包括导电、电浮动波束成形单元的移动无线通信设备以及相关方法
专利名称：包括导电、电浮动波束成形单元的移动无线通信设备以及相关方法
技术领域：
本发明涉及通信设备领域，尤其涉及移动无线通信设备以及相关方法。
背景技术：
蜂窝通信系统的普及持续增长并且已经成为个人和商业通信的重要部分。蜂窝电话允许用户几乎在任何他们所到之处发起和接收语音呼叫。然而，随着蜂窝电话技术的发展，蜂窝设备拥有了太多功能以及有了太多用户可以使用的不同设备类型。例如，许多蜂窝设备现在集成了个人数字助理(PDA)的特征，例如日历、地址簿、任务列表等。而且，这样的多功能设备还允许用户无线地发送和接收电子邮件(email)消息并且通过例如蜂窝网络和/或无线局域网(WLAN)接入到互联网。虽然如此，随着蜂窝通信设备功能的继续增加，非常需要一种更加容易并便于用户携带的更小的设备。这对蜂窝设备制造商提出的ー个挑战是，设计一种天线，在天线的相对有限的可用空间内提供预期的操作特性。减小电话尺寸的ー种方式是使用具有通过铰链结合在一起的上部外壳和下部外壳的翻盖电话。当电话没有使用时，外壳可以闭合从而更加紧凑并便于用户携帯。美国专利6，765，536中描述了ー种翻盖式蜂窝电话的典型天线系统。具体而言，天线系统包括位于下部外壳顶部的外部天线单元以及位于上部外壳的寄生単元，从而当电话被打开时，寄生単元非常接近天线单元。由下部外壳承载的调谐电路电耦合至寄生単元。调谐电路是可变的，以调节天线单元上的寄生负载，从而对电话提供可变的工作频率和带宽。外部蜂窝电话天线具有ー个优点，那就是他们与用户的头部相隔一定距离，这使得电话制造商更容易符合适用的特定吸收率(SAR)要求。这是因为蜂窝电话天线系统的辐射単元距离用户越远，用户受到的辐射越弱。然而，很多用户相对于外部天线更喜欢内部天线，原因是例如外部天线倾易于撞到物体上而被损坏。但是，由于更小的蜂窝电话尺寸的不断增长的需求，对于具有内部天线的相对较小电话，这可能导致天线被放置得非常接近用户的耳朵，这使制造商难于符合适用SAR和/或助听器兼容性(HAC)的要求。在PCT公开W0/2004/021511A2中提出了ー种试图解决内部天线的辐射问题的典型移动电话结构。该设备包括一个外罩(casing)，该外罩包括沿着外罩的较长的ー侧延伸某一长度的第一内置驱动天线单元。便携通信设备或者外罩包括至少ー个无源波束指向单元，后者远离第一内置驱动天线单元并且通常至少延伸与第一内置驱动天线单元几乎相同的长度。因此，第一内置驱动天线单元产生的电磁辐射在远离朝向用户的外罩侧的方向上得到增强。
尽管存在该结构，在特定应用中可能期望进行其它改进，在设备外壳(housing)的形状因数并没有为该结构提供充足空间的情况下尤其如此。
发明内容
依照一方面，提供了ー种移动无线通信设备，包括无线通信电路；以及天线，耦合至所述无线通信电路。设备还可以包括第一对电浮动、导电、彼此分隔开、临近天线并与之分隔开的天线波束成形単元。此外，第二对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形单元可以临近天线并与之分隔开。所述第一对天线波束成形単元中的每ー个具有第一长度，并且所述第二对天线波束成形単元中的每ー个具有比第一长度大的第二长度。所述第一对天线波束成形単元具有延伸到所述第二对天线波束成形単元的第二对相应末端以外的第一对相应末端。依照另一方面，提供了一种用于制造移动无线通信设备的方法，包括将天线耦合 至所述无线通信电路；将第一对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形単元置于临近所述天线并与之分隔开；将第二对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形単元置于临近所述天线并与之分隔开。所述第一对天线波束成形単元中的每ー个具有第一长度，并且所述第二对天线波束成形単元中的每ー个具有比第一长度大的第二长度。所述第一对天线波束成形単元具有延伸到所述第二对天线波束成形単元的第二对相应末端以外的第一对相应末端。
图1是紧邻带着电子助听器的用户的依照一典型实施例的移动无线通信设备的透视图。图2是图1的移动无线通信设备的PCB和电浮动、导电天线波束成形単元的示意性前视图。图3是图1的移动无线通信设备的PCB和电浮动、导电天线波束成形単元的示意性后视图。图4是图1的移动无线通信设备的便携外壳和可移除电池盖板的示意性后视图。图5是图1的移动无线通信设备可选实施例的PCB和电浮动、导电天线波束成形单元的示意性前视图。图6是图1的移动无线通信设备的另一可选实施例的PCB和电浮动、导电天线波束成形単元的示意性前视图。图7是图6的PCB和电浮动、导电天线波束成形单元的侧视图。图8是示意图1的移动无线通信设备的其他典型组件的示意框图。
具体实施例方式參照相应附图描述本说明书，其中在附图中显示了优选实施例。然而，可以使用多种不同实施例，并且因此说明书并不解释为限定为这里提出的实施例。更准确的，提供这些实施例以使本公开清楚完整。相同的參考标记始终表示相同的部件,并且主符号用于表示在替代实施例中的相似部件。
总体而言，这里公开的移动无线通信设备包括便携外壳、位于便携外壳内的印刷电路板(PCB)、由便携外壳内的PCB承载的无线收发机电路、以及由便携外壳内的PCB承载并且连接至无线收发机电路的天线。设备还可以包括第一对电浮动(electricallyfloating)、导电、彼此分隔开、临近天线并与其相隔一段距离的天线波束成形単元。此外，第二对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形単元可以临近天线并与之分隔开。尤其是，第一对天线波束成形単元可以相对于第二对天线波束成形単元偏移地放置。第一对天线波束成形単元中的每ー个可以具有第一长度，并且第二对天线波束成形単元中的每ー个可以具有比第一长度更长的第二长度。此外，第一和第二对波束成形单元可以相对干天线对称地放置。依照ー个方面，第一对天线波束成形単元可以相对于第二对天线波束成形単元在垂直方向上偏移地放置。特别地，第一和第二对波束成形単元可以至少部分重叠。在某些实施例中，第一和第二对波束成形单元还可以共面。此外，第一对天线波束成形単元可以相对于第二对天线波束成形単元在水平方向上偏移地放置。而且，第一对天线波束成形単元可以具有延伸至第二对天线波束成形単元的各端之外的各端。例如，第一和第二对波束成形单元中的至少ー个可以被固定至便携外壳的表面。此外，每ー个天线波束成形単元可以包括至少ー个一般的矩形金属层。此外，移动无线通信设备还可以包括位于便携外壳内并且连接至PCB的电池，并且便携外壳可以包括电池盖板，第一和第二对波束成形単元中的至少ー个固定至该电池盖板。而且，PCB可以具有顶部和底部，并且天线可以位于PCB的底部。首先，參考图1到4，移动无线通信设备，例如蜂窝电话20由用户21使用。在某些应用中，用户21可以在用户的耳朵23中带上电子助听器22。尤其的，蜂窝电话20在某些实现中可以有利地为使用助听器的用户提供期望的助听兼容性(HAC)，这将在下面进行讨论，但是不需要在所有的实施例中与助听器一起使用。如图所示，蜂窝电话20示意地包括便携外壳24和位于外壳内、并且接近干与外壳顶部相邻的用户21电子助听器22的音频输出传感器28 (如，扬声器)。音频输入传感器(例如，麦克风)也位于外壳24内，并且接近干与外壳底部相邻的用户21的嘴31。尽管这 里參照蜂窝设备进行了描述，应当注意本公开可以应用到其它无线通信设备，例如无线LAN设备等。蜂窝电话20还示意地包括位于外壳24内的印刷电路板(PCB) 37、以及位于PCB的正面和/或背面上的天线35和无线(例如，蜂窝)收发器38。当然，在其它实施例中这些部件可以位于背面或者其它位置。PCB 37还示意地包括把天线35连接至无线收发器38的天线馈线40。例如，天线35可以由PCB 37上的多个导电带构成，并且可以采用一个或多个单馈点或多馈点天线单元的形式(例如，单级天线、倒置F型天线等)，这是本领域技术人员所清楚的。蜂窝电话20还可以包括连接至PCB 37的其它组件，例如显示器、电池53 (图4)、键盘、处理电路等，将在下面进行讨论。在当前的示例中，天线35临近PCB 37的底部42b，并且因此位于外壳24的底部(即，输入麦克风所在的位置)，相对于传统的安装在顶部的、内部蜂窝电话天线相比这有助于降低到用户21的电子助听器22的耦合。PCB 37还具有左侧和右侧41a、41b以及顶部42a。这是由于当蜂窝电话20临近用户的耳朵23时，与典型的位于顶部的内部蜂窝电话天线的情况相比，用户21的电子助听器22还有利地与天线35分离。而且，这种天线布置还有助于使天线35远离用户的大脑，因而相对于传统的位于顶部的内部蜂窝电话天线进ー步降低了蜂窝电话20的SAR。然而，应当注意在某些实施例中可以使用位于顶部的或者其它天线布置。尽管如此，如果便携外壳24为了用户方便具有相对较小的形状因数或者覆盖区，这意味着天线35仍然可能距离用户的耳朵23非常近，因此可能把SAR或者到助听器22的耦合提高到不可接受的等级上，因此，蜂窝电话20可以有利地包括第一和第二对电浮动、导电天线波束成形単元30a、30b以及32a、32b，并且如本领域技术人员所清楚的，这有助于使天线35的波束图指向远离用户和助听器22。第一和第二对波束成形単元30a、30b以及32a、32b有利地限定了两级天线耦合结构。应当注意在某些实施例中还可以使用额外的波束成形単元对。
一般来讲，第一对天线波束成形単元30a、30b相对于第二对天线波束成形単元32a、32b偏移地放置。在当前的示例中，两对天线波束成形单元在水平方向上相互偏移。也就是，在页面上从左到右在水平方向上相互偏移或者彼此分隔开。而且，例如，第一和第二对天线波束成形单元30a、30b以及32a、32b可以共面，例如位于PCB 37的同一侧(可以是或者可以不是天线35所在的PCB的同一侧)，位于便携外壳24的同侧表面上。在其它实施例中，第一和第二对天线波束成形単元30a、30b以及32a、32b可以位于PCB 37的不同侧，或者可以ー个位于PCB上另ー个位于外壳24的ー侧表面上。如本领域技术人员所清楚的，其它结构也是可能的，并且在下面对其进行讨论。例如，第一和第二对天线波束成形単元30a、30b以及32a、32b可以相对于天线35对称放置。具体地，如图3所示，在当前示例中，第一和第二对天线波束成形単元30a、30b以及32a、32b中的每ー对基本平行于便携外壳的纵轴36布置，尽管本领域技术人员清楚，在不同实施例中可以采用其它布置。第一对天线波束成形単元30a、30b中的每ー个可以具有第一长度，并且第二对天线波束成形单元32a、32b中的每ー个可以具有第二长度。在所示的实施例中，第二长度大于第一长度，尽管在其它实施例中可以相反(或者第一和第二长度可以相同)。例如，每个波束成形单元30a、30b、32a、32b可以具有范围为大约2到15mm的宽度，以及范围为大约I到IOcm的长度，尽管在某些实施例中还可以使用其它尺寸。如本领域技术人员所清楚的，第一和第二对天线波束成形単元30a、30b以及32a、32b的布置将对天线35的性能产生影响。因此，可以根据给定的实现方式和适用的天线性能特性改变具体的尺寸/数量/布置选择。还应当注意，第二对天线波束32a、32b并不需要在所有实施例中比第一对长(即，两对可以具有相同长度或者第二对比第一对短)。如图4所示，蜂窝电话20示意地包括位于便携外壳24内并且可移除地连接至PCB37的电池53，以及为电池提供保护的可移除盖板50。可以包括释放按钮或者舌簧51 (或者其它合适的単元)用于将盖板50固定在适当的位置。在示意的实施例中，第一对天线波束成形单元30a、30b被固定至可移除盖板50的内表面，并且第二对波束成形单元32a、32b位于紧邻可移除盖板的便携外壳的背面的内表面。该ニ级波束成形単元结构的使用有利地允许该结构适于不同的波形因数和外壳形状/尺寸。也就是，第一和第二对波束成形単元30a、30b以及32a、32b可以有利地被放置为适应本领域技术人员所清楚的不同的电池盖板50的形状和尺寸以及波形因数。在某些实施例中，一个或两个波束成形单元还可以位于外壳24的侧面。在典型实施例中，波束成形单元30a、30b以及32a、32b通常为以粘合层固定至盖板50和便携外壳24的内表面的矩形金属层。然而，波束成形单元30a、30b以及32a、32b可以在不同实施例中采用不同形状，并且可以通过粘合剂以外的其它合适的附着方法固定至外壳24、盖板50、PCB37等。例如，如本领域技术人员所清楚的，与电路板上的导电电路带相似，可以使用传导油墨把波束成形単元30a、30b印刷到外壳/盖板/PCB上。在某些实施例中，期望将覆盖层(未示出)置于ー个或多个波束成形单元30a、30b、32a、32b上，并且如果打算把所述单元放置在便携外壳24的外表面上则尤其如此。覆盖层可以是绝缘层，例如绝缘带状层。覆盖层可以有助于保护波束成形単元不被损坏或改变从而可能降低SAR和/或HAC性能。而且，如本领域技术人员所清楚的，还可以有利地通过使覆盖层与便携外壳24和/或盖板50具有相同的顔色，有利地隐藏波束成形単元。现在參考图5，图5显示了一个可替代实施例，其中第二对波束成形単元32a’、 32b’放置在第一对波束成形単元之间。在本实施例以及上面讨论的实施例中可以看出，第一对波束成形単元30a’、30b’具有延伸至第二对波束成形単元32a’、32b’的各个末端之外的各个末端。然而，在某些实施例中，末端可以是共終点的，或者末端并不需要总是彼此相对延伸。下面參考图6和图7描述另一可替代实施例。这里，正如或许可以从图7更容易地看到的那样，第一对天线波束成形単元30a”、30b”相对于第二对天线波束成形単元32a”、32b”在垂直方向上偏移地放置。換言之，第一对波束成形単元30a”、30b”垂直放置在天线35”上方，第二对波束成形単元32a”、32b”垂直放置在第一对波束成形単元30a”、30b”上方。如图所示，在所示的示例中，这是通过把第一对波束成形単元30a”、30b”垂直放置在便携外壳24”的正面的内表面上，并把第二对波束成形単元32a”、32b”放置在便携外壳正面的外表面上予以实现的。然而，在其他实施例中，第一和/或第二对波束成形単元30a”、30b”、以及32a”、32b”可以垂直放置在天线35”下方(例如，在PCB 37”的背面和/或便携外壳24”背面的内/外表面上)。在当前的示例中，第一和第二对波束成形単元30a”、30b”、以及32a”、32b”还可以部分重叠，但是如上面所指出的，并不需要在所有实施例中进行重叠。现在通过參考图8描述手持移动无线通信设备1000的其它示例组件。设备1000示意地包括外壳1200、键盘1400以及输出设备1600。所示的输出设备是显示器1600，其优选为全图示IXD。还可以利用其它类型的输出设备。处理设备1800位于外壳1200内并且耦合在键盘1400和显示器1600之间。处理设备1800响应用户对键盘1400的按键的动作，控制显示器1600的操作，以及移动设备1000的整体操作。外壳1200可以垂直地拉长，或者可以采用其它尺寸和形状(包括蛤壳型的外壳结构)，键盘可以包括模式选择键、或者用于在文本项目和电话项目之间进行切換的其它硬件或软件。除了处理设备1800之外，在图8中示意地显示了移动设备1000的其它组件。这些组件包括通信子系统1001、短距离通信子系统1020、键盘1400和显示器1600，以及其它输入/输出设备1060、1080、1100以及1120 ;以及存储设备1160、1180和各种其它设备子系统1201。移动设备1000优选为具有语音和数据通信能力的双路RF通信设备。此外，移动设备1000优选地具有通过互联网与其它计算机系统通信的能力。在处理设备1800上执行的操作系统软件优选的存储在例如闪存1160的永久存储器中，也可以存储在其它类型的存储设备中，例如只读存储器(ROM)或者相似的存储单元中。此外，系统软件、专用设备应用程序、或者其一部分可以临时加载到易失存储器，例如随机接入存储器(RAM) 1180中。移动设备接收的通信信号还可以存储在RAM 1180中。处理设备1800，除了其操作系统功能外，还可以执行设备1000上的软件应用程序1300A-1300N。可以在制作过程中在设备1000上安装控制设备的基本操作，例如语音和数据通信1300A和1300B的一组预定的应用程序。此外，可以在制作过程中安装个人信息管理器(PM)应用程序。PM优选的可以组织并管理数据项目，例如电子邮件、日历事件、语音邮件、约会和任务项目。P頂应用程序优选的还可以通过无线网络1401发送和接收数据项 目。优选的，通过无线网络1401把PM数据项目与存储在和与主机计算机系统相关的设备用户的相应数据项目无缝地结合、同步和更新。包括数据和语音通信的通信功能通过通信子系统1001执行，并且可以通过短距离通信子系统执行。通信子系统1001包括接收器1500、发射器1520、以及ー个和多个天线1540和1560。此外，通信子系统1001还包括处理模块，例如数字信号处理器(DSP) 1580、以及本地振荡器(Los) 1601。通信子系统1001的特定设计和实现方式取决于移动设备1000所试图操作的通信网络。例如，移动设备1000可以包括被设计为操作在MobiteXTM、dataTACTM或者通用分组无线业务(GPRS)移动数据通信网络、并且还设计为操作任意一个语音通信网络，例如AMPS、TDMA, CDMA、WCDMA, PCS、GSM、EDGE等的通信子系统1001。其它类型的数据和语音网络，分离的以及集成的，还可以用于移动设备1000。移动设备1000还可以与其它通信标准，例如3GSM、3GPP、UMTS等兼容。网络接入需求根据通信系统的类型而改变。例如，在Mobitex和dataTAC网络中，使用唯一的个人识别号码或者与每个设备相关的PIN把移动设备注册到网络上。然而，在GPRS网络中，网络接入与设备的订户或者用户相关。因此，为了操作在GPRS网络中GPRS设备需要通常称为SIM卡的订户识别模块。当完成需要的网络注册或者激活过程之后，移动设备1000可以通过通信网络1401发送和接收通信信号。通过天线1540从通信网络1401接收的信号被路由到接收器1500，其提供信号放大、频率下变换、滤波、信道选择等，并且还可以提供模拟到数字转换。所接收信号的模拟到数字转换允许DSP 1580执行更加复杂的通信功能例如解调和解码。在相似的方式中，被发送到网络1401的信号被DSP 1580处理(例如，调制和编码)并且然后被提供到发射器1520进行数字到模拟转换、频率上变换、滤波、放大并通过天线1560发射到通信网络1401 (或者多个网络)。除了处理通信信号外，DSP 1580对接收器1500和发射器1520提供控制。例如，应用到接收器1500和发射器1520中通信信号的增益可以通过实现在DSP 1580中的自动增益控制算法自适应地控制。在数据通信模式中，接收的信号，例如文本消息或者网页下载，被通信子系统1001执行并且被输入到处理设备1800中。接收的信号进ー步被处理设备1800处理以输出到显示器1600，或者可替代地输出到某些其它辅助I/O设备1060。设备用户还可以使用键盘1400和/和某些其它辅助I/O设备1060，例如按键、摇杆、手轮、或者某些其它类型地输入设备来创作数据项目，例如电子邮件消息。创作地数据项目然后通过通信子系统1001在通信网络1401中传输。在语音通信模式中，设备地整体操作与数据通信模式基本上相似，除了接收的信号被输出到扬声器1100,并且用于传输的信号由麦克风1120产生之外。还可以在设备1000上实现可替代的语音和音频I/O子系统，例如语音消息记录子系统。此外，显示器1600还可以在语音通信模式中使用，例如，显示呼叫方的标识，语音呼叫的持续事件或者其它语义呼叫相关信息。短距离通信子系统能进行移动设备1000和其它近距离系统和设备之间的通信，其中近距离设备并不必须是相似设备。例如，短距离通信子系统可以包括红外设备和相关 的电路和组件、或者蓝牙通信模块以提供与相似系统和设备的通信。本领域技术人员在前述说明和相关附图所提供的启示的利益下，可以进行多种修改和实施例。因此，应当理解各种修改和实施例应当包含在附加的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种移动无线通信设备，包括 无线通信电路； 天线，耦合至所述无线通信电路； 第一对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形单元，临近所述天线并与之分隔开；以及 第二对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形单元，临近所述天线并与之分隔开；并且 所述第一对天线波束成形单元中的每一个具有第一长度，所述第二对天线波束成形单元中的每一个具有比第一长度大的第二长度， 所述第一对天线波束成形单元具有延伸到所述第二对天线波束成形单元的第二对相应末端以外的第一对相应末端。
2.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，其中，所述第一和第二对波束成形单元中的每一对相对于所述天线对称放置。
3.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，其中，所述第一对天线波束成形单元相对于所述第二对天线波束成形单元在垂直方向上偏移地放置。
4.根据权利要求3所述的移动无线通信设备，其中，所述第一和第二对波束成形单元至少部分重叠。
5.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，其中，所述第一和第二对波束成形单元是共面的。
6.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，其中，所述第一对天线波束成形单元相对于所述第二对天线波束成形单元在水平方向上偏移地放置。
7.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，还包括便携外壳，承载所述天线和所述无线通信电路；其中，所述第一对和第二对波束成形单元中的至少一对固定至所述便携外壳的表面。
8.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，还包括便携外壳，承载所述天线并具有顶部和底部；其中，临近所述便携外壳的底部承载所述天线。
9.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，其中，每个所述天线波束成形单元包括至少一个大体上为矩形的金属层。
10.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，还包括便携外壳，承载所述天线；以及电池，承载在所述便携外壳内；其中，所述便携外壳包括电池盖板，所述第一和第二对波束成形单元中的至少一对固定至所述电池盖板。
11.一种用于制造移动无线通信设备的方法，包括 将天线耦合至所述无线通信电路； 将第一对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形单元置于临近所述天线并与之分隔开; 将第二对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形单元置于临近所述天线并与之分隔开; 所述第一对天线波束成形单元中的每一个具有第一长度，并且所述第二对天线波束成形单元中的每一个具有比第一长度大的第二长度，所述第一对天线波束成形单元具有延伸到所述第二对天线波束成形单元的第二对相应末端以外的第一对相应末端。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一和第二对波束成形单元中的每一对相对于所述天线对称放置。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一对天线波束成形单元相对于所述第二对天线波束成形单元在垂直方向上偏移地放置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一和第二对波束成形单元至少部分重叠。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一和第二对波束成形单元是共面的。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一对天线波束成形单元相对于所述第二对天线波束成形单元在水平方向上偏移地放置。
全文摘要
一种移动无线通信设备，可以包括无线通信电路；以及天线，耦合至所述无线通信电路。该设备还包括第一对电浮动、导电、空间分离的、临近所述天线并与之分隔开的天线波束成形单元。第二对电浮动、导电、空间分离的天线波束成形单元可以临近天线并与之分隔开。所述第一对天线波束成形单元中的每一个具有第一长度，并且所述第二对天线波束成形单元中的每一个具有比第一长度大的第二长度。所述第一对天线波束成形单元具有延伸到所述第二对天线波束成形单元的第二对相应末端以外的第一对相应末端。
文档编号H01Q19/00GK103022636SQ20121046087
公开日2013年4月3日 申请日期2008年6月20日 优先权日2007年6月21日
发明者齐亦红, 满英彤, 佩里·亚尔穆西泽斯基, 迪特马尔·文内默 申请人:捷讯研究有限公司
技术领域：
本发明涉及通信设备领域，尤其涉及移动无线通信设备以及相关方法。
背景技术：
蜂窝通信系统的普及持续增长并且已经成为个人和商业通信的重要部分。蜂窝电话允许用户几乎在任何他们所到之处发起和接收语音呼叫。然而，随着蜂窝电话技术的发展，蜂窝设备拥有了太多功能以及有了太多用户可以使用的不同设备类型。例如，许多蜂窝设备现在集成了个人数字助理(PDA)的特征，例如日历、地址簿、任务列表等。而且，这样的多功能设备还允许用户无线地发送和接收电子邮件(email)消息并且通过例如蜂窝网络和/或无线局域网(WLAN)接入到互联网。虽然如此，随着蜂窝通信设备功能的继续增加，非常需要一种更加容易并便于用户携带的更小的设备。这对蜂窝设备制造商提出的ー个挑战是，设计一种天线，在天线的相对有限的可用空间内提供预期的操作特性。减小电话尺寸的ー种方式是使用具有通过铰链结合在一起的上部外壳和下部外壳的翻盖电话。当电话没有使用时，外壳可以闭合从而更加紧凑并便于用户携帯。美国专利6，765，536中描述了ー种翻盖式蜂窝电话的典型天线系统。具体而言，天线系统包括位于下部外壳顶部的外部天线单元以及位于上部外壳的寄生単元，从而当电话被打开时，寄生単元非常接近天线单元。由下部外壳承载的调谐电路电耦合至寄生単元。调谐电路是可变的，以调节天线单元上的寄生负载，从而对电话提供可变的工作频率和带宽。外部蜂窝电话天线具有ー个优点，那就是他们与用户的头部相隔一定距离，这使得电话制造商更容易符合适用的特定吸收率(SAR)要求。这是因为蜂窝电话天线系统的辐射単元距离用户越远，用户受到的辐射越弱。然而，很多用户相对于外部天线更喜欢内部天线，原因是例如外部天线倾易于撞到物体上而被损坏。但是，由于更小的蜂窝电话尺寸的不断增长的需求，对于具有内部天线的相对较小电话，这可能导致天线被放置得非常接近用户的耳朵，这使制造商难于符合适用SAR和/或助听器兼容性(HAC)的要求。在PCT公开W0/2004/021511A2中提出了ー种试图解决内部天线的辐射问题的典型移动电话结构。该设备包括一个外罩(casing)，该外罩包括沿着外罩的较长的ー侧延伸某一长度的第一内置驱动天线单元。便携通信设备或者外罩包括至少ー个无源波束指向单元，后者远离第一内置驱动天线单元并且通常至少延伸与第一内置驱动天线单元几乎相同的长度。因此，第一内置驱动天线单元产生的电磁辐射在远离朝向用户的外罩侧的方向上得到增强。
尽管存在该结构，在特定应用中可能期望进行其它改进，在设备外壳(housing)的形状因数并没有为该结构提供充足空间的情况下尤其如此。
发明内容
依照一方面，提供了ー种移动无线通信设备，包括无线通信电路；以及天线，耦合至所述无线通信电路。设备还可以包括第一对电浮动、导电、彼此分隔开、临近天线并与之分隔开的天线波束成形単元。此外，第二对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形单元可以临近天线并与之分隔开。所述第一对天线波束成形単元中的每ー个具有第一长度，并且所述第二对天线波束成形単元中的每ー个具有比第一长度大的第二长度。所述第一对天线波束成形単元具有延伸到所述第二对天线波束成形単元的第二对相应末端以外的第一对相应末端。依照另一方面，提供了一种用于制造移动无线通信设备的方法，包括将天线耦合 至所述无线通信电路；将第一对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形単元置于临近所述天线并与之分隔开；将第二对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形単元置于临近所述天线并与之分隔开。所述第一对天线波束成形単元中的每ー个具有第一长度，并且所述第二对天线波束成形単元中的每ー个具有比第一长度大的第二长度。所述第一对天线波束成形単元具有延伸到所述第二对天线波束成形単元的第二对相应末端以外的第一对相应末端。
图1是紧邻带着电子助听器的用户的依照一典型实施例的移动无线通信设备的透视图。图2是图1的移动无线通信设备的PCB和电浮动、导电天线波束成形単元的示意性前视图。图3是图1的移动无线通信设备的PCB和电浮动、导电天线波束成形単元的示意性后视图。图4是图1的移动无线通信设备的便携外壳和可移除电池盖板的示意性后视图。图5是图1的移动无线通信设备可选实施例的PCB和电浮动、导电天线波束成形单元的示意性前视图。图6是图1的移动无线通信设备的另一可选实施例的PCB和电浮动、导电天线波束成形単元的示意性前视图。图7是图6的PCB和电浮动、导电天线波束成形单元的侧视图。图8是示意图1的移动无线通信设备的其他典型组件的示意框图。
具体实施例方式參照相应附图描述本说明书，其中在附图中显示了优选实施例。然而，可以使用多种不同实施例，并且因此说明书并不解释为限定为这里提出的实施例。更准确的，提供这些实施例以使本公开清楚完整。相同的參考标记始终表示相同的部件,并且主符号用于表示在替代实施例中的相似部件。
总体而言，这里公开的移动无线通信设备包括便携外壳、位于便携外壳内的印刷电路板(PCB)、由便携外壳内的PCB承载的无线收发机电路、以及由便携外壳内的PCB承载并且连接至无线收发机电路的天线。设备还可以包括第一对电浮动(electricallyfloating)、导电、彼此分隔开、临近天线并与其相隔一段距离的天线波束成形単元。此外，第二对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形単元可以临近天线并与之分隔开。尤其是，第一对天线波束成形単元可以相对于第二对天线波束成形単元偏移地放置。第一对天线波束成形単元中的每ー个可以具有第一长度，并且第二对天线波束成形単元中的每ー个可以具有比第一长度更长的第二长度。此外，第一和第二对波束成形单元可以相对干天线对称地放置。依照ー个方面，第一对天线波束成形単元可以相对于第二对天线波束成形単元在垂直方向上偏移地放置。特别地，第一和第二对波束成形単元可以至少部分重叠。在某些实施例中，第一和第二对波束成形单元还可以共面。此外，第一对天线波束成形単元可以相对于第二对天线波束成形単元在水平方向上偏移地放置。而且，第一对天线波束成形単元可以具有延伸至第二对天线波束成形単元的各端之外的各端。例如，第一和第二对波束成形单元中的至少ー个可以被固定至便携外壳的表面。此外，每ー个天线波束成形単元可以包括至少ー个一般的矩形金属层。此外，移动无线通信设备还可以包括位于便携外壳内并且连接至PCB的电池，并且便携外壳可以包括电池盖板，第一和第二对波束成形単元中的至少ー个固定至该电池盖板。而且，PCB可以具有顶部和底部，并且天线可以位于PCB的底部。首先，參考图1到4，移动无线通信设备，例如蜂窝电话20由用户21使用。在某些应用中，用户21可以在用户的耳朵23中带上电子助听器22。尤其的，蜂窝电话20在某些实现中可以有利地为使用助听器的用户提供期望的助听兼容性(HAC)，这将在下面进行讨论，但是不需要在所有的实施例中与助听器一起使用。如图所示，蜂窝电话20示意地包括便携外壳24和位于外壳内、并且接近干与外壳顶部相邻的用户21电子助听器22的音频输出传感器28 (如，扬声器)。音频输入传感器(例如，麦克风)也位于外壳24内，并且接近干与外壳底部相邻的用户21的嘴31。尽管这 里參照蜂窝设备进行了描述，应当注意本公开可以应用到其它无线通信设备，例如无线LAN设备等。蜂窝电话20还示意地包括位于外壳24内的印刷电路板(PCB) 37、以及位于PCB的正面和/或背面上的天线35和无线(例如，蜂窝)收发器38。当然，在其它实施例中这些部件可以位于背面或者其它位置。PCB 37还示意地包括把天线35连接至无线收发器38的天线馈线40。例如，天线35可以由PCB 37上的多个导电带构成，并且可以采用一个或多个单馈点或多馈点天线单元的形式(例如，单级天线、倒置F型天线等)，这是本领域技术人员所清楚的。蜂窝电话20还可以包括连接至PCB 37的其它组件，例如显示器、电池53 (图4)、键盘、处理电路等，将在下面进行讨论。在当前的示例中，天线35临近PCB 37的底部42b，并且因此位于外壳24的底部(即，输入麦克风所在的位置)，相对于传统的安装在顶部的、内部蜂窝电话天线相比这有助于降低到用户21的电子助听器22的耦合。PCB 37还具有左侧和右侧41a、41b以及顶部42a。这是由于当蜂窝电话20临近用户的耳朵23时，与典型的位于顶部的内部蜂窝电话天线的情况相比，用户21的电子助听器22还有利地与天线35分离。而且，这种天线布置还有助于使天线35远离用户的大脑，因而相对于传统的位于顶部的内部蜂窝电话天线进ー步降低了蜂窝电话20的SAR。然而，应当注意在某些实施例中可以使用位于顶部的或者其它天线布置。尽管如此，如果便携外壳24为了用户方便具有相对较小的形状因数或者覆盖区，这意味着天线35仍然可能距离用户的耳朵23非常近，因此可能把SAR或者到助听器22的耦合提高到不可接受的等级上，因此，蜂窝电话20可以有利地包括第一和第二对电浮动、导电天线波束成形単元30a、30b以及32a、32b，并且如本领域技术人员所清楚的，这有助于使天线35的波束图指向远离用户和助听器22。第一和第二对波束成形単元30a、30b以及32a、32b有利地限定了两级天线耦合结构。应当注意在某些实施例中还可以使用额外的波束成形単元对。
一般来讲，第一对天线波束成形単元30a、30b相对于第二对天线波束成形単元32a、32b偏移地放置。在当前的示例中，两对天线波束成形单元在水平方向上相互偏移。也就是，在页面上从左到右在水平方向上相互偏移或者彼此分隔开。而且，例如，第一和第二对天线波束成形单元30a、30b以及32a、32b可以共面，例如位于PCB 37的同一侧(可以是或者可以不是天线35所在的PCB的同一侧)，位于便携外壳24的同侧表面上。在其它实施例中，第一和第二对天线波束成形単元30a、30b以及32a、32b可以位于PCB 37的不同侧，或者可以ー个位于PCB上另ー个位于外壳24的ー侧表面上。如本领域技术人员所清楚的，其它结构也是可能的，并且在下面对其进行讨论。例如，第一和第二对天线波束成形単元30a、30b以及32a、32b可以相对于天线35对称放置。具体地，如图3所示，在当前示例中，第一和第二对天线波束成形単元30a、30b以及32a、32b中的每ー对基本平行于便携外壳的纵轴36布置，尽管本领域技术人员清楚，在不同实施例中可以采用其它布置。第一对天线波束成形単元30a、30b中的每ー个可以具有第一长度，并且第二对天线波束成形单元32a、32b中的每ー个可以具有第二长度。在所示的实施例中，第二长度大于第一长度，尽管在其它实施例中可以相反(或者第一和第二长度可以相同)。例如，每个波束成形单元30a、30b、32a、32b可以具有范围为大约2到15mm的宽度，以及范围为大约I到IOcm的长度，尽管在某些实施例中还可以使用其它尺寸。如本领域技术人员所清楚的，第一和第二对天线波束成形単元30a、30b以及32a、32b的布置将对天线35的性能产生影响。因此，可以根据给定的实现方式和适用的天线性能特性改变具体的尺寸/数量/布置选择。还应当注意，第二对天线波束32a、32b并不需要在所有实施例中比第一对长(即，两对可以具有相同长度或者第二对比第一对短)。如图4所示，蜂窝电话20示意地包括位于便携外壳24内并且可移除地连接至PCB37的电池53，以及为电池提供保护的可移除盖板50。可以包括释放按钮或者舌簧51 (或者其它合适的単元)用于将盖板50固定在适当的位置。在示意的实施例中，第一对天线波束成形单元30a、30b被固定至可移除盖板50的内表面，并且第二对波束成形单元32a、32b位于紧邻可移除盖板的便携外壳的背面的内表面。该ニ级波束成形単元结构的使用有利地允许该结构适于不同的波形因数和外壳形状/尺寸。也就是，第一和第二对波束成形単元30a、30b以及32a、32b可以有利地被放置为适应本领域技术人员所清楚的不同的电池盖板50的形状和尺寸以及波形因数。在某些实施例中，一个或两个波束成形单元还可以位于外壳24的侧面。在典型实施例中，波束成形单元30a、30b以及32a、32b通常为以粘合层固定至盖板50和便携外壳24的内表面的矩形金属层。然而，波束成形单元30a、30b以及32a、32b可以在不同实施例中采用不同形状，并且可以通过粘合剂以外的其它合适的附着方法固定至外壳24、盖板50、PCB37等。例如，如本领域技术人员所清楚的，与电路板上的导电电路带相似，可以使用传导油墨把波束成形単元30a、30b印刷到外壳/盖板/PCB上。在某些实施例中，期望将覆盖层(未示出)置于ー个或多个波束成形单元30a、30b、32a、32b上，并且如果打算把所述单元放置在便携外壳24的外表面上则尤其如此。覆盖层可以是绝缘层，例如绝缘带状层。覆盖层可以有助于保护波束成形単元不被损坏或改变从而可能降低SAR和/或HAC性能。而且，如本领域技术人员所清楚的，还可以有利地通过使覆盖层与便携外壳24和/或盖板50具有相同的顔色，有利地隐藏波束成形単元。现在參考图5，图5显示了一个可替代实施例，其中第二对波束成形単元32a’、 32b’放置在第一对波束成形単元之间。在本实施例以及上面讨论的实施例中可以看出，第一对波束成形単元30a’、30b’具有延伸至第二对波束成形単元32a’、32b’的各个末端之外的各个末端。然而，在某些实施例中，末端可以是共終点的，或者末端并不需要总是彼此相对延伸。下面參考图6和图7描述另一可替代实施例。这里，正如或许可以从图7更容易地看到的那样，第一对天线波束成形単元30a”、30b”相对于第二对天线波束成形単元32a”、32b”在垂直方向上偏移地放置。換言之，第一对波束成形単元30a”、30b”垂直放置在天线35”上方，第二对波束成形単元32a”、32b”垂直放置在第一对波束成形単元30a”、30b”上方。如图所示，在所示的示例中，这是通过把第一对波束成形単元30a”、30b”垂直放置在便携外壳24”的正面的内表面上，并把第二对波束成形単元32a”、32b”放置在便携外壳正面的外表面上予以实现的。然而，在其他实施例中，第一和/或第二对波束成形単元30a”、30b”、以及32a”、32b”可以垂直放置在天线35”下方(例如，在PCB 37”的背面和/或便携外壳24”背面的内/外表面上)。在当前的示例中，第一和第二对波束成形単元30a”、30b”、以及32a”、32b”还可以部分重叠，但是如上面所指出的，并不需要在所有实施例中进行重叠。现在通过參考图8描述手持移动无线通信设备1000的其它示例组件。设备1000示意地包括外壳1200、键盘1400以及输出设备1600。所示的输出设备是显示器1600，其优选为全图示IXD。还可以利用其它类型的输出设备。处理设备1800位于外壳1200内并且耦合在键盘1400和显示器1600之间。处理设备1800响应用户对键盘1400的按键的动作，控制显示器1600的操作，以及移动设备1000的整体操作。外壳1200可以垂直地拉长，或者可以采用其它尺寸和形状(包括蛤壳型的外壳结构)，键盘可以包括模式选择键、或者用于在文本项目和电话项目之间进行切換的其它硬件或软件。除了处理设备1800之外，在图8中示意地显示了移动设备1000的其它组件。这些组件包括通信子系统1001、短距离通信子系统1020、键盘1400和显示器1600，以及其它输入/输出设备1060、1080、1100以及1120 ;以及存储设备1160、1180和各种其它设备子系统1201。移动设备1000优选为具有语音和数据通信能力的双路RF通信设备。此外，移动设备1000优选地具有通过互联网与其它计算机系统通信的能力。在处理设备1800上执行的操作系统软件优选的存储在例如闪存1160的永久存储器中，也可以存储在其它类型的存储设备中，例如只读存储器(ROM)或者相似的存储单元中。此外，系统软件、专用设备应用程序、或者其一部分可以临时加载到易失存储器，例如随机接入存储器(RAM) 1180中。移动设备接收的通信信号还可以存储在RAM 1180中。处理设备1800，除了其操作系统功能外，还可以执行设备1000上的软件应用程序1300A-1300N。可以在制作过程中在设备1000上安装控制设备的基本操作，例如语音和数据通信1300A和1300B的一组预定的应用程序。此外，可以在制作过程中安装个人信息管理器(PM)应用程序。PM优选的可以组织并管理数据项目，例如电子邮件、日历事件、语音邮件、约会和任务项目。P頂应用程序优选的还可以通过无线网络1401发送和接收数据项 目。优选的，通过无线网络1401把PM数据项目与存储在和与主机计算机系统相关的设备用户的相应数据项目无缝地结合、同步和更新。包括数据和语音通信的通信功能通过通信子系统1001执行，并且可以通过短距离通信子系统执行。通信子系统1001包括接收器1500、发射器1520、以及ー个和多个天线1540和1560。此外，通信子系统1001还包括处理模块，例如数字信号处理器(DSP) 1580、以及本地振荡器(Los) 1601。通信子系统1001的特定设计和实现方式取决于移动设备1000所试图操作的通信网络。例如，移动设备1000可以包括被设计为操作在MobiteXTM、dataTACTM或者通用分组无线业务(GPRS)移动数据通信网络、并且还设计为操作任意一个语音通信网络，例如AMPS、TDMA, CDMA、WCDMA, PCS、GSM、EDGE等的通信子系统1001。其它类型的数据和语音网络，分离的以及集成的，还可以用于移动设备1000。移动设备1000还可以与其它通信标准，例如3GSM、3GPP、UMTS等兼容。网络接入需求根据通信系统的类型而改变。例如，在Mobitex和dataTAC网络中，使用唯一的个人识别号码或者与每个设备相关的PIN把移动设备注册到网络上。然而，在GPRS网络中，网络接入与设备的订户或者用户相关。因此，为了操作在GPRS网络中GPRS设备需要通常称为SIM卡的订户识别模块。当完成需要的网络注册或者激活过程之后，移动设备1000可以通过通信网络1401发送和接收通信信号。通过天线1540从通信网络1401接收的信号被路由到接收器1500，其提供信号放大、频率下变换、滤波、信道选择等，并且还可以提供模拟到数字转换。所接收信号的模拟到数字转换允许DSP 1580执行更加复杂的通信功能例如解调和解码。在相似的方式中，被发送到网络1401的信号被DSP 1580处理(例如，调制和编码)并且然后被提供到发射器1520进行数字到模拟转换、频率上变换、滤波、放大并通过天线1560发射到通信网络1401 (或者多个网络)。除了处理通信信号外，DSP 1580对接收器1500和发射器1520提供控制。例如，应用到接收器1500和发射器1520中通信信号的增益可以通过实现在DSP 1580中的自动增益控制算法自适应地控制。在数据通信模式中，接收的信号，例如文本消息或者网页下载，被通信子系统1001执行并且被输入到处理设备1800中。接收的信号进ー步被处理设备1800处理以输出到显示器1600，或者可替代地输出到某些其它辅助I/O设备1060。设备用户还可以使用键盘1400和/和某些其它辅助I/O设备1060，例如按键、摇杆、手轮、或者某些其它类型地输入设备来创作数据项目，例如电子邮件消息。创作地数据项目然后通过通信子系统1001在通信网络1401中传输。在语音通信模式中，设备地整体操作与数据通信模式基本上相似，除了接收的信号被输出到扬声器1100,并且用于传输的信号由麦克风1120产生之外。还可以在设备1000上实现可替代的语音和音频I/O子系统，例如语音消息记录子系统。此外，显示器1600还可以在语音通信模式中使用，例如，显示呼叫方的标识，语音呼叫的持续事件或者其它语义呼叫相关信息。短距离通信子系统能进行移动设备1000和其它近距离系统和设备之间的通信，其中近距离设备并不必须是相似设备。例如，短距离通信子系统可以包括红外设备和相关 的电路和组件、或者蓝牙通信模块以提供与相似系统和设备的通信。本领域技术人员在前述说明和相关附图所提供的启示的利益下，可以进行多种修改和实施例。因此，应当理解各种修改和实施例应当包含在附加的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种移动无线通信设备，包括 无线通信电路； 天线，耦合至所述无线通信电路； 第一对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形单元，临近所述天线并与之分隔开；以及 第二对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形单元，临近所述天线并与之分隔开；并且 所述第一对天线波束成形单元中的每一个具有第一长度，所述第二对天线波束成形单元中的每一个具有比第一长度大的第二长度， 所述第一对天线波束成形单元具有延伸到所述第二对天线波束成形单元的第二对相应末端以外的第一对相应末端。
2.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，其中，所述第一和第二对波束成形单元中的每一对相对于所述天线对称放置。
3.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，其中，所述第一对天线波束成形单元相对于所述第二对天线波束成形单元在垂直方向上偏移地放置。
4.根据权利要求3所述的移动无线通信设备，其中，所述第一和第二对波束成形单元至少部分重叠。
5.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，其中，所述第一和第二对波束成形单元是共面的。
6.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，其中，所述第一对天线波束成形单元相对于所述第二对天线波束成形单元在水平方向上偏移地放置。
7.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，还包括便携外壳，承载所述天线和所述无线通信电路；其中，所述第一对和第二对波束成形单元中的至少一对固定至所述便携外壳的表面。
8.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，还包括便携外壳，承载所述天线并具有顶部和底部；其中，临近所述便携外壳的底部承载所述天线。
9.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，其中，每个所述天线波束成形单元包括至少一个大体上为矩形的金属层。
10.根据权利要求1所述的移动无线通信设备，还包括便携外壳，承载所述天线；以及电池，承载在所述便携外壳内；其中，所述便携外壳包括电池盖板，所述第一和第二对波束成形单元中的至少一对固定至所述电池盖板。
11.一种用于制造移动无线通信设备的方法，包括 将天线耦合至所述无线通信电路； 将第一对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形单元置于临近所述天线并与之分隔开; 将第二对电浮动、导电、彼此分隔开的天线波束成形单元置于临近所述天线并与之分隔开; 所述第一对天线波束成形单元中的每一个具有第一长度，并且所述第二对天线波束成形单元中的每一个具有比第一长度大的第二长度，所述第一对天线波束成形单元具有延伸到所述第二对天线波束成形单元的第二对相应末端以外的第一对相应末端。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一和第二对波束成形单元中的每一对相对于所述天线对称放置。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一对天线波束成形单元相对于所述第二对天线波束成形单元在垂直方向上偏移地放置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一和第二对波束成形单元至少部分重叠。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一和第二对波束成形单元是共面的。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一对天线波束成形单元相对于所述第二对天线波束成形单元在水平方向上偏移地放置。
全文摘要
一种移动无线通信设备，可以包括无线通信电路；以及天线，耦合至所述无线通信电路。该设备还包括第一对电浮动、导电、空间分离的、临近所述天线并与之分隔开的天线波束成形单元。第二对电浮动、导电、空间分离的天线波束成形单元可以临近天线并与之分隔开。所述第一对天线波束成形单元中的每一个具有第一长度，并且所述第二对天线波束成形单元中的每一个具有比第一长度大的第二长度。所述第一对天线波束成形单元具有延伸到所述第二对天线波束成形单元的第二对相应末端以外的第一对相应末端。
文档编号H01Q19/00GK103022636SQ20121046087
公开日2013年4月3日 申请日期2008年6月20日 优先权日2007年6月21日
发明者齐亦红, 满英彤, 佩里·亚尔穆西泽斯基, 迪特马尔·文内默 申请人:捷讯研究有限公司
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