能接收多頻段信號的可攜式無線電設備的製作方法

2023-12-02 06:51:16 1

專利名稱：能接收多頻段信號的可攜式無線電設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及可攜式無線電設備，特別涉及其中使用多個不同頻段的可攜式無線電設備，並且在被拉伸和回縮到機殼之間，杆狀天線在性能上不存在差別。


圖1表示普通類型的可攜式無線電設備。圖1表示的天線部分地安裝在可攜式無線電設備10的主體內，一塊印刷板2安裝在該主體1內。除此發送和接收電路(未示)以外，用於發送和接收的鞭狀天線3附著在該印刷板2上。該鞭狀天線3能拉伸或回縮，並且當不使用該可攜式無線電設備10時可以放在主體1中。當攜帶該可攜式無線電設備10時，該鞭狀天線3是放置在主體1中，並且只有當發送/接收傳輸信號時，它才伸出主體1並被拉伸。因此，當不使用該可攜式無線電設備10時才可縮減從鞭狀天線3的主體突出來的部分，使該可攜式無線電設備具有優良的可攜帶性。然而，由於該可攜式在無線電設備10接近人耳，鞭狀天線3的增益將因人體效應而受到損壞。因此當該鞭狀天線接收弱信號時，會話質量可能下降。這樣，如果該鞭狀天線3用在其被拉伸到最大長度的狀態，以增加其增益，則可以獲得滿意的會話質量。
圖1表示鞭狀天線3是回縮狀態的，並全部放置在主體1中。在機殼4中的一個饋電部分通過匹配電路5連接到鞭狀天線3，和一個發射機-接收機9連接到該匹配電路5。同時，當鞭狀天線3拉伸時，拉伸部分6中的饋電部分類似於在機殼4中的饋電部分的情況通過匹配電路5連接到鞭狀天線3。如上所述，在該天線處拉伸狀態和在機殼中兩者，通常使用該公共匹配電路5。因此，確定該鞭狀天線3的結構和尺寸使得該類型可攜式無線電設備10的獨立天線的阻抗Zin無論在拉伸狀態還是在機殼中基本相等，並且在此兩種狀態將無障礙地起動發送和接收消息。
然而，目前已使用具有多頻段的多頻段可攜式無線電設備。這樣，如果如上所述的能夠拉伸並放置在機殼中的天線用在多頻段可攜式無線電設備中，則該多頻段可攜式無線電設備將具有良好的可攜帶性和可獲得良好的會話質量。
圖2A是在這樣一種情況下的史密斯(Smith)圓圖，即一個匹配電路的一個值包括在一個杆狀的或線性天線即一個鞭狀天線的阻抗特性的一個計算值中，而圖2B表示反射損耗(RL)的特性。圖3A是在這樣一種情況下的史密斯圓圖，即與在鞭狀天線情況下的匹配電路相同的匹配電路的一個值包括在計算一個螺旋天線的阻抗特性中，而圖3B表示反射損耗(RL)的特性。希望在圖2B和3B中表示的反射損耗(RL)的特性在使用的頻段(對於這些情況是在800MHz頻段和1.6GHz頻段內)內具有落在負方向的特性中。
如從圖3A和3B明白，螺旋天線在800MHz和1.6GHz兩個頻段是匹配的。同時，如圖2A和2B所示，鞭狀天線在800MHz匹配，同時表示出比螺旋天線有更滿意的特性，但是，該鞭狀天線難以在1.6GHz頻段匹配。原因在於雖然在800MHz頻段在鞭狀天線放置在機殼中時的阻抗與在該鞭狀天線是被拉伸出來時的阻抗基本相一致，然而在1.6GHz頻段當鞭狀天線放置在機殼中和當其是被拉伸出來時兩者之間的差異是大的。
如圖3A和3B中所示的，對於使用螺旋天線的情況，能在800MHz頻段和1.6GHz頻段兩頻段進行阻抗匹配，但是，對於800MHz頻段，與鞭狀天線相比其特性是低品質的，因此出現增益變壞現象。對於該螺旋天線，因為按結構，螺旋部分的直徑是大的，所以很困難將整個天線裝入到主體1中，這樣就存在著關於設計該主體的限制。由此建議當鞭狀天線拉伸時獲求一個匹配電路用於實施滿足特性的鞭狀天線的特性，而當該鞭狀天線裝入到一個天線中時提供在高頻頻段良好的螺旋天線的性能。
然而，在普通類型的可攜式無線電設備中，對於多頻段，當該鞭狀天線被拉伸和裝入在機殼中時，很難使阻抗特性相等。這樣，允許某種程度的失配，增益損失不可避免，由此可引起接收靈敏度下降甚至中斷通信。
一種檢測一個天線是處於拉伸狀態還是處於裝入在機殼中，同時按檢測結果和使用的頻段改變匹配電路的狀態的方法是可行的。但是，這種電路配置複雜，匹配電路的部件數量大，可靠的安裝空間困難，和成本增加。還因開關電路引起損耗。
當解決上述問題，本發明的一種可攜式無線電設備包括第一接收電路，其接收第一頻段中的第一信號，和第二接收電路，其接收第二頻段中的第二信號。該可攜式無線電設備還包括第一天線，用於發送在該第一頻段中的第三信號。該第一天線可裝入在該可攜式無線電設備的主體中，並且當拉伸時變成杆狀。該可攜式無線電設備還包括第二天線，用於發送在該第二頻段中的第四信號，並配置在該使用的可攜式無線電設備的主體的內部。該可攜式無線電設備還包括第一匹配電路，連接到該第一天線，和第二匹配電路，連接到該第二天線，並與第一匹配電路不同。該可攜式無線電設備可進一步包括一個開關電路，其在第一匹配電路和第二匹配電路之間轉換。該開關電路最好基於接收的信號進行轉換。第一天線放置在主體中耳機附近。第一匹配電路也可放置在主體中耳機的附近。第一天線是一個鞭狀天線。第二天線安裝在可攜式無線電設備本身中。第二天線安裝在該可攜式無線電設備中的一個麥克風的附近。第二匹配電路還可配置在該可攜式無線電設備中的一個麥克風附近。第二天線是平面平行天線，螺旋天線，微帶線型，加載型，螺旋型，倒L型，頂部加載型或介質塗敷型天線之任何一個。該可攜式無線電設備最好是一種可攜式電話。
按本發明，第一天線用於第一頻段，而多數第一天線是裝入在該可攜式無線電設備的主體的機殼中。第一天線拉伸時成杆狀。第二天線用於第二頻段，其可高於第一頻段。當使用可攜式無線電設備時第二天線配置在該可攜式無線電設備的主體內偏離人體一部分的地方。只要一個天線僅在一個頻段匹配，則可實現使用多個頻段的可攜式無線電設備。其中將實現對在任一頻段獲得高增益的最佳匹配，並且對於第一天線，當其處於拉伸狀態還是裝入在機殼中都能達到匹配。
圖4示意地表示按本發明的可攜式無線電設備。對該可攜式無線電設備，下面將描述對應於雙波段系統的可攜式無線電設備。
一印刷板11配置在可攜式無線電設備100的主體1中(一鍵盤，一液晶顯示器，功能鍵，一麥克風，一接收機未示出)。在該印刷板11上提供了一發射/接收電路12，匹配電路13，14，用於轉換這些匹配電路的開關15，用於在低頻段(在該情況為800MHz頻段)通信的第一天線16和用於在高頻段(在該情況為1.6GHz頻段)通信的第二天線17。
該匹配電路13連接到第一天線16，該匹配電路14連接到第二天線17和開關15連接到這些匹配電路13、14。在第一天線16，第二天線17和發射/接收電路12之中間的阻抗通過匹配電路13、14來匹配。匹配電路13僅對第一天線16唯一的800MHz頻段匹配，而匹配電路14僅對第二天線17唯一的1600MHz頻段匹配。因此，對第一天線，當其拉伸和其收縮時，可獲得高增益。
例如，對第一天線16，鞭狀天線是適宜的。或者可使用一種杆狀天線，該杆狀天線具有這樣的結構，即僅在該端提供一個螺旋部分，並且整體地能夠拉伸/裝入在機殼中。對第二天線17，可利用平面平行型(一倒F型，一微帶天線等等)一加載型，一螺旋型，一例L型，一頂加載型和一介質塗敷型。然而，由於第二天線完全安裝在主體1中，這種類型性能是良好的，是緊湊的並且不要求大的空間。
如上所述，通過使用可拉伸和裝入機殼中(多級型的或僅是整個可拉入的結構)的鞭狀天線用作第一天線16和裝入主體1的第二天線這兩個天線，任何頻段可以按最好的狀態匹配。這能夠使用多個不同的頻段。因為使用可以裝入機殼中和拉伸的鞭狀天線作為第一天線16，該第一天線具有與普通類型相同的外觀。這樣，用戶不會感到不協調的感覺而在主體中安裝的空間類似於傳統類型的安裝空間。因為第二天線17的頻段較高，可以減小第二天線的尺寸並且它剛好裝配在安裝空間內側中而且不妨礙其它部件的安裝。
該第一天線配置在主體1的上部而且在主體1的右側或左側。當它裝入機殼時，僅端部從主體1中露出而最普遍的方法是用手指通過拉出端部而從主體1露出。在第一天線16安置在接收機的頂部的情況，當第一天線拉伸時，其能與人體(頭部)分開並且當使用第一天線時，它也毫無妨礙。對於第一天線16，當第一天線裝入機殼時和當其拉伸時，饋電裝置形成在不同的部分，在裝入時形成裝入的饋電裝置18而在拉伸時形成拉伸的饋電裝置19。
第二天線17配置在主體1中麥克風(未示出)附近。在它的安裝位置，因為用用戶手緊握的可攜式無線電設備100的位置等同於可攜式無線電設備高度的中心，第二天線與手不重疊(不接近)。因此，用戶的手不影響第二天線並且為此獲得高增益。
圖5表示按本發明的一個實施例的可攜式無線電設備100的簡略配置。如關於圖4所述，在主體1中，裝有匹配電路13、14，開關15和發射/接收電路12。該發射/接收電路12備有一控制電路21，其控制整個可攜式無線電設備。接收電路22連接到控制電路21和開關15用於放大和解調由天線16或17接收的信號。發射電路23連接到控制電路21和開關15，並且產生一個預定頻率的發送功率和將其輸出到天線16或17。
在圖5所示的配置中，控制電路21轉換天線16和17。在接收電路22中接收一個由可攜式無線電設備100的合伙人發送的與分配頻段相關的信號並且傳到控制電路21。控制電路21按照來自接收電路22的與分配頻段相關的信號來控制開關15，並選擇第一和第二天線16和17的指定的一個。
圖6表示在可攜式無線電設備100和人體(用戶)30之間有關位置。當使用可攜式無線電設備時，可攜式無線電設備100的上部接觸頭31的任何一個耳朵而可攜式無線電設備100由用戶緊握，以便在嘴和麥克風之間形成一間隔L。因此第二天線與人體30(或頭31)分開而電磁信號對人體30幾乎沒有影響。當使用可攜式無線電設備時，伸出的第一天線16通常沿著用戶臉的輪廓斜置並且整個可攜式無線電設備100自然地沿頭31斜置。因此，第一天線16的上端完全與頭31分開，而且電磁波對人體30幾乎沒有影響。
如上所述，按該實施例，當在第一天線16和第二天線17之間共享兩個頻段時，可以獲得多頻段可攜式無線電設備，其中兩個頻段可設置為最佳匹配狀態。此外，如果承擔較高頻段的第二天線17可以是較小的尺寸，即使第二天線裝在主體1中也不影響主體1中的安裝容積。特別地，通過安裝第二天線17靠近麥克風，在人體(具體地，頭部)和第二天線之間形成一預定的距離，能實現在其中要求在兩頻段獲得高增益的匹配。特別地，對第一天線16，當其裝入機殼中和拉伸時，能實現匹配。
在該實施例中，該可攜式無線電設備100是一行動電話；然而其可應用到所有使用多個不同頻段的可攜式無線電設備和本發明還可應用到運行的無線電設備，各種移動無線電設備和個人手持電話系統(PHS)。
很明顯，鑑於以上教導本發明很多的附加修改和變化是可能的。因此應當理解的是在所附權利要求的範圍內，可以實踐本發明而不是如在這裡具體地所描述的。
權利要求
1.一個可攜式無線電設備包括一個第一接收電路，接收在第一頻段內的第一信號；一個第二接收電路，接收在第二頻段內的第二信號；一個第一天線，用來在所述第一頻段內發射一第三信號，其中所述第一天線部分是安裝在所述可攜式無線電設備中，而且當所述第一天線拉伸時，其成為杆形；和一個第二天線，用來在所述第二頻段發射第四信號，並且配置在所述可攜式無線電設備的部分中。
2.如權利要求1的可攜式無線電設備，還包括一個第一匹配電路，連接到所述第一天線；和一個第二匹配電路，連接到所述第二天線。
3.如權利要求2的可攜式無線電設備，還包括一個開關電路，在所述第一匹配電路和所述第二匹配電路之間轉換。
4.如權利要求3的可攜式無線電設備，其中所述的開關電路是基於所接收的信號進行轉換。
5.如權利要求4的可攜式無線電設備，其中所述第一天線安裝在主體耳機附近。
6.如權利要求5的可攜式無線電設備，其中所述第一匹配電路也安裝在主體耳機附近。
7.如權利要求6的可攜式無線電設備，其中所述第一天線是鞭狀天線。
8.如權利要求2的可攜式無線電設備，其中所述第二天線是安裝在所述可攜式無線電設備自身內。
9.如權利要求8的可攜式無線電設備，其中所述第二天線配置在所述可攜式無線電設備的麥克風附近。
10.如權利要求9的可攜式無線電設備，其中所述第二匹配電路也配置在所述可攜式無線電設備的所述麥克風的附近。
11.如權利要求10的可攜式無線電設備，其中第二天線是平面平行天線，螺旋天線，微帶型，加載型，螺旋型，倒L型，頂加載型或一個介質塗敷型天線中之任一個。
12.如權利要求1的可攜式無線電設備，其中所述可攜式無線電設備是可攜式電話。
13.如權利要求1的可攜式無線電設備，其中所述第二頻段是高於所述第一頻段。
14.如權利要求2的可攜式無線電設備，其中所述第二匹配電路具有不同於所述第一匹配電路的匹配特性。
15.如權利要求3的可攜式無線電設備，還包括一個控制電路，其控制所述的開關電路。
全文摘要
一個使用多頻段於通信的可攜式無線電設備備有能拉伸或回縮的杆狀第一天線。配備了用於第二頻段的一第二天線。該第一天線在一個頻段中通過一個匹配電路被單獨地匹配，當該第一天線被安放並當它被拉伸時可以對它進行匹配。
文檔編號H01Q5/00GK1405983SQ0214297
公開日2003年3月26日 申請日期2002年9月13日 優先權日2001年9月13日
發明者中村真也 申請人:日本電氣株式會社