專利名稱：用于無線電通信設備包括多個天線的集成天線組件的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明領域本發(fā)明總的涉及通信領域，更具體地涉及天線。
本發(fā)明
背景技術(shù)：
無線電通信設備例如蜂窩無線電話機可以包括一個使無線電通信設備能夠接收和/或發(fā)射無線電服務有關(guān)信號的天線。例如，一個GSM型蜂窩無線電話機可以包括一個天線，該天線允許蜂窩無線電話機在GSM系統(tǒng)中工作。這種天線可以適合于連接到無線電通信設備的封套?？墒牵撎炀€物理特性(例如尺寸)可能影響無線電通信設備的成本。
隨著無線電服務變得更普及，可能希望利用一個無線電通信設備支持多個無線電服務。例如，已知在單一無線電通信設備中將全球定位系統(tǒng)(GPS)功能與上述無線電話機功能一起提供。這種無線電通信設備在例如Camp，Jr的題目為“包括貼片天線的便攜無線電話機”的共同待審查美國專利申請09/193,587中被描述，該申請已經(jīng)轉(zhuǎn)讓為本發(fā)明的受讓人。在此引用作為參考。不幸地是，支持GPS和無線電話機功能兩者可能進一步增加無線電通信設備的成本。因此，需要提供一種無線電通信設備，其可以支持GPS和無線電話機功能兩者而又減少無線電通信設備中有關(guān)支持另外無線電服務的成本。
本發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的是提供改善的無線電通信設備。
本發(fā)明的另一個目的是進一步減少無線電通信設備中支持GPS和通信功能的成本。
本發(fā)明的這些和其他目的是通過具有包括GPS天線和第一天線的集成天線外殼的無線電通信設備提供的。GPS天線提供在無線電通信設備中接收GPS信號，該設備被用于確定無線電通信設備的位置。第一天線提供對通信信號的接收和發(fā)射，例如所使用的PCS或DCS蜂窩無線電系統(tǒng)。集成GPS天線與第一天線到相同天線外殼中可以減少制造支持多功能無線電通信設備的成本。另外，由于無線電通信設備的尺寸減小，可能更困難將多個天線外殼耦合到無線電通信設備上而不影響無線電通信設備的功能和/或美觀。
在本發(fā)明的另一個方面，集成天線組件中的該天線被安裝在集成天線外殼內(nèi)的公共天線支架上。天線支架可以包括第一和第二表面，和GPS天線和第一天線可以安裝在天線支架的公共表面上或相反表面上。天線支架可以包括一個電介質(zhì)材料。
在本發(fā)明另一個方面，第二天線被包含在集成天線組件內(nèi)。因此，用戶可以在多個通信系統(tǒng)之一中操作無線電通信設備。第二天線可以安裝在GPS和第一天線之間。第一、第二和GPS天線可以每個安裝在天線支架的任何表面上。
在本發(fā)明的意想不到的方面，集成天線外殼可以包括一個第一高波段天線，第二高波段天線，和一個位于他們之間的低波段天線。將低波段天線位于第一高波段天線和第二高波段天線之間可以減少集成天線組件中第一和第二高波段天線之間的電磁耦合。例如，如果GPS天線工作在大約1574到1576MHz之間的頻率范圍而第一天線工作在大約1710到1880MHz之間的頻率范圍和第二天線工作在大約880到960MHz之間的頻率范圍，位于第一天線和GPS天線之間定位第二天線可以減少第一天線與GPS天線之間的電磁耦合。
本發(fā)明的集成天線外殼可以因此減少提供多功能例如蜂窩通信和GPS功能的無線電話機成本。集成天線外殼也可以減少無線電話機尺寸和增加美觀性。
附圖簡要說明

圖1是無線電通信設備的圖，該設備按照本發(fā)明接收GPS信號和通信信號。
圖2是按照本發(fā)明的包括集成天線組件的無線電話機的方框圖。
圖3是按照部分沿圖4A和4B的截面線3-3`的天線支架的截面圖。
圖4A和4B是按照本發(fā)明集成天線組件第一實施例的圖。
圖5A是按照本發(fā)明沿圖5B的截面線5-5`的天線支架的截面圖。
圖5B是按照本發(fā)明集成天線組件第二實施例的圖。
本發(fā)明詳細說明本發(fā)明現(xiàn)在參照附圖更詳細地進行說明，圖中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例?？墒牵景l(fā)明可以以任何不同形式實現(xiàn)而不構(gòu)成對在此闡述的實施例的限制。相反，這些實施例被提供以便公開更徹底和完整，并且更全面地向本領域技術(shù)人員轉(zhuǎn)達本發(fā)明的范圍。相同的參考號碼代表相同的元件。
本發(fā)明的實施例在此公開，參照包括工作在蜂窩通信系統(tǒng)中和提供GPS功能的蜂窩天線和GPS天線的無線電通信設備。可是，應當理解，本發(fā)明范圍包括任何適合于使用在無線電通信設備中的天線而不限于蜂窩天線或GPS天線。
如同在此所使用的，短語“低波段天線”和“高波段天線”包括提供各自低和高頻率通信信號給無線電通信設備和從該設備提供該信號的天線。低波段天線允許無線電通信設備工作在比高波段天線允許無線電通信設備工作頻率范圍較低的范圍。而高波段天線允許無線電通信設備工作在比低波段天線允許無線電通信設備工作頻率范圍較高的范圍。
圖1是表示蜂窩通信系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)(GPS)102的圖，其分別提供通信信號和GPS信號給無線電通信設備100。蜂窩通信系統(tǒng)提供使無線電通信設備100對通過移動交換中心114耦合到公共交換電話網(wǎng)絡(PSTN)115的基站110發(fā)射和接收通信信號來發(fā)出和接收呼叫業(yè)務。GPS系統(tǒng)102提供GPS信號，該信號使無線電通信設備100確定無線電通信設備的位置。無線電通信設備100包括一個集成天線組件111，該組件提供對提供給無線電通信設備100的蜂窩和GPS信號的信號接收。
GPS系統(tǒng)在例如Krasner的美國專利號5,884,214題目為“GPS接收機和處理GPS信號的方法”中描述，在此引用作為參考。蜂窩通信系統(tǒng)在例如Nilsson的美國專利號5,867,765題目為“非靜止衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)綜合與陸地蜂窩的網(wǎng)絡原理”中描述，在此引用作為參考。
圖2是按照本發(fā)明實施例的無線電通信設備100的方框圖。如圖2所示，集成天線組件111可以包括三個天線第一蜂窩天線215，第二蜂窩天線210，和GPS天線205在天線外殼13內(nèi)，其中第二蜂窩天線210位于第一蜂窩天線215和GPS天線205之間。第一蜂窩天線215可以是高波段蜂窩天線，例如工作在大約1710和1880MHz之間頻率范圍的DCS天線，或工作在大約1850和1990MHz之間頻率范圍的PCS天線。第二蜂窩天線210可以是低波段天線，例如工作在大約880和960MHz之間頻率范圍的GSM天線，或工作在大約824和894MHz之間頻率范圍上的IS 136天線。GPS天線205可以是高波段天線，工作在大約1574和1576MHz之間頻率范圍上。例如，無線電通信設備100可以使用第二蜂窩天線210工作在GSM或IS 136系統(tǒng)中，而使用第一蜂窩天線215工作在DCS或PCS系統(tǒng)中，而使用GPS天線205利用GPS確定位置。按照本發(fā)明，在高波段第一蜂窩天線215和高波段GPS 205天線之間安置低波段第二蜂窩天線210可以減少高波段第一蜂窩天線215和高波段GPS天線205之間的電磁耦合。
集成天線組件111適合于耦合到無線電通信設備100的外殼，并且可以封閉在覆蓋層內(nèi)以改善集成天線組件111的機械強度。在實施例中，集成天線組件111具有弓型形狀。例如，集成天線組件111可以具有拋物面形狀，以便耦合到無線電通信設備100上的集成天線組件111基礎比集成天線組件111的頂端更寬。在實施例中，集成天線組件111可以被軟模鑄材料覆蓋，該材料減少當?shù)袈鋾r傳遞給無線電通信設備100外殼的力量。
第一和第二蜂窩天線215、210提供對蜂窩電話機收發(fā)信機220的第一和第二通信信號的發(fā)射/接收。蜂窩電話機收發(fā)信機220從無線電話機處理器225接收信號并向其提供信號。無線電話機處理器225處理所接收通信信號以提供數(shù)據(jù)給用戶接口250和處理來自用戶接口250的數(shù)據(jù)以提供從無線電通信設備100發(fā)射的通信信號。無線電話機通信可以因此提供。應當理解，第一和第二天線215-210可以電耦合在集成天線組件111中，如圖1所示，或電耦合在無線電通信設備100內(nèi)部。
GPS天線205提供對GPS接收機230的GPS信號的接收。所接收的GPS信號被提供給GPS處理器235，該處理器可以確定無線電通信設備100的位置。GPS處理器235可以從用戶接口250接收數(shù)據(jù)，并且可以將數(shù)據(jù)提供給用戶接口250，例如位置數(shù)據(jù)。
用戶接口250也可以包括一個小鍵盤240，該鍵盤可以用于在蜂窩通信系統(tǒng)內(nèi)啟動呼叫或與GPS處理器235交互。在呼叫期間，用戶對麥克風245說話，該麥克風使電話機處理器225和蜂窩電話機收發(fā)信機220產(chǎn)生通信信號，該信號從無線電通信設備100發(fā)射出。用戶可以收聽揚聲器260，該揚聲器再生由無線電通信設備100所接收通信信號在無線電話機處理器225中產(chǎn)生的音頻數(shù)據(jù)。在工作期間，用戶可以參考顯示器255以確定來自GPS處理器235的位置信息或其它與無線電通信設備100工作有關(guān)的信息。顯示器255也可以結(jié)合小鍵盤240使用，例如當用戶撥號一個號碼進行呼叫時。麥克風245、揚聲器260、小鍵盤240和顯示器255都耦合到無線電話機處理器225，該處理器控制無線電通信設備100的工作。
圖3是按照本發(fā)明圖4A和4B沿截面線3-3`的集成天線組件111的截面圖。按照圖3，集成天線組件111包括一個天線支架305，在天線支架上GPS天線205和第一和第二蜂窩天線215、210被安裝在天線外殼113內(nèi)。天線支架305具有第一表面310和第二表面315。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，天線支架305包括一個平面電介質(zhì)材料。GPS天線205和第一和第二蜂窩天線215、210可以包括形成在電介質(zhì)材料上的平面導體，例如在印刷電路板上導電蝕刻。在另一個實施例中，天線支架305可以具有彎曲表面例如當希望天線支架305為非平面形狀時。例如，天線支架305可以包括具有形成在其上的GPS天線205和第一和第二蜂窩天線215、210的柔性電介質(zhì)電路板并且彎曲得成為圓柱型形狀。
在本發(fā)明的第一實施例中，GPS天線205`和第一和第二蜂窩天線215`、210`位于天線支架305的相反表面上，如圖4A和4B分別所示。如圖4A所示，GPS天線205`位于天線支架305的第一表面310上，而第一和第二蜂窩天線215`、210`位于天線支架305的第二表面315上，如圖4B所示。
在本發(fā)明的替代實施例中，GPS天線205``和第一和第二蜂窩天線215``、210``位于天線支架305的相同表面上，如圖5A和5B所示。圖5A是按照本發(fā)明沿圖5B的截面線5-5`的天線支架截面圖，如圖5B所示，GPS天線205``可以位于接近天線支架305第一邊緣320的第一表面310上，而第一蜂窩天線215``可以位于接近天線支架305第二邊緣325的第一表面310上。第二蜂窩天線210``位于GPS天線205``和第一蜂窩天線215``之間天線支架305的第一表面310上。應當理解，第一蜂窩天線215``、第二蜂窩天線210``和GPS天線205``可以每個位于天線支架的第一表面310上或第二表面315上。
將第二蜂窩天線210定位在GPS天線205與第一蜂窩天線215之間可以減少GPS天線205與第一蜂窩天線215之間的電磁耦合。應當理解，第一蜂窩天線215、第二蜂窩天線210和GPS天線205可以安裝在天線支架305上。
按照本發(fā)明，GPS天線205和第一和第二蜂窩天線215、210被包括在集成天線組件111中，由此減少對連接到無線電通信設備的GPS天線第二外殼的需要。因此，在無線電通信設備100中提供多功能例如蜂窩通信功能和GPS功能的成本可以通過消除另外的零件而減少，而反之將需要提供單獨的GPS天線。
在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的典型優(yōu)選實施例，盡管利用了特定術(shù)語，它們被用于一般描述性用途而不是限制性目的，本發(fā)明的范圍由下列的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種無線電通信設備包括一個無線電話機外殼；一個在無線電話機外殼內(nèi)的GPS接收機，其中GPS接收機產(chǎn)生GPS定位信息；一個在無線電話機外殼內(nèi)的無線電話機收發(fā)信機，其中無線電話機收發(fā)信機提供無線電話機通信；和一個集成天線組件包括一個集成天線外殼，耦合到無線電話機外殼，一個在集成天線外殼內(nèi)并且耦合到GPS接收機的第一天線，其中第一天線為GPS接收機提供GPS信號接收，和一個在集成天線外殼內(nèi)并且耦合到無線電話機收發(fā)信機的第二天線，其中第二天線為無線電話機收發(fā)信機提供通信信號的發(fā)射和接受。
2.權(quán)利要求1的天線組件進一步包括一個在集成天線外殼內(nèi)的第三天線，其中第三天線為無線電通信設備提供第二通信信號的發(fā)射和接收。
3.權(quán)利要求2的天線組件，其中第三天線包括一個低波段天線。
4.權(quán)利要求1的天線組件進一步包括一個在集成天線外殼內(nèi)的天線支架，其中第一和第二天線位于天線支架上。
5.權(quán)利要求4的天線組件，其中天線支架包括第一和第二表面，其中第一天線位于天線支架的第一表面上而第二天線位于天線支架的第二表面上。
6.權(quán)利要求4的天線組件，其中天線支架包括一個表面，其中第一和第二天線在天線支架的表面上。
7.權(quán)利要求4的天線組件進一步包括一個在天線支架上第一和第二天線之間的第三天線。
8.權(quán)利要求1的天線組件，其中第二天線包括從高波段天線和低波段天線組成的組中選擇出的一個天線。
9.權(quán)利要求1的天線組件，其中天線支架包括一個電介質(zhì)材料。
10.權(quán)利要求1的天線組件，其中集成天線外殼包括一個平面葉片形狀。
11.權(quán)利要求1的天線組件，其中第一通信信號包括無線電話通信信號。
12.一種用于無線電通信設備的集成天線組件，該天線組件包括一個適合于耦合到無線電通信設備的集成天線支架；一個在集成天線支架上的第一天線，其中第一天線為無線電通信設備提供全球定位系統(tǒng)信號；和一個在集成天線支架上的第二天線，其中第二天線為無線電通信設備提供第一通信信號的發(fā)射和接收。
13.權(quán)利要求12的天線組件，進一步包括在天線支架上的一個第三天線，其中第三天線對無線電通信設備提供第二通信信號和提供來自該通信設備的第二通信信號。
14.權(quán)利要求13的天線組件，其中天線支架包括一個第一和第二表面；和其中第三天線在天線支架上第二和第一天線之間的第一表面上。
15.權(quán)利要求13的天線組件，其中天線支架包括第一和第二表面，其中第一天線在天線支架的第一表面上而第三天線在天線支架的第二表面上。
16.權(quán)利要求12的天線組件，其中第二天線包括從高波段天線和低波段天線組成的組中選擇出的一個天線。
17.權(quán)利要求13的天線組件，其中第三天線包括一個低波段天線。
18.權(quán)利要求13的天線組件，其中天線支架包括一個電介質(zhì)材料。
19.權(quán)利要求12的天線組件，其中第二天線包括一個四分之一波長單極天線。
20.權(quán)利要求12的天線組件，其中第二天線包括一個在天線支架上的平面導體。
21.權(quán)利要求12的天線組件，其中天線支架包括一個電介質(zhì)層。
22.權(quán)利要求13的天線組件，其中第三天線包括一個四分之一波長單極天線。
23.權(quán)利要求13的天線組件，其中第三天線包括在天線支架上的一個平面導體。
24.權(quán)利要求13的天線組件，其中第一天線包括一個四分之一波長單極天線。
25.權(quán)利要求13的天線組件，其中第一天線包括在天線支架上的一個平面導體。
26.權(quán)利要求12的天線組件，其中在天線支架上的第一和第二天線在連接到無線電通信設備的一個單一集成天線外殼中。
27.權(quán)利要求12的天線組件，其中天線支架包括一個曲面表面。
28.一種用于無線電通信設備的集成天線組件，該天線支架包括一個適合于耦合到無線電通信設備的集成天線外殼；一個在集成天線外殼內(nèi)的第一天線，其中第一天線為無線電通信設備提供全球定位系統(tǒng)信號；和一個在集成天線外殼內(nèi)的第二天線，其中第二天線為無線電通信設備提供第一通信信號的發(fā)射和接收。
29.權(quán)利要求28的天線組件進一步包括一個在天線外殼內(nèi)的天線支架，其中第一和第二天線位于天線支架上。
30.權(quán)利要求28的天線組件進一步包括一個在集成天線外殼內(nèi)的第三天線，其中第三天線為無線電通信設備提供第二通信信號的發(fā)射和接收。
31.權(quán)利要求29的天線組件，其中天線支架包括一個表面，其中第一和第二天線在天線支架表面上。
32.權(quán)利要求31的天線組件進一步包括一個在天線支架表面上第一和第二天線之間的第三天線。
33.權(quán)利要求29的天線組件，其中天線支架包括第一和第二表面，其中第一天線在天線支架的第一表面上而第二天線在天線支架的第二表面上。
34.一種無線電通信設備，該設備通過全球定位系統(tǒng)天線接收全球定位系統(tǒng)信號并且通過通信信號天線為無線電通信設備提供通信信號和提供來自該通信設備的通信信號，其中全球定位系統(tǒng)信號天線和通信信號天線位于耦合到無線電通信設備的集成天線外殼內(nèi)；和其中無線電通信設備沒有專用全球定位系統(tǒng)信號天線外殼。
35.一種無線電通信設備包括一個無線電話機外殼；一個在無線電話機外殼內(nèi)的GPS接收機，其中GPS接收機產(chǎn)生GPS定位信息；一個在無線電話機外殼內(nèi)的無線電話機收發(fā)信機，其中無線電話機收發(fā)信機提供無線電話機通信；和一個天線支架包括一個在天線支架上并且連接到GPS接收機的第一天線，其中第一天線為GPS接收機提供GPS信號，和一個在天線支架上并且耦合到無線電話機收發(fā)信機的第二天線，其中第二天線為無線電話機收發(fā)信機提供通信信號的發(fā)射和接收。
36.權(quán)利要求35的天線支架，其中天線支架包括第一和第二表面，其中第一天線在天線支架的第一表面上而第二天線在天線支架的第二表面上。
37.權(quán)利要求35的天線支架，其中第二天線包括從高波段天線和低波段天線組成的組中選擇出的一個天線。
38.權(quán)利要求35的天線支架，其中第一通信信號包括無線電話機通信信號。
39.權(quán)利要求31的天線支架進一步包括一個在天線支架表面上的第三天線，其中第三天線為無線電通信設備提供第二通信信號的發(fā)射和接收。
40.權(quán)利要求39的天線支架，其中第三天線包括一個低波段天線。
41.權(quán)利要求40的天線支架，其中天線支架包括一個電介質(zhì)材料。
42.權(quán)利要求35的天線支架，其中天線支架包括一個表面，其中第一和第二天線在天線支架的表面上。
43.權(quán)利要求42的天線支架進一步包括一個在天線支架表面上第一和第二天線之間的第三天線。
44.一種無線電通信設備包括一個無線電話機外殼；一個在無線電話機外殼內(nèi)的無線電話機處理器，其中無線電話機處理器提供無線電話通信；和一個集成天線組件包括一個耦合到無線電話機外殼的集成天線外殼，一個在集成天線外殼內(nèi)并且耦合到無線電話機處理器上的第一天線，其中第一天線為無線電話機處理器提供第一高波段通信信號的發(fā)射和接收，一個在集成天線外殼內(nèi)并且耦合到無線電話機處理器上的第二天線，其中第二天線為無線電話機處理器提供第二高波段通信信號的發(fā)射和接收，一個位于集成天線外殼內(nèi)第一和第二天線之間的第三天線，其中第三天線為無線電話機處理器提供低波段通信信號的發(fā)射和接收。
45.權(quán)利要求44的無線電通信設備，其中第一和第二高波段通信信號在大約1574MHz和1990MHz之間范圍內(nèi)和其中低波段通信信號在大約824和960MHz之間范圍內(nèi)。
46.權(quán)利要求44的無線電通信設備進一步包括一個在集成天線外殼內(nèi)的天線，其中第一、第二和第三天線在天線支架上。
47.權(quán)利要求46的無線電通信設備，其中天線支架包括相反的第一和第二表面，其中第一、第二和第三天線安裝在天線支架的任何表面上。
48.權(quán)利要求44的無線電通信設備，其中第一天線包括一個四分之一波長單極天線。
49.權(quán)利要求44的無線電通信設備，其中第一天線包括在天線支架上的平面導體。
50.權(quán)利要求44的無線電通信設備，其中第二天線包括一個四分之一波長單極天線。
51.權(quán)利要求44的無線電通信設備，其中第二天線包括在天線支架上的平面導體。
52.權(quán)利要求44的無線電通信設備，其中第三天線包括一個四分之一波長單極天線。
53.權(quán)利要求44的無線電通信設備，其中第三天線包括在天線支架上的平面導體。
54.權(quán)利要求44的無線電通信設備，其中第一天線包括一個提供GPS信號接收的GPS天線。
55.權(quán)利要求44的無線電通信設備，其中第二天線包括一個第一蜂窩天線。
56.權(quán)利要求44的無線電通信設備，其中第三天線包括一個第二蜂窩天線。
全文摘要
一種無線電通信設備包括一個繼承天線組件,該組件提供有關(guān)多功能信號給無線電通信設備。集成天線組件包括一個耦合到無線電話機外殼的集成天線外殼和多個天線。該集成天線外殼可以包括一個第一天線,該天線為GPS接收機提供GPS信號接收,一個第二天線,該天線提供通信信號給無線電話機外殼內(nèi)的無線電話機處理器。第一和第二天線可以安裝在一個具有第一表面和第二表面的天線支架上。第一和第二天線可以位于天線支架相同表面上或天線支架相反表面上。集成天線組件也可以包括位于第一和第二天線之間的第三天線。在此情況下,第一和第二天線是高波段天線而位于它們之間的第三天線是低波段天線,這可以減少第一和第二高波段天線之間的電磁耦合。
文檔編號H04B1/38GK1372709SQ00812486
公開日2002年10月2日 申請日期2000年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月7日
發(fā)明者M·G·杜格拉斯, G·J·哈耶斯, H·霍爾斯豪澤, N·賴貝克 申請人:艾利森公司