CN101069322B

CN101069322B - 具有适用于抑制无线电话信号的内置平面电视天线的移动电话

Info

Publication number: CN101069322B
Application number: CN2005800412621A
Authority: CN
Inventors: 凯文·R·博伊尔
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: EP1820238A2; JP2008522527A; US20090305738A1; US8063834B2; WO2006059279A2; DE602005006016T2; WO2006059279A3; CN101069322A; DE602005006016D1; EP1820238B1; ATE392026T1

Abstract

一种移动电话，包括壳体，壳体容纳用于接收并发送无线电话信号的电话机以及电视机，该电视机包括：主电视天线(MAN)，用于接收无线电视信号；电视接收机，设置用于处理所接收到的无线电视信号，以输出要显示的电视信号；以及显示装置，用于显示所输出的电视信号。主电视天线(MAN)是以平面技术制造的，并且内置于壳体内部，并包括具有选定尺寸(D1、D2)的滤波隙(FS)，以便在无线信号的频率附近产生谐振，从而至少部分地抑制无线电话信号。

Description

具有适用于抑制无线电话信号的内置平面电视天线的移动电话

技术领域

本发明涉及诸如移动电话的通信设备的领域，更具体地涉及适用于显示电视图像的移动电话。

一些移动电话包括用于接收和发送无线电话信号的电话机，但也包括用于接收无线电视信号的电视机。这样的电视机通常包括：主电视天线，用于接收无线电视信号；电视接收机，设置为处理这些所接收到的无线电视信号以便输出所要显示的电视信号；以及显示装置，用于显示这些所输出的电视信号。

移动电视的波段从大约470MHz扩展到714MHz(41％的带宽集中在592MHz)，在带宽的中心频率，波长的一半大约等于25cm，这与“翻盖式”或“滑盖式”移动电话在打开移动电话的壳体以显露内部屏幕或键盘时的大小相似。

背景技术

因此，主电视天线通常包括可伸缩刚性的或可伸缩的元件，并且此元件容纳在电话壳体内部，必须能够从电话的壳体内部取出，并且“展开”，以伸展到大约等于信号波长的四分之一的长度，以便可以进行信号接收。

利用这样的布置，无线电视信号接收的质量很大程度上取决于用户正确展开以及调整主电视天线的能力。

此外，当此天线展开时，该天线增加了移动电话的体积，并且后者的设计可能变得缺乏美感。

为了改善这种情况，已经提出使用内置于电话壳体内部的主电视天线。更具体地，为了能够在移动电视波段上接收信号，已经提出了使用安装在移动电话的印刷电路板(PCB)上的平面倒F天线(PIFA)。在专利文件US 2001/0050643中清楚地描述了这样的布置。

这种天线允许在移动电视波段有效地接收信号，但是天线的带宽一般情况下太窄而无法在整个电视波段上接收信号(对于移动电话中可允许的天线高度)。此外，由于此天线并不适用于抑制无线电话信号，在电视和无线电话信号之间可能产生干扰，这可引起所显示的电视图像的质量下降。

发明内容

因此，本发明的目的是改善这种情况。

为此，本发明提供了一种移动电话，此移动电话包括壳体，壳体容纳用于接收和发送无线电话信号的电话机以及电视机，该电视机包括：主电视天线，用于接收无线电视信号；电视接收机，设置用于处理这些所接收到的无线电视信号，以输出所要显示的电视信号；以及显示装置，用于显示这些所输出的电视信号。

此移动电话的特征在于：其主电视天线是以平面技术制造的，并内置于移动电话的壳体内部，并包括具有选定尺寸的滤波隙，以便在无线电话信号的频率附近(或近似)产生谐振，从而至少部分地抑制无线电话信号。

以这种滤波隙作为高品质因数滤波器，天线可有效地抑制无线电话信号。

可设想至少两种不同类型的平面天线。

第一种类型包括改进的PIFA天线，此天线包括：

-L形的辐射元件，安放在第一平面上，此第一平面与接地平面(位于印刷电路板的一面上)近似平行，并与接地平面相距第一选定距离，

-馈送和短路平面管脚，具有：

i)第一部分，大致相互平行，分别连接到电视接收机和接地平面，并且与此接地平面近似平行地延展第二选定距离，

ii)第二部分，大致相互平行，并在与接地平面近似垂直的方向上从第一部分延伸第一选定距离，以及

iii)第三部分，在近似第一平面中从第二部分延伸，并且分别连接到L形辐射元件的短和长部分的第一和第二末端，此外，具有大致相互平行并与L形辐射元件的长部分平行的部分，以及

-过滤隙(filtering slot)，限定在馈送管脚的第三部分与L形辐射元件的短和长部分之间。

此主平面天线可具有取决于第一和第二选定距离的带宽。例如，其带宽可与第一和第二选定距离之和近似成比例。

第二种类型包括单极天线，此单极天线包括例如：

-U形导体，安装在位于印刷电路板一面上的接地平面之上，包括：

i)第一和第二平行部分，具有连接到电视接收机的第一部分末端(extremity)，以及

ii)短路部分，在第一和第二平行部分之间近似垂直地延展，位于与第二部分末端相距选定距离的中间高度，

-滤波隙，限定在短路部分与分别包括第一和第二部分末端的第一和第二部分的部分之间。

U形导体的第二部分可比第一部分短。

此外，U形导体可连接到一连串的通孔，此通孔设置用于减少印刷电路板的介质部分的功率损耗。

根据本发明的移动电话可具有单独的或组合的并且显著的附加特性：

-副电视天线连接到电视接收机以向其馈送所接收到的无线电视信号；

此副电视天线可以是可伸缩的鞭状天线，适用于在不使用天线时容纳在壳体内部，或可位于可插拔的耳机线内；

-壳体可包括相互连接并定义了“翻盖式”结构或“滑盖式”结构的第一和第二部分，第一壳体部分容纳了键盘，以及第二壳体部分容纳了显示装置；

主电视天线可被容纳在第一或第二壳体部分内部。

-切换电路可包括至少一个匹配网络，用于在由主平面电视天线和/或副电视天线所接收的至少一个选定子波段上进行切换；

切换电路可包括至少三个匹配网络，同时包括“单刀单投”(SPST)类型的开关，所述开关适用于根据其对应的状态在三个子波段上切换，并与选定的电感器和电容器组合以便将天线频率调谐到三个子波段之一的中心频率。这些开关可以是诸如PIN二极管、GaAs FETs或MEMs器件。此外，每个开关可与变容二极管组合。

附图说明

结合附图，从下面对实施例的描述中，本发明的其他的特征和优点将显而易见，其中：

图1示意性地示出了具有根据本发明的内置平面天线的实施例的第一示例的翻盖式移动电话的示例，

图2详细说明了在图1中出现的内置平面天线的实施例的第一示例，

图3示意性地示出了适用于处理由根据本发明的内置平面天线所接收到的无线电视信号的电视接收机的切换电路的示例，

图4示意性地示出了根据本发明的内置平面天线的实施例的第二示例，以及

图5详细说明了在图4中出现的内置平面天线的实施例的第二示例。

附图并不只用于完成本发明，还有助于本发明的限定(如果需要的话)。

具体实施方式

首先参见图1和图2，来描述具有根据本发明的内置平面天线MAN的实施例的第一示例的移动电话UE。

在下面的描述中，将认为，移动电话是适用于GSM网络中的无线通信的GSM电话，更具体地被设置用于向GSM网络的基站(BT)发送数据分组和从GSM网络的基站(BT)接收数据分组(BT)。但重要的是要注意，本发明并不局限于这种类型的移动电话。实际上，本发明涉及适用于任意类型的(蜂窝)无线通信网络(例如特别地AMPS、CDMA和UMTS)中的无线通信的任意类型的移动电话。

此外，“移动电话”在这里表示适用于交换(发送/接收)无线电话信号以及接收无线电视信号的任意类型的通信设备。

本发明主要涉及移动电话的电视天线及其(可能地)电视接收机。因此，此后将不再描述本发明中不涉及的以及假定本领域的技术人员已知的移动电话组件。

重新回来，如图1所示，根据本发明的GSM电话UE包括：键盘KP；电池B；电话机，此电话机包括被设置为与电话接收机R1一起接收并发送无线电话信号(此后称为“GSM信号”)的电话天线(未示出)；以及电视机，此电视机包括用于接收无线电视信号(此后称为“电视信号”)的至少一个主电视天线MAN以及被设置用于处理所接收到的电视信号以便由诸如LCD屏幕LS的显示装置显示的电视接收机R2。

所有这些GSM电话组件至少部分地容纳于壳体C1、C2的内部。例如，如图1所示，该壳体具有相互连接以定义通常所说的“翻盖式”或“滑盖式”结构的第一块C1和第二块C2，必须打开壳体以显露出内部屏幕LS和/或键盘KP。但是本发明还应用于一块式的壳体。

在示意性示例中，键盘KP、电话接收机R1以及电池B都容纳于第一壳体块C1的内部，而屏幕LS、电视接收机R2以及主电视天线MAN都容纳于第二壳体块C2的内部。重要的是要注意，电视接收机R2和/或主电视天线MAN可容纳于第一块C1的内部。

如图1所示，GSM电话UE可具有连接到其电视接收机R2的副电视天线AAN，以增加GSM信号的接收。这样的副电视天线AAN可以是如图所示的可伸缩的鞭状天线，但也可以被定义在可插拔耳机线的内部。

将电视接收机R2以及主电视天线MAN安装在印刷电路板PCB上，此印刷电路板PCB具有在其一面的至少一部分上定义了接地平面的金属层。

根据本发明，主电视天线MAN是以平面技术制造的，内置于壳体的内部(这里是在第二壳体块C2中)，并包括滤波隙FS(图2)。此滤波隙FS具有选定的尺寸，以在GSM信号的频率附近(或近似)产生谐振，从而至少部分地并且优选全部地抑制GSM信号。换句话说，滤波隙FS作为适用于GSM信号抑制的高品质因数(Q)的滤波器。一般地，此隙可设置为在GSM的中心频率处使天线阻抗成为开路。然而，也可使天线阻抗成为某个值，该值从电视接收机的低噪声放大器得到最小增益。

如下面将要进行的详细描述，根据本发明的平面天线MAN可以是诸如图1和图2所示的改进的平面倒F天线(PIFA)，或诸如图4和图5所示的单极天线。

如图2所示，根据本发明所改进的主PIFA天线MAN包括具有L形状并位于第一平面的辐射元件RE1、RE2，第一平面与安装在印刷电路板PCB表面上的接地平面GP相对且平行。此辐射元件RE1、RE2位于距离接地平面GP第一选定距离H1处。选择此第一距离H1，以至少部分控制主PIFA天线MAN的带宽。

L形辐射元件的短和长部分分别标记为RE1和RE2。

主PIFA天线MAN还包括馈送平面管脚P1F-P2F(PF)以及短路平面管脚P1S-P3S(PS)。

馈送(平面)管脚(PF)包括通过设置在印刷电路板PCB上的专用集成电路(未示出)连接到电视接收机R2(图1)的第一部分P1F。此第一部分P1F在接地平面GP内大致延展了第二选定距离H2。

同样选择此第二距离H2来至少部分控制主PIFA天线MAN的带宽。事实上，在这个实施例中，带宽与第一H1和第二H2选定距离之和近似成比例。

短路(平面)管脚(PS)包括连接到接地平面GP的第一部分P1S。此第一部分P1S也在接地平面GP上大致延展了第二选定距离H2，并且大致平行于馈送管脚的第一部分P1F，并与其相距为选定距离D3。

馈送管脚还包括第二部分P2F，第二部分P2F在与接地平面GP垂直的方向上从第一部分P1F延伸了第一选定距离H1。

短路管脚还包括第二部分P2S，第二部分P2S在近似垂直于接地平面GP的方向上从其第一部分P1S延伸了第一选定距离H1。此第二部分P2S大致平行于馈送管脚的第二部分P2F，并与其相距为选定距离D3。

馈送管脚还包括第三部分P3F，第三部分P3F在近似第一平面(辐射元件RE1、RE2所位于的平面)上从第二部分P2F延伸，并与L形辐射元件的短部分RE1的第一末端E1相连。此第三部分P3F包括与辐射元件的长部分RE2的一侧大致平行的部分。

短路管脚还包括第三部分P3S，第三部分P3S在近似第一平面上从第二部分P2S延伸，并与L形辐射元件的长部分RE2的第二末端E2相连。为了达到此第二末端E2，第三部分P3S沿着馈送管脚的第三部分P3F(平行于RE2)，然后沿着辐射元件的短RE1和长RE2部分，以选定距离D3为间隔延展。

以这样的布置，滤波隙FS被定义在馈送管脚的第三部分P3F(平行于RE2)与L形辐射元件的短RE1和长RE2部分之间。因此，在此实施例中，滤波隙FS的形状近似为矩形。但也可设想成其他的形状。

辐射元件RE1、RE2的L形状定义了滤波隙LS的尺寸D1和D2。这些尺寸很重要。可选择较宽的尺寸D1，主要用于设置正确的谐振频率，并且对900MHz区域的GSM信号进行滤波(抑制)。较窄的尺寸D2主要用于阻抗匹配。

此布置允许了与印刷电路板PCB更好的耦合，以及因此得到更大的宽带阻抗(来自low profile设计)。

为了使主天线MAN具有足够的带宽以能够在至少三个子波段内接收电视信号，可使用以下的值：

-大约40mm×200mm×1mm的矩形印刷电路板，用FR4材料制造(大约4.2的介质电容率以及大约0.014的损耗因数)，

-近似等于5mm的第一选定距离H1，

-近似等于9mm的第二选定距离H2，

-近似等于20mm的第一选定尺寸D1，

-近似等于8mm的第二选定尺寸D2，

-近似等于1mm的选定尺寸D3，

-具有近似等于1mm的宽度W(图2)的馈送和短路管脚的第一P1F、P1S，第二P2F、P2S，第三P3F、P3S部分，

-具有近似等于28mm的长度L1的短路管脚的第三部分P3S的一部分，与辐射元件的短部分RE1的一侧平行，

-具有近似等于40mm的长度L2的短路管脚的第三部分P3S的另一部分，与辐射元件的长部分RE2的一侧平行。

为了从一个子波段切换到另一个，电视接收机R2可包括诸如图3所示的切换电路SC。

此切换电路SC适用于具有足够带宽的天线，以与全部波段内的至少少量子波段匹配。例如，其对应于在翻盖式电话UE(图1)的顶部或底部附近所安装的天线MAN。

在所示的示例中，三个匹配网络之一通过简单的单刀单投(SPST)开关S1-S4来切换，开关S1-S4可以是诸如PIN二极管、GaAs FETs或MEMS器件(“微机电系统”)

在最低子频带上，SPST开关S1、S2、S3闭合而SPST开关S2开启。电感器L1和L2将天线的谐振频率调谐到最低的子波段。此时，天线MAN主要为串连谐振。两个耦合的微带线CL1和CL2与旁路电感器(未示出)组合而作为阻抗变换器。在这个示例中，此旁路电感器由旁路电容器所代替，该旁路电容器由三个并行安放的电容器C2、C3和C4的组合构成。这具有双调谐天线MAN的作用，因此增加了带宽。

在第二子波段，SPST开关S2和S3闭合而SPST开关S1和S4开启。

在第三(最高)频率子波段，SPST开关S2闭合，而SPST开关S1、S3和S4开启。当SPST开关S 1开启时，电容器C1将天线MAN调谐到较高的频率

这些SPST开关可具有1Ω的导通(ON)阻抗以及0.4pF的断开(OFF)电容，其品质因数(Q)大约等于5。

在DVB-H波段上可达到超过60％的效率。可通过增加天线MAN(平行以及垂直于PCB)的有效高度以及改进开关的损耗(例如，使用MEMS器件)来达到更大的效率。

可能地，可通过在多个子波段上切换，将其他电路用于覆盖TV波段。换句话说，切换电路中匹配网络的数量取决于覆盖选定TV波段所需的子波段数。

此外，可将变容二极管应用于在波段上连续进行调谐。每个开关还可与变容二极管结合。

现在参考图4和图5来描述根据本发明的主单极天线MAN的实施例的示例。

所示的主单极天线MAN包括U形导体ML，此U形导体ML安装在印刷电路板PCB的上方，此印刷电路板PCB提供了接地平面GP。更具体地，印刷电路板PCB包括具有窄延伸PCBE的主矩形部分，U形导体ML安装在PCBE的上方。

此导体ML包括四个部分P1-P4。

第一P1和第二P2部分定义了U形的两个平行的分支。第一部分P1包括通过设置在印刷电路板PCB的主矩形部分上的专用集成电路(未示出)连接到电视接收机R2的末端E3。第二部分P2包括未连接到接地平面GP的末端E4。

U形导体ML的第一部分P1在单极天线MAN的整个长度L3上延伸。

优选地，U形导体ML的第二部分P2比第一部分P1短，这样末端E4距离未连接到的接地平面充分远(即，具有最小电容)。这个长度差在图5中标记为L4。

第三部分P3定义了U形的垂直分支。P3在第一和第二平行部分P1、P2的末端之间垂直地延展，P1、P2分别与其相应末端E3、E4相对。

第四部分P4为短路部分，在第一和第二平行部分P1、P2之间垂直地延展，位于与第二部分末端E4相距第一选定距离D1的中间高度。

以这样的布置，在U形导体ML的短路部分P4与第一P1和第二P2部分的部分PP1和PP2之间定义了滤波隙FS，部分PP1和PP2具有末端E3和E4。因此，在此示例中，滤波隙FS的形状近似为矩形。但可设想其他的形状。

可选择短路部分P4所在的中间高度(第一距离D1)的位置，主要用于设置正确的谐振频率，以及对900MHz区域的GSM信号进行滤波(抑制)。在U形导体ML的第一P1和第二P2部分之间限定了滤波隙FS的第二距离D2，并且此第二距离K2主要用于阻抗匹配。

当U形导体ML形成在介质支柱的一侧上时，其优选地包括分布在其四个部分P1-P4上的一连串通孔V，以便减少印刷电路板PCB的介质部分的功率损耗。可选地，定义了U形导体的导体由具有最小支持介质材料的固定金属形成(以保持空间(或第二距离)D2)。

这些通孔为金属孔，穿过印刷电路板PCB，并通向设置在印刷电路板PCB的一个面上的U形导体ML，并通向设置在反面上的金属线。

为了让主单极天线MAN具有足够的带宽以便可以接收电视信号，使用以下的值：

-印刷电路PCB具有：大约40mm×100mm×1mm的主矩形部分，以及大约3mm×100mm×1mm的窄延伸PCBE，并且此印刷电路PCB由FR4材料造成，

-近似等于59mm的第一选定尺寸D1，

-近似等于1mm的第二选定尺寸D2，

-近似等于3mm的长度差L4，

-具有近似等于1mm的宽度W的U形导体ML的第一P1、第二P2、第三P3以及第四P4部分。

图3中所示的切换电路SC还可用于单极天线MAN以从一个子波段切换到另一个。

本发明不局限于上述移动电话的实施例，仅作为示例，但本发明包括所有可选的实施例，例如任意不必应用于平面天线的通信设备，这可由本领域的技术人员在所附权利要求的范围内考虑。

本发明还涉及如上面所公开的天线。

Claims

1.一种移动电话(UE)，包括壳体(C1、C2)，壳体(C1、C2)容纳用于发送和接收无线电话信号的电话机以及电视机，所述电视机包括：主电视天线(MAN)，用于接收无线电视信号；电视接收机(R2)，设置用于处理所接收到的无线电视信号，以输出要显示的电视信号；以及显示装置(LS)，用于显示所述输出电视信号，所述移动电话(UE)的特征在于：所述主电视天线(MAN)是以平面技术制造的，并内置于所述壳体(C1、C2)的内部，并包括具有选定尺寸的滤波隙(FS)，以在所述无线电话信号的频率附近产生谐振，从而至少部分地抑制无线电话信号。

2.如权利要求1所述的移动电话，其特征在于，所述主电视天线(MAN)是平面倒F天线，包括：

-L形的辐射元件(RE1、RE2)，安放在与接地平面(GP)近似平行的第一平面中，所述接地平面(GP)位于印刷电路板一面上，所述第一平面与所述接地平面(GP)相距第一选定距离，

-馈送(PF)和短路(PS)平面管脚，具有：i)第一部分(P1F、P1S)，大致相互平行，分别连接到所述电视接收机(R2)和所述接地平面(GP)，并且与所述接地平面(GP)近似平行地延展第二选定距离；ii)第二部分(P2F、P2S)，大致相互平行，并在与所述接地平面(GP)近似垂直的方向上从所述第一部分(P1F、P1S)延伸所述第一选定距离；以及iii)第三部分(P3F、P3S)，在近似所述第一平面中从所述第二部分(P2F、P2S)延伸，并且分别连接到所述L形辐射元件的短(RE1)和长(RE2)部分的第一(E1)和第二(E2)末端，此外，具有大致相互平行并与所述L形辐射元件的长部分(RE2)平行的部分，

-所述滤波隙(FS)，限定在所述馈送管脚的所述第三部分(P3F)与所述L形辐射元件的所述短(RE1)和长(RE2)部分之间。

3.如权利要求2所述的移动电话，其特征在于，所述主平面天线(MAN)具有取决于所述第一和第二选定距离的带宽。

4.如权利要求3所述的移动电话，其特征在于，所述带宽与所述第一和第二选定距离之和近似成比例。

5.如权利要求1所述的移动电话，其特征在于，所述主平面天线(MAN)是单极类型。

6.如权利要求5所述的移动电话，其特征在于，所述主平面天线(MAN)包括：

-U形导体(ML)，安装在位于印刷电路板(PCB)一面上的接地平面(GL)的窄延伸(PCBE)上，并且包括：i)第一(P1)和第二(P2)平行部分，具有连接到所述电视接收机(R2)的第一部分末端(E3)；以及ii)短路部分(P4)，在所述第一(P1)和第二(P2)平行部分之间近似垂直地延展，位于与第二部分末端(E4)相距选定距离的中间高度，

-所述滤波隙(FS)，限定在所述短路部分(P4)与分别包括相应第一(E3)和第二(E4)部分末端的第一(P1)和第二(P2)部分的部分(PP1、PP2)之间。

7.如权利要求6所述的移动电话，其特征在于，所述第二部分(P2)比所述第一部分(P1)短。

8.如权利要求6和7之一所述的移动电话，其特征在于，所述U形导体(ML)包括一连串通孔(V)，所述孔设置用于减少所述印刷电路板(PCB)的介质部分的功率损耗。

9.如权利要求1所述的移动电话，其特征在于，包括连接到所述电视接收机(R2)以向其馈送所接收到的无线电视信号的副电视天线(AAN)。

10.如权利要求9所述的移动电话，其特征在于，所述副电视天线(AAN)是适用于不使用时容纳在所述壳体(C1、C2)内部的可伸缩的鞭状天线。

11.如权利要求9所述的移动电话，其特征在于，所述副电视天线(AAN)位于可插拔的耳机线内。

12.如权利要求9所述的移动电话，其特征在于包括切换电路(SC)，所述切换电路包括至少一个匹配网络，以在由所述主平面电视天线(MAN)和/或所述副电视天线(AAN)所接收的频带的至少一个选定子波段上切换。

13.如权利要求12所述的移动电话，其特征在于，所述切换电路(SC)包括至少三个匹配网络，同时包括“单刀单投”类型的开关(S1-S4)，所述开关适用于根据其对应的状态在三个子波段上切换，并与电感器(L1、L2)和电容器(C1-C4)组合以便将天线频率调谐到所述子波段之一的中心频率。

14.如权利要求13所述的移动电话，其特征在于，在包括PIN二极管、GaAs FET以及MEMS器件的组中选定所述开关(S1-S4)。

15.如权利要求13和14之一所述的移动电话，其特征在于，所述开关(S1-S4)的每个与变容二极管结合。

16.如权利要求1所述的移动电话，其特征在于，所述壳体包括相互连接并定义了“翻盖式”结构或“滑盖式”结构的第一(C1)和第二(C2)部分，所述第一壳体部分(C1)容纳键盘(KP)，并且所述第二壳体部分(C2)容纳所述显示装置(LS)。

17.如权利要求16所述的移动电话，其特征在于，所述第二壳体部分(C2)容纳所述主电视天线(MAN)。

18.如权利要求16所述的移动电话，其特征在于，所述第一壳体部分(C1)容纳所述主电视天线(MAN)。

19.一种天线，适用于如权利要求1到18之一所述的移动电话的任意设备。