帶有被屏蔽的發射天線的可攜式電話機的製作方法
2023-06-01 21:10:56
專利名稱：帶有被屏蔽的發射天線的可攜式電話機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及射頻通信裝置，特別涉及一種使輻射能量遠離電話機使用者頭部的可攜式電話機。
蜂窩式電話機和無繩電話機統稱「可攜式電話機」，它們正得到越來越廣泛地使用。近年來，人們開始關注因長期接受可攜式電話機輻射能量而對人體健康造成的影響。蜂窩式電話機以及無繩電話機都工作在微波範圍，即以VHF頻率與基站聯繫，然後由基站再通過電信網絡將通信信號發送給受話方。這種電話機通過發射天線向各個方向發送能量。由於這種天線非常接近使用者的頭部，所以在與基站聯繫的過程中，會使相當部分的輻射能量穿過使用者頭部。據估計，使用者頭部吸收的輻射能量高達總輻射能量的50％之多。蜂窩式電話機的平均輻射功率為600毫瓦，因此，比如超過20分鐘的長時間通話，會在使用者頭部聚積720焦爾以上的能量。這些能量足以使17克水升溫10度。
蜂窩式電話機的輻射頻率高達1．8GHz，而無繩電話機的輻射頻率更高達2．4GHz-這非常接近微波爐中水分子的特定頻率(2．45GHz)。基於這一事實，當務之急是使人免受這種有害輻射的影響。儘管醫學界的研究，尚未充分證明這種輻射對人腦的影響程度，但為慎重起見，仍有必要尋找可以使可攜式電話機用戶免受有害輻射威脅的途徑。另一方面，隨著蜂窩式電話機和無繩電話機的迅速普及，為滿足帶寬不斷增加的要求，必然會使用甚至更高的頻率。在這種情況下，保護電話用戶免受有害輻射的危害就顯得愈加重要。
另外，由於人們希望可攜式電話機越來越輕便和越益小型化，因此，在設計上更需要考慮輻射能量的利用效率。如果所述輻射能量不再透過使用者的頭部而向所需的方向傳播，則不僅不再被使用者頭部吸收，還可以使可攜式電話機更有效地集中向一個較寬的角度範圍發射通信信號。
目前，針對可攜式電話機這種輻射推出了多種屏蔽裝置，諸如美國專利US 5，367，309；US 5，373，304；US 5，444，866；US 5，525，988；US5，541，609；US 5，507，012；US 5，550，552；US 5，564，085；US 5，613，221；US 5，657，386；US 5，666，125；US 5，694，137；US 5，726，383；US 5，777，586；US 5，787，340和US 5，826，201中都有關於這樣的裝置的揭示。
在一項專利號為US 5，530，919的美國專利中特別提出了與本實用新型頗為接近的方案，該文指出如蜂窩式電話機的發射天線會向人的頭部輻射能量，為此，在機內的電路板上安裝一接地電極層，可以有效地削弱所述這種輻射。具體地說，是在電路板上安裝一個微型天線作為發射天線，而在電路板的另一面裝要一個覆蓋整個天線區域的接地電極層。這種裝置只能在一定程度上削弱對使用者有害的電磁波輻射，但仍不盡人意。
本實用新型的目的在於提出一種能有效屏蔽電磁波輻射，使可攜式電話機用戶免受發射天線的輻射能量照射，提高輻射能量利用率的可攜式電話機。
上述發明目的是以如下方式實現的。一種可攜式電話機，包括機殼、安裝在機殼內的射頻發射機和與該發射機耦合的射頻天線；在機殼內，於天線與可攜式電話機使用者之間設置一接地金屬屏蔽板，其中，所述接地金屬屏蔽板與射頻發射天線的輻射元件有一定間隔，該間隔為所述射頻發射天線輻射電磁波的四分之一有效波長。
採用本實用新型的可攜式電話機能夠有效地屏蔽輻射天線發射的電磁波對人體，特別是對使用者頭部的輻照，並能使該天線輻射的電磁波能量向著較寬的所需方向發射，從而提高輻射能量的利用率，有助於進一步提高通信質量。
通過以下參照附圖詳細描述本實用新型的具體實施例，將使本領域的技術人員更清晰地理解本實用新型。其中
圖1表示本實用新型可攜式電話機的結構示意圖；圖2a，2b和2c分別表示沿圖1中X-X線所取截面的幾種具體實施例的示意圖3表示本實用新型另一實施例採用雙平面陣列發射天線的示意圖；圖4是說明本實用新型又一實施例的局部剖視圖。
在以下的說明中，為使本領域普通技術人員能更透徹地理解本實用新型，通過列舉實施例的方式說明本實用新型可攜式電話機的具體細節，但這並非出於限定的目的。對於本領域的普通技術人員來說，除了這些實施例的細節外，還可以其他實施方式實現本實用新型。另一方面，為使描述簡明扼要，這裡將不詳細敘述那些眾所周知的內容。
圖1示出按照本實用新型構成的可攜式電話機。射頻發射天線12被安裝在所述可攜式電話機的機殼10內。本實施例中，射頻發射天線12為單偶極天線。為進一步提供電話機全方向接收的能力，還可在機殼10上安裝與所述射頻發射天線12耦接的外置分體天線20，提高所述機內射頻發射天線12的發射和接收能力。
機殼10內，將接地金屬屏蔽板14插裝在射頻發射天線12與使用者頭部16之間，接地金屬屏蔽板14反射所述射頻發射天線12向著使用者頭部輻射的能量。
如上所述，為了最大程度地反射射頻發射天線輻射能量對使用者的照射，盡力提高屏蔽效果，射頻發射天線12與接地金屬屏蔽板14之間的間隔為射頻發射天線發射電磁波信號的1/4有效波長，另一方面，為滿足用戶對電話機整體小型化的需求，還在射頻發射天線12與接地金屬屏蔽板14之間設置一層介電材料18。介電材料是由電偶極子組成的材料，電偶極子會在外部電磁波的影響下振動並再輻射電磁波。最後的實際效果是使射頻發射天線12輻射電磁波的波長按所述介電材料的介電常數的平方根減小。例如，對於介電常數100的介電材料而言，在包含這種介電材料空間內的有效電磁波波長是空氣中同一電磁波波長的1/10。這樣，就更容易實現有關1/4介質內有效電磁波長的間隔要求。例如，如果可攜式電話機的射頻發射天線發射的電磁波信號頻率為1GHz，在空氣中這種電磁波信號的1/4波長為7．5cm，同一電磁波信號在包含上述介電材料空間內的1/4有效波長將為0．75cm。這樣，在傳統的可攜式電話機中就比較容易滿足這種間距的要求，保證了整機小型化的實現。
適用的介電材料包括多種物質，如陶瓷、雲母或聚酯薄膜。所採用的物質應儘可能輕，這樣就不會增加蜂窩式電話機或無繩電話機的重量。
為使射頻發射天線12輻射的電磁波能被反射到更寬的分散區域，最好不把接地金屬屏蔽板14設計成平面形狀。與平面發射天線和單偶極天線相比，彎曲的表面可將電磁輻射能量從單偶極天線反射到更寬的區域。圖2a至2c具體表示出接地金屬屏蔽板14的幾種彎曲形狀。其中圖2a表示為曲面形狀；圖2b表示為摺疊面形狀；圖2c表示為波狀面形狀。其中波狀面可以產生許多影像偶極子，從而提供寬闊的輻射圖。這種波紋的具體形狀和尺寸並不重要，最終目標就是要將反射的輻射分散到儘可能寬的區域。波紋的尺寸最好與射頻發射天線12的間距可以相比或更小些。
可在機殼10的外部靠近使用者的一側裝設輻射監測器22。輻射監測器22可直觀地顯示出輻射到監測器上的能量，也就相當於輻射到使用者頭部的能量。
眾所周知，信號頻率越高，發射天線的實際尺寸就越小。在可攜式電話機使用甚高頻發射信號的情況下，實際上可採用由多個輻射元件組成的相位陣列天線。這樣就能以數字方式控制每個天線元件的振幅和相位，產生所希望的輻射圖。圖3表示的另一實施例中，可攜式電話機10內的射頻發射天線12由雙平面陣列輻射元件32和34組成。該雙平面陣列的問隔約為1/2電磁波有效波長。這種天線能將輻射圖控制為更集中地沿向前方向傳播能量，從而避開用者的頭部。這可進一步為使用者頭部提供更明顯的保護。另外，還可使發射的電磁波能量直接指向蜂窩式電話的網絡臺站或無繩電話機的基站。接收時，可以掃描所述天線圖，以尋查最強的信號；發射時，可以最大限度地沿對方站的方向發射能量。對於信號更具方向性的高頻率來說，這種能力特別有用。
作為進一步的改進，還可將所述射頻發射天線12安裝在一個比如電池組之類的附件內。現在市場上的大多數蜂窩式電話機都有外部天線插孔，通常由一個可取下的橡皮索環蓋住。用這個插孔自動斷開電話機的內置射頻發射天線，可以很方便地將外部天線連接到電話的發射機。
圖4表示可攜式電話機40被裝在柔性護套42中，護套42可由通常廣泛適用於蜂窩式電話機的皮革或織物製成。護套42內裝有射頻發射天線44，它由一層介電材料48與接地金屬屏蔽層46有一定間隔。射頻發射天線44與接地金屬屏蔽層46之間的間隔為發射頻率的1/4有效波長。本實施例中的接地金屬屏蔽層46是一個靠近護套42內表面的薄的可彎曲銅網。另外，也可將所述接地金屬屏蔽層46裝設在電話機機殼40的背面。可以理解，由於射頻發射天線44位於電話機機殼40背面，並由接地金屬屏蔽層46屏蔽，因此，射頻發射天線44輻射的能量會進一步被偏離開使用者的頭部。
在這一實施例中，被安置在護套42內的射頻發射天線44與連接器50電耦合，該連接器50可與電話機機殼40上的插孔52配對。如上所述，射頻發射天線44可以兼作發射和接收兩種用途；還可裝設與所述射頻發射天線44耦接的外置分體天線。
本領域的普通技術人員可以理解，可按其它特定形式實施上述實用新型，而不偏離上述本質和基本特徵。因此，應能理解，本實用新型並不限於上述說明性的實施例細節。
權利要求1．一種可攜式電話機，包括機殼、安裝在機殼內的射頻發射機和與該發射機耦合的射頻天線；在機殼內，於天線與可攜式電話機使用者之間設置一接地金屬屏蔽板，其特徵在於，所述接地金屬屏蔽板與射頻發射天線的輻射元件有一定間隔，該間隔為所述天線輻射電磁波的四分之一有效波長。
2．根據權利要求1所述的電話機，其特徵在於所述射頻發射天線(12)為單偶極天線。
3．根據權利要求1或2所述的電話機，其特徵在於在所述射頻發射天線(12)與接地金屬屏蔽板(14)之間設置一層介電材料(18)。
4．根據權利要求3所述的電話機，其特徵在於所述介電材料(18)包括陶瓷、雲母或聚酯薄膜。
5．根據權利要求1所述的電話機，其特徵在於所述接地金屬屏蔽板(14)成曲面形狀。
6．根據權利要求1所述的電話機，其特徵在於所述接地金屬屏蔽板(14)成摺疊面形狀。
7．根據權利要求1所述的電話機，其特徵在於所述接地金屬屏蔽板(14)成波狀面形狀。
8．根據權利要求1所述的電話機，其特徵在於在所述機殼(10)外部靠近使用者一側裝有輻射監測器(22)。
9．根據權利要求1所述的電話機，其特徵在於所述射頻發射天線(12)由雙平面陣列輻射元件(32，34)組成。
10．根據權利要求9所述的電話機，其特徵在於所述雙平面陣列輻射元件(32，34)的間隔等於1/2有效電磁波長。
11．根據權利要求1所述的電話機，其特徵在於所述射頻發射天線(44)、接地金屬屏蔽層(46)及其間的介電材料(48)被安置在護套(42)內。
12．根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於所述接地金屬屏蔽層(46)為一金屬網。
13．根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於被安置在護套(42)內的射頻發射天線(44)與連接器(50)電耦合，該連接器(50)與電話機機殼(40)上的插孔(52)配對。
14．根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於還包括在所述機殼(10)上安裝與所述射頻發射天線(12)耦接的外置分體天線(20)。
專利摘要一種可攜式電話機,包括機殼、安裝在機殼內的射頻發射機和射頻天線;在機殼內,於天線與可攜式電話機使用者之間設置一接地金屬屏蔽板。所述接地金屬屏蔽板與射頻發射天線的輻射元件的間隔為所述天線輻射電磁波的四分之一有效波長。本可攜式電話機能夠有效地屏蔽射頻輻射天線發射的電磁波對使用者頭部的輻照,並能使射頻天線輻射的電磁波能量集中向著較寬的所需方向發射,從而提高輻射能量的利用率。
文檔編號H05K9/00GK2415465SQ0020142
公開日2001年1月17日 申請日期2000年2月1日 優先權日1999年2月1日
發明者黃耀輝 申請人:黃耀輝