专利名称：细长形个人通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有天线分集(diversity)装置的细长形个人通信设备，诸如笔状无线电话。
随着电子元件小型化程度的提高，使得制造各种小型通信设备变为可能。这种设备的一个例子是诸如美国专利4969180中所公开的笔状无线电话。在这种设备的设计中主要关注的是提供一种有效的天线装置，该天线装置在该设备的典型使用环境中能提供良好的性能。
本发明的一个目的是提供一种用于细长形个人通信设备的改进的天线装置。
根据本发明，提供了一种个人通信设备，它包括一个细长基体，其内放置收发电路，其特征在于，该设备还包括位于该基体相对端部的空间上分隔的第一和第二天线，并且收发电路包括一个连接到第一和第二天线的分集单元。
如果将一个传声器安装到第一天线上而将一个扬声器安装到第二天线上，这些天线提供传声器和扬声器与收发电路之间的电连接，那么就可获得进一步的优点。这种设置便于获得传声器和扬声器之间的最佳距离。另外，如果设计天线时考虑到传声器和扬声器的电效应，则可以实现一种更紧凑的形式。
以下参照附图举例说明本发明的实施例，附图中
图1是一种个人通信设备的方框示意图；图2是根据本发明制造的一种个人通信设备的示意图；图3是一个曲线图，它显示出两个点处的电场幅度的自相关函数|p|2随这些点的波长分隔(参数)x/λ的变化；图4是具有集成传声器的螺旋形天线的示意图。
在附图中，同样的标号用来指示相对应的特征。
图1为具有天线分集装置的个人通信设备100的方框示意图。这个特定例子是基于一种GSM(全球移动通信系统)蜂窝式电话，但类似的原理适用于其它蜂窝式电话标准和其它个人通信设备，例如双向无线电设备。
首先来考虑工作于语音电话呼叫的电路的接收器部分。两个空间分隔的天线102A、102B接收来自一个远端基站的信号，这些信号通过一个分集单元104处理，以产生单射频(RF)信号。按照其最简单的形式，分集单元104选择两个信号中较强者，但也可代之以使用其它公知的复合方法。RF信号随后传递到RF收发模块108，该模块将RF信号降频为较低的中频(IF)。
IF信号传递到中频模块(IF)110，该模块将IF信号降频为基带信号。这个信号随后传递到基带处理模块(BB)112。该模块执行多个任务，包括语音译码、信道译码和去交联。所接收的声频信号被转换回模拟信号，以便在扬声器116或其它合适的输出装置上再现。
现在考虑该电路的发送(传输)端。音频信号由传声器114或其它合适的输入装置接收，并传递到基带处理模块112，在此它们被转换成数字形式。基带处理模块112随后对这些语音进行编码，并执行信道编码和交联，以减少所接收的比特差错率。所得到的发送信号被调制，并传递到IF模块110。在此，基带信号升频为IF频率。
该IF信号传递到RF收发模块108，在此它被混频为RF发送频率，并且由功率放大器(PA)106放大到所需功率。该信号然后传递到分集单元104，以便通过一个或两个天线102发送。
一个小型的个人通信设备包括一个细长基体，例如笔状基体。图2是这种设备的一个实施例的示意图，这种设备可以是无线电话。设备200包括一个细长基体202，它有一个夹子204，夹子204可用于将设备200在不用时别在夹克衫或其它衣物上。第一和第二天线102A、102B安装在该细长基体的相对端部。一个优选实施例使用了螺旋形天线102。个人通信设备电路的大部分放在细长基体202内，包括一个连接到第一和第二天线102的分集单元104。传声器114和扬声器116位于基体202中开孔的后面。还设有一个显示器206和用来控制设备200的装置208，例如，多个操作按钮210。
从具有两个天线的分集装置中获得有效的性能改进的条件是，每个天线所接收的场强实质上是不相关的。因此，如果多径(mulfipath)干扰引起第一天线102A处于零位(无效)时，第二天线就有可能接收到好的信号，反之亦然。
在贝尔系统技术杂志(Bell Systems Technical Journal)，第47卷第6期，957页到1000页，R.J.Clarke发表的文章“无线电移动接收统计理论”中，对处在移动无线电环境的场的空间相关性进行了研究。在设备200保持大致垂直的正常使用状态下，第一和第二螺旋形天线102A、102B接收电场的垂直成分。图3是一个曲线图，它显示出电场幅度的自相关(变量)|ρ|2随两个天线的按波长(λ)测量的分隔(参数)x的变化。
通常认为当|ρ|2低于0.5时，就可获得良好的分集工作。从图3可看出这需要天线至少分隔0.2λ。这对应于在925MHz的GSM中心频率处的6.5cm的分隔和在大约2050MHz的UMTS(通用移动电信系统)中心频率处的3.0cm的分隔。这样的分隔很容易在诸如图2所示的笔状或其它细长形设备中实现，可确保第一和第二天线102A、102B之间的相关性是低的并且分集性能是良好的。因此，这种设备特别适合于分集设置，诸如所显示的那样。此外，细长形设备200适合于以这样的方式拿着天线不会被使用者的手严重地挡住。这样就可确保第一和第二天线102A、102B的平均增益是相似的，这也是良好分集性能的一种要求。
图2中所示细长形设备200的一个方便变型是，将传声器114安装到第一天线102A的与收发电路相连端相对的一端，如图4所示。螺旋形天线102A可由同轴电缆构成，并带有一根连接线402，连接线402将传声器114连接到电缆内导体的一端，内导体的另一端接地。从传声器114引出的第二连接线404在天线102A的顶部连接到电缆上。或者，天线102A可由空心线构成，第一连接线穿过它将传声器连接到地。
在天线102A的底部，来自传声器114的声频信号与由天线102A所接收或传送的RF信号可容易地分离。一根共用连接线406位于天线底部同轴电缆(或空心线型天线)的外面。用这种连接，来自传声器的声频信号通过一个低通滤波器(在此表示为单个电感器408)连接到声频输出(端子)410，而RF信号通过一个高通滤波器(在此表示为单个电容器412)连接到RF输出(端子)414。
也可考虑其它可能的连接。例如，从传声器114引出的两根连接线可以穿过一个空心线型天线，从而免除了对一个滤波器的需求。或者，连接线可以通过螺旋形天线102A的中心来放置，使得天线可由实心线构成。
将传声器114定位在天线102A顶部的一个特殊优点在于，传声器外壳提供了顶部载荷(增加了辐射电阻并减少了容抗)，从而可使用较短的天线102A。在天线102A由同轴电缆构成的实施例中，如果传声器114同样呈现出低的RF阻抗，那么它将在螺旋形天线的顶部提供一个短路。在螺旋内的传输线则是一个短路的短线，它提供了一个感性阻抗，从而降低了天线102A的容抗并可使用更短的天线102A。
或者，与上述变型相结合，扬声器116也可安装到第二天线102B的与收发电路连接端相对的一端。上述传声器114与第一天线102A相结合的方案同样适用于这种变型。
本发明的上述实施例使用了一种螺旋形天线。然而，也可代之以其它类型的物理长度缩短的电天线。这些天线是单极或偶极子天线，它们的物理长度比它们的电长度要短，并且主要接收电场。这种可选择天线的一个例子是曲折线天线。
通过阅读本发明，本领域的普通技术人员可了解其它的变型。这些变型可能涉及其它特征，并且这些特征可用来替换或补充上述已说明的特征，而且这些特征是个人通信设备和其中的部件在设计、制造和使用方面已公知的。尽管在本申请的权利要求中明确表达了一些特定的特征组合，但应当理解的是，本申请的公开范围同样包括在此已披露的任何新的特征或任何新的特征组合，不论它是直接地还是暗含地或是派生地披露的，不论它是否涉及与目前任一权利要求所要求保护的相同发明以及它是否减少了任一或所有与本发明相同的技术主题。本申请人在此指出在本申请或由此衍生的任何进一步的申请的诉讼过程中可以针对这些特征和/或特征组合确定新的权利要求。
在本说明书和权利要求书中，用在元件前面的词“一个”不排除会存在多个这种元件的情况。此外，词汇“包括”不排除存在其它没有列入的元件或步骤。
本发明适用于无线电通信系统(例如GSM)范围内所用的多种设备。
权利要求
1．一种个人通信设备，包括一个细长基体，基体内设置收发电路，其特征在于该设备还包括位于基体相对端部的、在空间上分隔的第一和第二天线，并且收发电路包括一个连接到第一和第二天线的分集单元。
2．根据权利要求1的设备，其特征在于每个天线是一个物理长度缩短的电天线。
3．根据权利要求2的设备，其特征在于每个天线是一个螺旋形天线。
4．根据权利要求2或3的设备，其特征在于还包括一个传声器，第一天线包括第一和第二端部，第一端部连接到收发电路，第二端部连接到传声器。
5．根据权利要求2或3的设备，其特征在于还包括一个扬声器，第二天线包括第一和第二端部，第一端部连接到收发电路，第二端部连接到扬声器。
6．根据权利要求2或3的设备，其特征在于还包括一个传声器和一个扬声器，第一天线包括第一和第二端部，第一端部连接到收发电路，第二端部连接到传声器，并且第二天线包括第一和第二端部，第一端部连接到收发电路，第二端部连接到扬声器。
7．根据权利要求4、5或6的设备，其特征在于至少第一和第二天线中的一个是由同轴电缆构成的，该同轴电缆在传声器或扬声器与收发电路之间提供了电连接。
8．根据权利要求4、5或6的设备，其特征在于至少第一和第二天线中的一个是由空心线构成的，并且传声器或扬声器与收发电路之间的第一电连接是由该空心线提供的，而传声器或扬声器与收发电路之间的第二电连接是由空心线所围绕的一个导体来提供的。
9．根据权利要求8的设备，其特征在于传声器或扬声器在射频时具有低的阻抗，从而使形成相应天线的同轴电缆起到一个电感性短线的作用。
10．根据权利要求4-9中任一权利要求的设备，其特征在于传声器或扬声器为相应的天线提供了顶部载荷。
全文摘要
一种个人通信设备,包括含有天线分集装置的细长基体(202),其第一和第二天线(102A,102B)位于基体相对端部。在一实施例中,传声器(114)位于一个天线(102A)顶端,扬声器(116)位于另一天线(102B)顶端。传声器和扬声器充当其相应天线的顶部载荷,从而可使用较短天线。天线可由同轴电缆构成,使之可在基体内的传声器或扬声器与收发电路之间提供电连接。通过将传声器或扬声器设置为在射频时具有低阻抗,同轴电缆起到了电感性短线的作用并使得天线进一步变短。
文档编号H04B1/38GK1320291SQ00801743
公开日2001年10月31日 申请日期2000年8月3日 优先权日1999年8月20日
发明者K·R·博伊勒 申请人:皇家菲利浦电子有限公司