專利名稱：具有全球定位系統(tǒng)天線的便攜式通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及具有翻蓋式外觀的便攜式通信設(shè)備，并且更具體地，涉及用于具有全球定位系統(tǒng)(GPS)功能的便攜式翻蓋式通信設(shè)備的天線。
背景技術(shù)：
便攜式通信設(shè)備，諸如蜂窩電話演變?yōu)閿?shù)種不同的外觀。一個常見的外觀是翻蓋式電話，其具有基座部分(有時被稱為下蓋部分)，該基座部分通過一個或多個鉸鏈耦合到上蓋部分。用于該通信設(shè)備的天線可以是鞭狀天線(whip antenna)或柱狀天線(stubby antenna)，并且典型地位于基座部分頂部。但是，在翻蓋式外觀的電話上使用時，為了充分滿足正常通信需要，鞭狀天線和柱狀天線具有在GPS頻率處強(qiáng)烈指向下的圖型。當(dāng)該便攜式通信設(shè)備中包括全球定位系統(tǒng)(GPS)功能時，GPS通信受到強(qiáng)烈向下的天線圖型的妨礙。
因此，需要一種用于GPS通信的天線，其具有指向上的天線圖型。而且，通過隨后的對本發(fā)明的詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求，結(jié)合附圖和該發(fā)明背景，本發(fā)明的其他理想特征和特性將變得顯而易見。
附圖簡述下面將結(jié)合附圖描述本發(fā)明，在附圖中相似的數(shù)字表示相似的元件，并且
圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的便攜式通信設(shè)備的框圖；圖2是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的天線的便攜式通信設(shè)備的示圖；圖3是傳統(tǒng)的柱狀天線的輻射圖型的模擬；圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的天線輻射圖型的模擬；
圖5是根據(jù)第一實(shí)施例的天線輻射圖型的第二模擬；圖6是根據(jù)第一實(shí)施例的天線輻射圖型的第三模擬；圖7是示出了根據(jù)第二實(shí)施例的天線的便攜式通信設(shè)備的示圖；圖8是示出了根據(jù)第三實(shí)施例的鉸鏈組件的便攜式通信設(shè)備的示圖；以及圖9是根據(jù)第三實(shí)施例的天線輻射圖型的模擬。
具體實(shí)施例方式
一種便攜式通信設(shè)備，其配備有在GPS頻率處具有主要向上的天線輻射圖型的天線。該便攜式通信設(shè)備包括殼體，該殼體包括封裝基座部分電路的基座部分和封裝上翻蓋部分電路的上翻蓋部分。上翻蓋部分具有第一側(cè)部、第二側(cè)部、底部和頂部。該便攜式通信設(shè)備還包括耦合到基座部分和上翻蓋部分的鉸鏈組件，用于以可旋轉(zhuǎn)方式將上翻蓋部分耦合到基座部分；和天線元件，其物理耦合到上翻蓋部分的第一側(cè)部，并且電氣耦合到上翻蓋部分電路的地。上翻蓋部分電路的地通過鉸鏈組件的一個側(cè)部電氣連接到基座部分電路的地，該側(cè)鉸鏈組件的該一個側(cè)部位于與上翻蓋部分的第二側(cè)部最接近。
下面的詳細(xì)描述在本質(zhì)上僅是示例性的，并非限制本發(fā)明或者本發(fā)明的應(yīng)用和使用。而且，不受前面的發(fā)明背景或下面的詳細(xì)描述中提出的任何理論的約束。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的便攜式通信設(shè)備100的框圖，諸如蜂窩電話。盡管便攜式通信設(shè)備100被示為蜂窩電話，但是便攜式通信設(shè)備可被實(shí)現(xiàn)為尋呼機(jī)、具有無線連接的膝上型計(jì)算機(jī)、具有無線連接的個人數(shù)字助理、用于自衛(wèi)星接收信號的導(dǎo)航設(shè)備等。便攜式通信設(shè)備100包括第一天線112，用于接收和發(fā)射蜂窩射頻(RF)信號。接收/發(fā)射114開關(guān)按照本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的方式，選擇性地將第一天線112耦合到接收機(jī)電路116和發(fā)射機(jī)電路118。接收機(jī)電路116對RF信號解調(diào)和解碼以得到信息，并且耦合到控制器120，用于向其提供解碼信息，由此根據(jù)便攜式通信設(shè)備100的功能利用該信息。
控制器120還向發(fā)射機(jī)電路118提供信息，用于將信息編碼和調(diào)制為RF信號，用于自天線112發(fā)射。如本領(lǐng)域中公知的，控制器120典型地耦合到存儲器設(shè)備122和用戶接口124，以執(zhí)行便攜式電子設(shè)備100的功能。功率控制電路126耦合到便攜式通信設(shè)備100的部件，諸如控制器120、接收機(jī)電路116、發(fā)射機(jī)電路118和/或用戶接口124，以向這些部件提供適當(dāng)?shù)牟僮麟妷汉碗娏?。用戶接?24包括麥克風(fēng)128、揚(yáng)聲器130和包括鍵盤的一個或多個按鍵輸入132。用戶接口124還可以包括顯示器134，其可以接受觸摸屏輸入。
根據(jù)第一實(shí)施例，便攜式通信設(shè)備還包括第二天線元件136，該第二天線元件136耦合到全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)138，該接收機(jī)138在控制器120的控制下操作，并且接收來自功率控制電路126的操作電壓和電流。GPS接收機(jī)138對第二天線元件136接收的GPS信號解調(diào)和解碼。GPS信號典型地具有1200至1600MHz的頻率范圍。
圖2示出了具有部分截除的便攜式通信設(shè)備100，其示出了根據(jù)第一實(shí)施例的天線。便攜式通信設(shè)備100包括殼體，該殼體具有用于封裝基座部分電路241的基座部分240和用于封裝上翻蓋部分電路243的上翻蓋部分242?；糠?40具有安裝于其中的麥克風(fēng)228和安裝于其上的多個按鍵232。上翻蓋部分242具有安裝于其上的揚(yáng)聲器230和顯示器234。第一天線元件212是外部柱狀天線或鞭狀天線，用于發(fā)射和接收蜂窩電話信號，并且安裝在基座部分240上?？商鎿Q地，第一天線元件可以是內(nèi)部天線。鉸鏈組件244包括多個鉸鏈，諸如鉸鏈接頭(hinge knuckles)245和246，并且以可旋轉(zhuǎn)方式將殼體的基座部分240耦合到上翻蓋部分242。
根據(jù)第一實(shí)施例，第二天線元件236，例如GPS天線，是單極天線，諸如倒F天線，并且物理耦合到殼體的上翻蓋部分242的第一側(cè)部248。上翻蓋部分進(jìn)一步由與第一側(cè)部248相對的第二側(cè)部250以及頂部252和底部254限定。上翻蓋部分電路243形成了第一接地平面，并且第二天線元件236電氣耦合到第一接地平面。而且，根據(jù)第一實(shí)施例，上翻蓋部分電路243的第一接地平面通過鉸鏈接頭246連接到基座部分電路241形成的第二接地平面，該鉸鏈接頭沿與上翻蓋部分242的第一和第二側(cè)部248、250正交的第二接地平面的側(cè)部、與上翻蓋部分242的第二側(cè)部250最接近。換言之，鉸鏈接頭246具有在其中形成的接地節(jié)點(diǎn)，其分別耦合到第一接地平面和第二接地平面，即上翻蓋部分電路243的地和基座部分電路241的地。
與第二天線元件236最接近的鉸鏈接頭245是開路的，不提供上翻蓋部分電路243和基座部分電路241之間的電氣耦合。對于該第一實(shí)施例，位于遠(yuǎn)離GPS天線元件236的第二鉸鏈246、連同第一和第二接地平面之間的接地電氣連接一起，控制輻射圖型，以提供在GPS頻率處主要指向上的輻射圖型。除了上翻蓋電路243接地到基座部分241之外，優(yōu)選的是，殼體基座部分的任何其他的浮地傳導(dǎo)部分，諸如金屬電池門，在最接近第二側(cè)部的鉸鏈接頭246附近，也連接到基座部分電路241的地。
圖3是傳統(tǒng)的柱狀天線(諸如圖2中示出的天線元件212)的輻射圖型300的模擬。如可由模擬看到的，輻射圖型在GPS頻率處主要向下。圖4是倒F天線(諸如圖2中示出的天線236)的輻射圖型的模擬400，其中上翻蓋部分電路243和基座部分電路241的地通過鉸鏈接頭246耦合，而鉸鏈接頭245是開路的。該輻射圖型示出了在GPS頻率處主要向上的圖型。
可替換地，第二鉸鏈246連同第一和第二接地平面之間的適當(dāng)電抗阻抗或接地電氣連接一起，可以位于遠(yuǎn)離GPS天線元件236的、沿鉸鏈組件244的任何任意的位置或節(jié)點(diǎn)處。第二鉸鏈246的位置控制輻射圖型，用于提供在GPS頻率處主要指向上的輻射圖型。因此，鉸鏈接頭246不必形成第一和第二接地平面之間的接地節(jié)點(diǎn)(或短路)。相反地，可以通過鉸鏈接頭246，利用電感性或電容性耦合的電抗，來耦合第一和第二接地平面，該電感或電容耦合的電抗具有-j10ohm電抗阻抗至+j10ohm電抗阻抗范圍中的電抗阻抗。圖5是圖2中示出的天線元件236的輻射圖型的模擬500，其中通過鉸鏈接頭246，利用同具有約+j10ohm電抗阻抗的電抗阻抗的電感耦合，同時鉸鏈接頭245開路，來耦合上翻蓋部分電路243和基座部分電路241的地。該輻射圖型示出了在GPS頻率處主要向上的圖型。圖6是天線元件236的輻射圖型的模擬600，其中通過鉸鏈接頭246，利用同具有約-j10ohm電抗阻抗的電抗阻抗的電容耦合，同時鉸鏈接頭245開路，來耦合第一和第二接地平面。該輻射圖型也示出了主要向上的圖型。
圖7中示出了便攜式通信設(shè)備的第二實(shí)施例700，其中GPS天線元件736被封裝在殼體上翻蓋部分742第二側(cè)部750上的上翻蓋殼體部分742中，并且接地到封裝在上翻蓋殼體742中的上翻蓋電路743。殼體的基座部分740封裝基座部分電路741，其通過第一鉸鏈接頭745接地到上翻蓋電路743的地，該鉸鏈與上翻蓋部分742的第一側(cè)部748最接近。第二鉸鏈接頭746位于與上翻蓋部分742的第二側(cè)部750最接近，并且不存在穿過其中的電氣連接。類似于圖2中示出的便攜式通信設(shè)備100，便攜式通信設(shè)備700包括其他的操作元件，諸如揚(yáng)聲器730、顯示器634、外部第一天線元件712、按鍵732和麥克風(fēng)728。
圖7中示出的實(shí)施例顯示了，關(guān)系性術(shù)語的使用，諸如“第一”和“第二”，僅用于使一個實(shí)體(在該示例中是“側(cè)部”)區(qū)分于另一實(shí)體，沒有必要需要或意指該實(shí)體之間的任何實(shí)際的關(guān)系或順序。
圖8示出了便攜式通信設(shè)備的第三實(shí)施例800，其中GPS天線元件836被封裝在殼體上翻蓋部分842第一側(cè)部848上的上翻蓋殼體部分842中，并且接地到第一接地平面，即封裝在上翻蓋殼體842中的上翻蓋電路843的接地平面。殼體的基座部分840封裝基座部分電路841，其接地到第二接地平面。上翻蓋部分842通過鉸鏈組件844耦合到基座部分840，該鉸鏈組件844包括鉸鏈接頭845和鉸鏈接頭846。在該第三實(shí)施例中，兩個鉸鏈接頭845、846均為開路(即，第一和第二接地平面未通過任一鉸鏈接頭845、846電氣耦合)，并且在上翻蓋部分842和基座部分840中間，在鉸鏈組件844中建立電氣連接866。在該實(shí)施例中，第一和第二接地平面之間的電氣連接866是約+j45ohm的電感電抗負(fù)載。圖9是天線元件836的輻射圖型的模擬900，其中通過鉸鏈組件844的中心部分中的電氣連接866，利用同具有約+j45ohm的電抗阻抗的電抗阻抗的電感耦合，同時鉸鏈接頭845、846每個均開路，來耦合第一和第二接地平面。該輻射圖型示出了主要向上的圖型。該第三實(shí)施例的通常的擴(kuò)展方案是使用位于鉸鏈組件844中的任何位置的單一鉸鏈連接，但是使用適當(dāng)?shù)碾娍棺杩怪?而非良好的接地連接)，以電氣耦合上翻蓋部分電路843的地和基座部分電路841的地。
盡管在前面的詳細(xì)描述中提出了至少三個示例性實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，存在大量的變化方案。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，該示例性實(shí)施例僅是示例，并非以任何方式限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或設(shè)置。相反地，前面的詳細(xì)描述將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的便利的路線圖，應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離所附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的范圍的前提下，可以對示例性實(shí)施例中描述的元件的功能和配置進(jìn)行多種修改。
(按照條約第19條的修改)1.一種便攜式通信設(shè)備，包括殼體，該殼體包括封裝基座部分電路的基座部分和封裝上翻蓋部分電路的上翻蓋部分，所述上翻蓋部分具有第一側(cè)部、第二側(cè)部、底部和頂部；耦合到所述基座部分和所述上翻蓋部分的鉸鏈組件，用于以可旋轉(zhuǎn)方式將所述上翻蓋部分耦合到所述基座部分；和天線元件，該天線元件物理耦合到所述上翻蓋部分的所述第一側(cè)部并且電氣耦合到所述上翻蓋部分電路的地，其中所述上翻蓋部分電路的地通過位于接近所述上翻蓋部分第二側(cè)部位置的所述鉸鏈組件，電氣連接到所述基座部分電路的地，并且其中，所述天線元件同所述鉸鏈組件中的位置之間的電氣距離約為所述天線元件的所需頻率的四分之一波長。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述天線元件是單極天線元件。
3.如權(quán)利要求2所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述單極天線元件是倒F天線元件。
4.如權(quán)利要求1所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述鉸鏈組件包括第一鉸鏈接頭和第二鉸鏈接頭，所述第一鉸鏈接頭耦合到所述上翻蓋部分的底部、朝向其所述第一側(cè)部，而所述第二鉸鏈接頭耦合到所述上翻蓋部分的底部、朝向其所述第二側(cè)部，其中所述第二鉸鏈接頭被安置在接近所述上翻蓋部分第二側(cè)部的位置。
5.如權(quán)利要求4所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述第二鉸鏈接頭提供用于將所述上翻蓋部分電路的地連接到所述基座部分電路的地的電氣耦合。
6.如權(quán)利要求4所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述第一鉸鏈接頭不提供所述上翻蓋部分電路和所述基座部分電路之間的電氣耦合。
7.如權(quán)利要求1所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述天線元件是全球定位系統(tǒng)(GPS)天線。
8.如權(quán)利要求7所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述GPS天線是第一天線，所述便攜式通信設(shè)備進(jìn)一步包括第二天線，用于接收和發(fā)射非GPS信號。
9.如權(quán)利要求8所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述第二天線是外部天線。
10.如權(quán)利要求8所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述第二天線是內(nèi)部天線11.如權(quán)利要求1所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述第一側(cè)部和所述第二側(cè)部之間的距離約為所需信號頻率的四分之一波長。
12.一種便攜式通信設(shè)備，包括第一殼體部分，用于封裝具有第一地的第一電路；第二殼體部分，用于封裝具有第二地的第二電路；耦合到所述第一殼體部分第一側(cè)部的天線；和連接到所述第一地和所述第二地的接地節(jié)點(diǎn)，所述接地節(jié)點(diǎn)位于沿所述第一殼體部分第二側(cè)部靠近所述第一殼體部分的第三側(cè)部并且位于與所述天線離開約所述天線所需頻率的四分之一波長的電氣距離，所述第三側(cè)部與所述第一側(cè)部和所述第二側(cè)部相對，該第二側(cè)部形成了連接所述第一側(cè)部和所述第三側(cè)部的線。
權(quán)利要求
1.一種便攜式通信設(shè)備，包括殼體，該殼體包括封裝基座部分電路的基座部分和封裝上翻蓋部分電路的上翻蓋部分，所述上翻蓋部分具有第一側(cè)部、第二側(cè)部、底部和頂部；耦合到所述基座部分和所述上翻蓋部分的鉸鏈組件，用于以可旋轉(zhuǎn)方式將所述上翻蓋部分耦合到所述基座部分；和天線元件，該天線元件物理耦合到所述上翻蓋部分的所述第一側(cè)部并且電氣耦合到所述上翻蓋部分電路的地，其中所述上翻蓋部分電路的地通過位于接近所述上翻蓋部分第二側(cè)部位置的所述鉸鏈組件，電氣連接到所述基座部分電路的地。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述天線元件是單極天線元件。
3.如權(quán)利要求2所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述單極天線元件是倒F天線元件。
4.如權(quán)利要求1所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述天線元件同所述鉸鏈組件上的位置之間的電氣距離約為所需信號頻率的四分之一波長。
5.如權(quán)利要求1所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述鉸鏈組件包括第一鉸鏈接頭和第二鉸鏈接頭，所述第一鉸鏈接頭耦合到所述上翻蓋部分的底部、朝向其所述第一側(cè)部，而所述第二鉸鏈接頭耦合到所述上翻蓋部分的底部、朝向其所述第二側(cè)部，其中所述第二鉸鏈接頭被安置在接近所述上翻蓋部分第二側(cè)部的位置。
6.如權(quán)利要求5所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述第二鉸鏈接頭提供用于將所述上翻蓋部分電路的地連接到所述基座部分電路的地的電氣耦合。
7.如權(quán)利要求5所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述第一鉸鏈接頭不提供所述上翻蓋部分電路和所述基座部分電路之間的電氣耦合。
8.如權(quán)利要求1所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述天線元件是全球定位系統(tǒng)(GPS)天線。
9.如權(quán)利要求8所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述GPS天線是第一天線，所述便攜式通信設(shè)備進(jìn)一步包括第二天線，用于接收和發(fā)射非GPS信號。
10.如權(quán)利要求9所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述第二天線是外部天線。
11.如權(quán)利要求9所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述第二天線是內(nèi)部天線
12.如權(quán)利要求1所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述第一側(cè)部和所述第二側(cè)部之間的距離約為所需信號頻率的四分之一波長。
13.一種便攜式通信設(shè)備，包括第一殼體部分，用于封裝具有第一地的第一電路；第二殼體部分，用于封裝具有第二地的第二電路；耦合到所述第一殼體部分第一側(cè)部的天線；和連接到所述第一地和所述第二地的接地節(jié)點(diǎn)，所述接地節(jié)點(diǎn)位于沿所述第一殼體部分第二側(cè)部靠近所述第一殼體部分的第三側(cè)部，所述第三側(cè)部與所述第一側(cè)部和所述第二側(cè)部相對，該第二側(cè)部形成了連接所述第一側(cè)部和所述第三側(cè)部的線。
14.一種便攜式通信設(shè)備，包括第一殼體中的第一接地平面；所述第一殼體中的天線元件，該天線元件沿所述第一接地平面的第一側(cè)部安置并且接地到所述第一接地平面，所述天線元件具有天線輻射圖型；第二殼體中的第二接地平面，該第二殼體具有正交于所述第一側(cè)部的第二側(cè)部；和鉸鏈組件，用于物理耦合所述第一殼體和所述第二殼體，其中所述第一接地平面通過位于沿所述第二接地平面第二側(cè)部的節(jié)點(diǎn)處的鉸鏈組件，耦合到所述第二接地平面，所述節(jié)點(diǎn)具有預(yù)定的、用于限定主要指向上的天線輻射圖型的電抗阻抗。
全文摘要
一種便攜式通信設(shè)備(100)，具有在GPS頻率處具有主要向上的天線輻射圖型的天線。該便攜式通信設(shè)備(100)包括殼體，該殼體具有封裝基座部分電路(241)的基座部分(240)和封裝上翻蓋部分電路(243)的上翻蓋部分(242)。該便攜式通信設(shè)備(100)還包括耦合到基座部分(240)和上翻蓋部分(242)的鉸鏈組件(244)，用于以可旋轉(zhuǎn)方式將上翻蓋部分(242)耦合到基座部分(240)；和天線元件(236)，其物理耦合到上翻蓋部分(242)的第一側(cè)部(248)并且電氣耦合到上翻蓋部分電路(243)的地。上翻蓋部分電路(243)的地通過鉸鏈組件(244)的一個側(cè)部電氣連接到基座部分電路(241)的地，該側(cè)鉸鏈組件的一個側(cè)部位于與上翻蓋部分(242)的、與第一側(cè)部(248)相對的第二側(cè)部(250)最接近。
文檔編號H01Q1/24GK101065950SQ200580040107
公開日2007年10月31日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者埃里克·L·克倫茨, 穆罕默德·R·阿卜杜勒-加福 申請人:摩托羅拉公司