上的投影。
[0036] 基于上述原理，本发明提出一种无线用户终端保护装置。所述保护装置包括耦合 天线和固定在无线用户终端上的本体，在所述本体的对应所述无线用户终端的耦合区域处 设置有凹槽，在所述凹槽内可移动地设置有与凹槽配合的拉条，所述拉条中内置有所述耦 合天线;所述耦合天线具有一端头，当所述拉条在所述凹槽内移动时，所述耦合天线的所述 端头位于所述无线用户终端天线的耦合区域内，使得所述耦合天线与所述无线用户终端天 线耦合;其中，所述耦合区域为以所述天线的馈点为圆心、以所述无线用户终端收、发信号 波长的1/10为半径形成的球体区域。
[0037] 本发明所述的无线用户终端，可以为手机、平板电脑或移动数据采集器。
[0038] 本发明所涉及耦合天线的材质，可选取与用户终端天线相同的材质，例如考虑成 本以及传递信号的能力，优选可为铜、铜合金、铝或铝合金;或者为不锈钢镀金或镀镍;再或 者在一些经常弯折的产所可以选择柔性线路板(Flexible Printed Circuit Board，简称 FPC板）。
[0039] 天线效率的增强效果与天线和耦合天线的形状有关。耦合天线具体的形状可依天 线形状而改变。较佳地，可以为长条形、带孔长条形。
[0040] 所述耦合天线为也可以L型，L型耦合天线具有一长端和一短端，当所述长端位于 所述无线用户终端天线的耦合区域内，无线用户终端的信号增强效果更明显。
[0041]实验证明：当耦合天线的长度在天线的收、发信号波段的1/4波长左右时，天线的 辐射效率将得到明显的提升，信号增强的效果明显。为了加工制造方便，一般优选的耦合天 线的长度1为λ/4±5_，其中，λ为无线用户终端所收、发信号的波长。
[0042] 当所述凹槽垂直于保护装置本体的下边沿时，适用的无线用户终端的信号增幅最 大。
[0043] 本发明所述的护装置为无线用户终端的保护壳或保护套。
[0044]本发明所述的无线用户终端可以是26、36、46、《1行等短波、超短波频段无线信号。
[0045] 下面通过具体实施例来对本发明做具体说明。应当理解的是，下述说明仅是对本 发明优选实施方式的描述，而非对本发明的限制，本领域普通技术人员由本发明的发明构 思以及【具体实施方式】所作的等效变形，均在本发明的保护范围，特此说明。
[0046] 下面以手机壳为例来说明本发明的具体结构。
[0047] 如图2结合图3所示，保护装置为手机壳，手机壳包括耦合天线1和拉伸式背壳5a。 背壳5a固定在手机的后盖上，在背壳对应手机耦合区域处设置有凹槽53a，在凹槽内可移动 地设置与凹槽配合的拉条54a，拉条中内置有耦合天线1。耦合天线1为长条形，具有一端头 11。通过在凹槽53a中抽、插移动拉条54a时，耦合天线端头位于耦合区域内的不同位置。借 此调整手机信号的强度。此处所述的"手机信号的强度"，是指增强后的信号的强度。
[0048] 也就是说，拉条从凹槽中抽出后的工作位置，需要满足耦合天线的基部位于手机 的耦合区域内。具体如图3所示，手机背壳固定在手机的后壳上。耦合天线(此图以耦合天线 代替拉条)的端头11位于天线的耦合区域内，并且耦合天线1绕开无线用户终端的接地端的 投影区域B，耦合天线1与手机的天线耦合，二者之间产生寄生电容3,耦合天线1为电流提供 一条低阻抗的路径从而将电磁波通过耦合天线1辐射出去，或者将基站或路由器等基地台 的信号通过耦合天线2与天线的组合进入无线用户终端的接收电路，借此提升无线用户终 端天线的效率，增强无线用户终端信号的强度。承前所述，耦合区域为以天线馈点22为圆 心、以手机信号收、发波长的1/10为半径形成的球体区域，在图2的平面，该耦合区域的投影 为A 〇
[0049] 耦合天线1在移动过程中，只要端头位于耦合区域内，对手机信号即有增强效果。 使用者可以通过调整耦合天线的位置，来寻找最佳耦合位置，然后固定拉条的位置。不同频 率的信号，波长不同，最佳耦合的位置不同，最适合的耦合天线长度页不相同，本发明可灵 活调整，适用性更广。
[0050] 在本实施例中，耦合天线的长度为无线用户终端信号的1/4波长。以频率为2.4GHz 的wifi电磁波信号为例，1/4波长为31.25mm，则親合天线的长度在26-36mm范围内选取，即 在1/4波长加减5mm范围之内选择。优选为1/4波长，可取31mm或32mm，或者为了便于加工，可 选取整数30mm、35mm。
[00511将图2所示的保护壳，应用到iPhone5手机上做效果验证:对iPhone5本身的信号及 装有保护壳的iPhone5,在同等条件下进行其在各种频率信号工作时的天线效率被动测试。 测试环境为OTA全电波暗室（Satimo SG24)。测试结果如图4所示，从图4中可以看出，在使用 2400MHZ波段的wif i信号通讯时，iPhone5本身的内置天线效率约为20%，当iPhone5套上保 护壳5a，并将拉条拉出在最佳位置时，内置天线效率增加为47%，可见，在wifi信号频段，保 护壳能够显著地提升wifi天线效率，即使在通信情况较差的环境下，也能获得不错的通信 体验。
[0052] 本发明实施例的无线用户终端保护装置，由于保护装置与手机是适配的，因此本 发明实施例在设置耦合天线时，能够根据不同信号的手机设置合适的耦合天线的在保护装 置的对应位置，使得耦合天线能够精确地与无线用户终端上的天线耦合，借此增强了内置 天线的信号强度。由于是耦合天线是内嵌于保护装置之中，用户在使用过程中不会感受到 耦合天线的存在，提高了用户的体验效果。
[0053] 以上对本发明所提供的无线用户终端保护装置进行了详细介绍，本文中应用了具 体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发 明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实 施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限 制。
【主权项】
1. 一种无线用户终端保护装置，其特征在于，所述保护装置包括耦合天线和固定在无 线用户终端上的本体，在所述本体的对应所述无线用户终端的耦合区域处设置有凹槽，在 所述凹槽内可移动地设置有与凹槽配合的拉条，所述拉条中内置有所述耦合天线;所述耦 合天线具有一端头，当所述拉条在所述凹槽内移动时，所述耦合天线的所述端头位于所述 无线用户终端天线的耦合区域内，使得所述耦合天线与所述无线用户终端天线耦合;其中， 所述耦合区域为以所述无线用户终端的天线的馈点为圆心、以所述无线用户终端收、发信 号波长的1/10为半径形成的球体区域。2. 如权利要求1所述的无线用户终端保护装置，其特征在于，所述保护装置适用的所述 无线用户终端为手机、平板电脑或移动数据采集器。3. 如权利要求1所述的无线用户终端保护装置，其特征在于，所述耦合天线的材质为 铜、铜合金、铝或铝合金； 或者为不锈钢镀金或镀镍； 或者为柔性线路板。4. 如权利要求1所述的无线用户终端保护装置，其特征在于，所述耦合天线为长条形、 带孔长条形的片状体。5. 如权利要求1所述的无线用户终端保护装置，其特征在于，所述耦合天线为L型的片 状体，具有一长端和一短端，所述长端位于所述无线用户终端天线的耦合区域内。6. 如权利要求1所述的无线用户终端保护装置，其特征在于，所述耦合天线的长度1为 A/4±5mm，其中，λ为无线用户终端收、发信号的波长。7. 如权利要求1所述的无线用户终端保护装置，其特征在于，所述耦合天线的长度1为 λ/4,其中，λ为无线用户终端收、发信号的波长。8. 如权利要求1所述的无线用户终端保护装置，其特征在于，所述凹槽垂直于本体的下 边沿。9. 如权利要求1-8任一所述的无线用户终端保护装置，其特征在于，所述保护装置为所 述无线用户终端的保护壳或保护套。
【文档编号】H04B1/3888GK105914451SQ201610286359
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】袁道喜, 吴府叡, 施安龙
【申请人】深圳市联合东创科技有限公司