提供最优化频率特性的平面反F天线装置和控制其的方法

摘要

公开了一种平面反F天线(PIFA)装置和控制该PIFA装置的方法，所述PIFA装置和方法在多频率环境中可提供最优化的频率特性。PIFA装置设置有与传输引线隔开不同距离的多个短路引线和能选择所述短路引线中的一个的天线开关，或设置有能将短路引线移动到预设位置的天线开关，从而调节传输引线和短路点之间的距离。根据在当前位置使用的频带可使天线频率特性最优化，并且所述天线频率特性在多频率环境中可随时被最佳地保持。

说明书

                          技术领域

本发明总体上涉及一种移动通信终端，更具体地讲，涉及一种平面反F天线(PIFA)。

                          背景技术

在移动通信终端中的当前小型化趋势正被促进。根据这种小型化趋势，现在移动通信终端正倍生产为具有内置天线，这使得移动终端总体上更小。

典型的内置天线是平面反F天线(PIFA)。图1示出传统的PIFA的示例性结构。参照图1，PIFA被设置有接地面102、片100、传输(feeding)引线104和短路引线106。这里，短路引线106可用短路片代替。当电流通过传输引线104被传输到安装在接地面102上面的片100时，片100和接地面102被激活并用作辐射装置。PIFA的带宽、增益和谐振频率取决于片100的高度、宽度和深度以及传输引线104与短路引线106或短路片之间的距离z。

PIFA的一个优点是其可被嵌入到移动通信终端中。然而，存在一个缺点在于所述PIFA被移动通信终端中的空间所限制。在上述的PIFA的情况下，诸如带宽、增益、谐振频率等的天线频率特性可根据片100的高度、宽度和深度以及其他因素而改变。因为PIFA被移动通信终端中的空间所限制，所以天线频率特性也被移动通信终端中的空间所限制。设计在其中嵌入PIFA的移动通信终端以对一个特定的频带最大化所述PIFA的频率特性。

当前，在世界的各地区使用各种频带。例如，在韩国，蜂窝和个人通信服务(PCS)系统分别使用800MHz和1700MHz的频带。在美国，蜂窝和个人通信服务系统分别使用800MHz和1900MHz的频带。在中国，使用2100MHz的频带。在罗马尼亚和俄罗斯，蜂窝系统使用450MHz的频带。在波兰和乌克兰，使用850MHz的频带。因此，设计PIFA以在各频带上操作，以便用户即使移动到另一国家也可接收移动通信服务。

移动通信终端的结构特性显著影响PIFA的频率特性。例如，天线的频率特性关于不同的频带并根据滑动或折叠器结构或者其打开或关闭状态来改变。这里，所述打开状态是在折叠器结构中折叠器打开的状态，而所述关闭状态是在折叠器结构中折叠器被关闭的状态。打开和关闭状态也存在于滑动型移动通信终端中。当设计PIFA时，设计能影响频率特性的诸如片100、接地面102、短路引线106和传输引线104的部件，由此天线频率特性对于特定的结构特征可被最优化，并且对于其他结构特征可被最小化。

当用户在不同的频带中使用移动通信终端时，对特定结构特征的频率特性的影响可根据使用的不同频率而改变。例如，对在折叠器的打开状态下的频率特性的影响在800-MHz和450-MHz带之间不同。因此，存在这样的问题，即，根据具体移动通信终端的结构特征传统的PIFA不能满足多频特性。

                          发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种移动通信终端中的平面反F天线(PIFA)装置和控制所述PIFA装置的方法，该装置和方法可在多频率环境中满足各频率的特性。

本发明的以上和其他目的可由这样一种设备实现，这种设备包括：存储器，在多频率环境中根据每一频带的影响来存储基于频带所映射的频率特性补偿值；平面反F天线(PIFA)装置，改变传输引线和短路引线之间的距离；和控制器，执行控制操作，由此传输引线和短路引线之间的距离用映射到特定频带的特定频率特性补偿值来改变。

本发明的以上和其他目的也可由这样一种方法实现，这种方法包括：根据移动通信终端的位置来改变频带；确定在改变的频带中移动通信终端的操作状态是否需要平面反F天线(PIFA)的频率特性补偿；如果操作状态需要频率特性补偿，则根据当前操作状态加载频率特性补偿值；根据加载的频率特性补偿值来调节传输引线和短路引线之间的距离；确定移动通信终端的操作状态是否已经结束；和如果移动通信终端的操作状态已经结束，则根据移动通信终端的操作状态来恢复补偿的频率特性。

                          附图说明

通过结合附图进行的以下详细描述，本发明的上述和其他目的及优点将会变得更加易于理解，其中：

图1示出传统的平面反F天线(PIFA)的示例性结构；

图2是示出根据本发明的实施例的移动通信终端的结构的方框图；

图3是示出根据本发明的实施例的控制天线开关以对频率特性进行补偿的操作的流程图；

图4是示出根据本发明的实施例的基于映射到输入的位置信息的频带来改变天线的频率特性的操作的流程图；

图5A、图5B和图5C示出根据本发明的第一实施例的PIFA装置的示例性结构；和

图6A和图6B示出根据本发明的第二实施例的PIFA装置的示例性结构。

                       具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。在附图中，即使相同或相似的部件在不同的附图种被描述，这些部件也由相同的参考标号表示。在以下描述中，为了清楚和简明，省略了包含于此的对本领域技术人员公知的功能和结构。

为了更好地理解本发明，首先将描述本发明的基本原理。本发明可改变在传输和短路引线之间的距离，以调节在多频率环境中的各种频率。为此，本发明包括可使在各种频率操作的移动通信终端的天线的频率特性最优化的与传输引线隔开一段距离的多个短路引线或短路片。本发明包括天线开关，用于从多个短路引线或短路片中选择最佳的引线或金属板。在本发明的实施例中，移动通信终端的控制器控制将被选择的最佳的引线或片。在本发明的实施例中，移动通信终端的控制器控制最佳的短路引线或短路片被选择。当从用户或基站(BS)输入移动通信终端的当前位置信息时，基于输入的位置信息来选择最佳的短路引线或短路片。根据本发明的实施例，移动通信终端利用可基于当前使用的频带使天线频率特性最优化的位于一段距离处的短路引线或短路片，从而其天线频率特性在多频率环境下也被最优化的状态可始终被保持。天线开关可从多个短路引线或短路片选择最佳引线或片。

如上所述，本发明包括与传输引线隔开不同距离的多个短路引线或短路片。可选择地，天线开关可从预设位置选择最佳位置，并且可以将PIFA装置的短路引线或短路片移动到选择的位置。可选择地，当在PIFA装置中设置单个短路引线或短路片时，所述单个短路引线或金属板可被移动到最佳位置。

图2是示出根据本发明的实施例的移动通信终端的结构的方框图。参照图2，移动通信终端包括：存储器202、键输入单元204、显示单元206、基带处理器208、编码解码器(CODEC)212、天线开关220和控制器200。控制器200根据用于电话呼叫、数据通信或无线互联网访问的协议处理语音信号和数据，并控制移动通信终端的各部分。此外，控制器200从键输入单元204接收键输入，并响应于键输入来控制显示单元206以产生并提供图像信息。控制器200从用户或BS接收当前位置信息。通过接收的位置信息，控制器200识别从包括在存储器202中的区域频率存储器224映射到当前位置的频带。控制器200确定频带改变是否需要。当频带改变需要时，控制器200根据改变的频带从包括在存储器202中的补偿值存储器222加载用于使天线频率特性最优化的频率特性补偿值。控制器200从补偿值存储器222选择映射到用于使天线频率特性最优化的频率特性补偿值的PIFA装置的短路引线，或选择映射到频率特性补偿值的短路引线位置。移动通信终端可基于当前输入的位置信息将用于使天线频率特性最优化的频率特性补偿值应用于PIFA装置。这里，短路引线可被短路片代替。

与控制器200连接的存储器202可包括只读存储器(ROM)、闪速存储器、随机访问存储器(RAM)等。所述ROM存储用于处理和控制控制器200的操作的程序以及各种类型的参考数据。所述RAM提供工作存储器。所述闪速存储器提供用于存储能被更新的各种类型的数据的空间。移动通信终端的存储器202基于当前输入的位置信息存储用于识别将被用于当前位置的频带的区域频率信息。在如上所述改变频带的情况下，所述存储器202存储关于映射到用于使天线频率特性最优化的补偿值的PIFA装置的短路引线的信息，或存储关于映射到补偿值的短路引线位置的信息。在存储器202中存储区域频率的空间被称为区域频率存储器224，存储关于补偿值和映射到补偿值的引线或引线位置的信息的空间被称为补偿值存储器222。

键输入单元204包括具有数字键的各种类型的键，并将来自用户的键输入控制器200。射频(RF)单元210将RF信号发送到BS，并从BS接收RF信号。RF单元210将接收的信号转换成中频(IF)信号，并将转换的信号输出到与控制器200连接的基带处理器208。RF单元210将从基带处理器208输入的IF信号转换成RF信号，并发送所述RF信号。所述基带处理器208用作在控制器200和RF单元210之间提供接口的基带模拟(BBA)专用集成电路(ASIC)。基带处理器208将从控制器200接收的数字基带信号转换成模拟IF信号，并随后将所述模拟IF信号施加于RF单元210。基带处理器208将从RF单元210施加的模拟IF信号转换成数字基带信号，并随后将所述数字基带信号施加到控制器200。

与控制器200连接的CODEC 212通过放大器214与麦克风和扬声器连接。CODEC 212对从麦克风输入的语音信号执行脉冲编码调制(PCM)编码操作，并将语音数据输出到控制器200。CODEC 212对从控制器200输入的语音数据执行PCM解码操作，并通过放大器214将语音信号输出到扬声器。放大器214将从麦克风输入的语音信号或将被输出到扬声器的语音信号放大，并根据控制器200的控制操作来调节扬声器的音量和麦克风的增益。

天线开关220根据控制器200的控制操作来调节在PIFA装置216中设置的PIFA 218的短路引线。天线开关220根据控制器200的控制从在PIFA 218中设置的多个短路引线中选择最佳引线。在另一实施例中，天线开关220根据控制器200的控制操作从预设位置选择最佳位置，并将短路引线移动到选择的位置。因此，即使当频带被改变时，PIFA装置216也可保持用于改变的频率的最佳天线特性。

图3是示出根据频带改变在控制器200中控制天线开关220的操作的流程图。参照图3，移动通信终端的控制器200进行到步骤300以从用户或BS接收位置信息，并识别当前位置。根据识别的位置来进行频带改变。

控制器200进行到步骤302以确定移动通信终端的当前操作状态是否需要频率特性补偿。需要频率特性补偿的操作状态是诸如移动通信终端的打开或关闭状态的特定操作状态。例如，在打开状态下，在折叠型通信终端中影响天线频率特性的级别在800-MHz和450-MHz之间不同。如果PIFA的频率特性被设计为打开状态下对800-MHz频带是最佳的，则这些频率特性对450-MHz频带不是最佳的。即，如果在初始设计时，天线频率特性为对移动通信终端的特定操作状态而预设的频带被最优化，则当预设频带被改变到不同的频带时，所述天线频率特性对另一频带不是最佳的。在这种情况下，控制器200确定移动通信终端处于需要频率特性补偿的操作状态。这取决于基于在上述步骤300中输入的位置信息的改变的频带。在每一频带中影响的频率特性基于存储在存储器202的补偿值存储器222中的信息，即与包括频率模拟结果的如表1所示的频率特性补偿值相关的信息。

表1

  频带  操作状态  补偿值  短路引线号  450MHz  800MHz  1900MHz  关闭  关闭  关闭  -5dB  0dB  +15dB  6  7  8

参照表1，当在关闭状态下用户通过电话谈话时，被设计为对800MHz的频带最佳的移动通信终端在450MHz的频带下需要-5dB的补偿值，以及在1900MHz的频带下需要+15dB的补偿值。移动通信终端从设置在其中的多个短路引线选择最佳引线，并使用频率特性补偿值。在这种情况下，当在步骤300中识别的频带是450MHz时，并且当用户在移动通信终端关闭的状态下使用耳机通过电话谈话时，控制器200确定在当前操作状态下频率特性补偿是需要的。

当在步骤302中确定在当前操作状态下频率特性补偿是需要时，控制器200进行到步骤304以从存储器202的补偿值存储器222加载用于当前操作状态的频率特性补偿值。控制器200进行到步骤306以检查关于短路引线或映射到在步骤304中加载的频率特性补偿值的短路引线的位置的信息。控制器200控制天线开关220以选择映射到短路引线信息的短路引线，或控制天线开关220以将短路引线移动到映射到短路引线位置信息的位置。

然后，控制器200进行到步骤308以确定基于步骤302中的确定的需要频率特性补偿的操作状态是否已经结束。如果需要频率特性补偿的操作状态还没有结束，则当前选择的短路引线或短路引线位置被连续地保持。然而，如果需要频率特性补偿的操作状态已经结束，则控制器200进行到步骤310以控制天线开关220，由此根据在步骤300中的当前位置，短路引线或映射到改变的频带的短路引线位置被再次选择。然后，控制器200恢复在步骤306中补偿的频率特性。移动通信终端可根据频带改变传输引线和短路引线之间的距离，由此根据在多频率环境中的每一频带使PIFA的频率特性最优化。而且，即使当频带已被改变时，移动通信终端也可根据特定的操作状态使用频率特性补偿值来改变传输引线和短路引线之间的距离，由此在特定操作状态下也最佳地保持PIFA的频率特性。

图4是示出从用户或BS接收当前位置信息并基于所述位置信息改变频带的操作的流程图。参照图4，移动通信终端的控制器200进行到步骤400以确定是否从用户输入位置信息。如果已从用户输入位置信息，则控制器200进行到步骤406。在步骤406，控制器200从存储器202的区域频率存储器224加载关于与用户输入的位置信息对应的区域的频带的信息，并确定频带改变是否需要。

然而，如果没有位置信息，则控制器200进行到步骤402以确定漫游服务是否被激活。如果漫游服务还没有被激活，则控制器200确定根据当前位置的频带改变不是需要的。控制器200进行到图3的步骤302以确定移动通信终端的当前操作状态是否为其中需要频率特性补偿的状态。

然而，如果在步骤402中漫游服务被激活作为确定的结果，则控制器200进行到步骤404以从当前漫游服务已被激活的小区的BS接收关于当前区域的位置信息。然后，控制器200进行到步骤406以从存储器202的区域频率存储器224加载频带值和映射到当前输入位置信息的短路引线信息。然后，控制器200进行到步骤408以确定在移动通信终端中频带改变是否需要。表2示出根据本发明的移动通信终端的示例。表2示出频带值和短路引线信息被存储在区域频率存储器224中的示例。

表2

  位置信息  频带  短路引线号  韩国  俄罗斯  中国  800MHz  450MHz  2100MHz  1  2  3

参照表2，在移动通信终端中设置映射到频带的不同位置的短路引线。因为这些短路引线出现在不同的位置，所以在短路引线和传输引线之间的距离不同。因为短路引线与传输引线隔开一段距离，由此PIFA的频率特性对映射到每一短路引线的频带是最佳的，所以在移动通信终端中PIFA的频带特性对每一区域的频率是最佳的。如表2所示存储指示映射到频率的短路引线的预设信息。根据本发明的另一实施例，存储关于短路引线位置的信息来代替短路引线号。

然后，控制器200进行到步骤410以根据加载的频率值和加载的短路引线信息来控制天线开关220，由此短路引线的位置被调节。移动通信终端选择表2所示的映射到频带的最佳短路引线。移动通信终端还可选择映射到频带的特定短路引线位置，并将短路引线移动到选择位置。例如，假设在打开状态下表2与被设计为对频率特性是最佳的PIFA相关联，则移动通信终端使用与传输引线隔开一段距离的短路引线，在韩国所述短路引线可在800MHz的频带中使天线频率特性最优化，由此PIFA的频率特性对800MHz的频带可以是最佳的。如果用户移动到中国，则移动通信终端使用与传输引线隔开一段距离的短路引线，所述短路引线在2100MHz的频带下可使天线频率特性最优化，由此PIFA的频率特性对2100MHz的频带可以是最佳的。

图5A、5B和5C示出具有多个短路引线的PIFA装置的示例性结构。参照图5A、5B和5C，PIFA装置被设置有通路100、接地面102、传输引线104、多个短路引线500、502、504、506、508和510，以及能选择短路引线中的一个的天线开关220。如图5B所示，短路引线500、502、504、506、508和510与传输引线104隔开不同的距离。因此，短路引线向PIFA提供不同的天线频率特性。图5C示出PIFA的接地面102的背面。如图5C所示，天线开关220根据控制器200的控制操作从短路引线500、502、504、506、508和510选择最佳引线。这里，天线开关220可使用具有低插入损耗和高绝缘性能的微机电系统(MEMS)开关。移动通信终端包括与传输引线隔开不同距离的多个短路引线，由此PIFA在多频率环境中也可保持最佳频率特性。

图6A和图6B示出根据另一实施例的设置有能根据预设位置信息移动一个短路引线的天线开关220的PIFA装置的示例性结构。参照图6A和图6B，移动通信终端的PIFA装置设置有能基于逐频带将短路引线600移动到能使频率特性最优化的短路引线位置的最佳位置的天线开关220。天线开关220通过根据控制器200的控制操作将短路引线600移动到预设位置，来改变传输引线104和短路引线600之间的距离，由此PIFA的频率特性被改变。移动通信终端的PIFA装置调节短路引线和传输引线之间的距离，由此在多频率环境中也最佳地保持不同频带之间的频率特性。

根据本发明，PIFA装置设置有与传输引线隔开不同距离的多个短路引线和能选择短路引线中的一个的天线开关，或者设置有能将短路引线移动到预设位置的天线开关，由此调节传输引线和短路引线之间的距离。因为使用了可根据在当前位置使用的频带来使天线频率特性最优化的位于一段距离处的短路引线，所以本发明可在多频率环境中随时最佳地保持天线频率特性。

虽然由于本发明的优选实施例已由于示例性的目的而公开，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，各种修改、添加和代替是可能的。关于本发明的实施例已描述了短路引线和传输引线之间的距离被改变的示例。当然，短路片可被用于代替短路引线。关于本发明的实施例已描述了当执行漫游服务或从用户输入区域信息时移动通信终端识别它自身的位置的示例。当然，移动通信终端可根据周期性地从基站(BS)接收的位置信息来识别当前位置。因此，本发明不限于上述的实施例，而是由权利要求以及其等同物的全部范围所限定。