用于双模式卫星/蜂窝便携式电话的天线系统

1．发明领域

本发明涉及双模式卫星/蜂窝便携式电话，以及更具体地涉及 用于双模式卫星/蜂窝便携式电话的天线系统。

2．相关技术描述

便携式蜂窝电话是熟知的，在最近几年来一直被使用。这样的 电话典型地在约900MHz的频率上通过为这一用途设计的天线发射 和接收信号。然而，最近，在蜂窝塔或站不能被提供使用的地区采 用第二模式通信(即卫星)已变为十分重要。卫星通信工作频率比 蜂窝通信用的频率高得多(即，1.0-30.0GHz)，因而需要为此目 的设计的天线。

应当看到，对于蜂窝和卫星模式通信，分开的天线是必须的， 因为蜂窝天线是线极化，而卫星天线是园极化。另一个不同点在 于，卫星通信模式包括定向性部件，在卫星天线指向卫星时，其链 路裕量增加，而蜂窝通信模式则不然。这样，便携式电话中的卫星 天线的指向是很重要的，以及卫星天线的结构也是很重要的。

便携电话的可翻转的盖通常被用来保护键盘或显示屏，并且只 是延伸于电话基底的一部分，然而，在某些专利申请中，可翻转的 盖已被用来包容天线(例如，美国专利5,337,061，美国专利 5,258,892，美国专利5,014,346，和美国专利5,170,173)。正如 在这里所看到的，在这些专利中公开的每个天线具有与本发明的卫 星天线不同的结构。另外，在这些专利中，翻转盖与主机壳的机械 连接关系涉及到绕单根轴在打开位置和闭合位置之间进行旋转。

根据以上所述，本发明的主要目的是提供能在双模式的卫星/ 蜂窝通信中工作的便携式电话。

本发明的另一个目的是提供用于能在双模式的卫星/蜂窝通信 中工作的便携式电话的天线系统。

本发明的再一个目的是提供用于工作在卫星通信模式下的便 携式电话的、并具有对于较好的链路裕量的改善的增益/温度比值 的天线系统。

本发明的又一个目的是提供一种用于容纳便携式电话的卫星 天线的可翻转的盖，该可翻转的盖专门地与主机壳相连接，从而允 许卫星天线能够相对于可使用的卫星而较佳地进行取向。

通过结合附图并参照下面的描述，本发明的这些目的和其它特 性将变得更容易了解。

                  发明概要

按照本发明的第一方面，公开了一种能工作在蜂窝和卫星通信 模式的便携式电话。双模式的便携式电话包括：主机壳、位于主机 壳内用于使便携式电话工作在蜂窝模式的电路、位于主机壳内用于 使便携式电话工作在卫星模式的电路、耦合到蜂窝电路用于在蜂窝 模式下接收和发射信号的第一天线、和耦合到卫星电路用于在卫星 模式下接收和发射信号的第二天线。第二天线可被固定到便携式电 话的主机壳上、或被装在连接到主机壳的可翻转的盖内。如果被提 供了的话，可翻转的盖被连接到主机壳，以便能绕着第一轴和基本 上垂直于第一轴的第二轴旋转。第一天线可从主机壳伸出、可被印 制在可翻转的盖的表面上、或可被装在紧靠第二天线的可翻转的盖 内。

按照本发明的第二方面，公开了一种能工作在卫星通信模式的 的便携式电话，它包括主机壳、位于主机壳内用于使便携式电话工 作在卫星模式的电路、能绕着第一轴和基本上垂直于第一轴的第二 轴旋转以便保护主机壳的可翻转的盖，以及耦合到卫星电路并位于 可翻转的盖内及用于在卫星模式下接收和发射信号的天线。

按照本发明的第三方面，公开了一种用于具有能工作在蜂窝和 卫星模式的电路的便携式电话的天线系统，它包括：第一天线，它 被耦合到用于在供蜂窝模式通信用的第一频带内发射和接收信号 的电路；以及第二天线，它被耦合到用于在供卫星模式通信用的第 二频带内发射和接收信号的电路。

                   附图概述

虽然本说明书是以具体指出本发明和明确提出本发明的权利 要求为结尾的，但可以相信，从下面的结合附图的描述，将更好地 了解本发明：

图1是本发明的双模式便携式电话的透视图，其中可翻转的盖 处在闭合位置；

图2是图1的双模式便携式电话的透视图，其中可翻转的盖已 绕第一轴旋转成部分打开；

图3是图2的双模式便携式电话的透视图，其中可翻转的盖已 绕第二轴旋转成部分岔开；

图4是图3的双模式便携式电话的透视图，其中可翻转的盖已 绕第一轴和第二轴充分旋转成所希望的打开位置；

图5是图1-4所示的双模式便携式电话的可翻转的盖的正面的 内部视图；

图5A是图5所示的可翻转的盖的侧视图；

图6是图1-4的双模式便携式电话的分解的局部透视图，包括 铰链机构和用来把可翻转的盖连到主外壳的万向接头；

图7是显示卫星天线和位于主外壳内的电路相接口的电路图；

图8是具有另一种天线结构的双模式便携式电话的侧向示意 图；

图9是图8的双模式便携式电话的后向示意图；以及

图10是图9所示的卫星天线的横截面图。

                  本发明的详述

现在详细地参照附图，其中在图上相同的数字表示相同的元 件，图1-4描绘了能工作在蜂窝和卫星通信的双模式的手持的便携 式电话，总的用数字10表示。将会看到，便携式电话10包括主机 壳12以及优选地包括能旋转地保护主机壳12的可翻转的盖14。可 翻转的盖14在图1上被显示为闭合位置，其中它的末端15啮合位 于主外壳12的顶面16上的接收凸架17，以便能基本上置于全部顶 面16上。从图2-4将会看到，从主外壳12的顶面16可以接近键 盘18、显示屏20、以及扬声器22。另外，虽然未显示出，但将会 明白，主机壳12内包括了使便携式电话10能以蜂窝和卫星的通信 模式进行通信的电路，例如在由本发明的受让人拥有的题为“Dual Mode Satellite/Cellular Terminal(双模式卫星/蜂窝终端)” 的专利申请序列号No.-/-，-中显示和描述的那样，该专利在此 引用以供参考。

便携式电话10还包括被连接到在主外壳12中的蜂窝电路的第 一天线24，用于以蜂窝模式接收和发送信号，和被连接到在主外壳 12中的卫星电路的第二天线26，用于以卫星模式接收和发送信号。 还包括总的以数字25表示的用于该第二天线26的接口电路，它将 在后面被更详细地描述。最好是第二天线(它是圆极化的)被放置 在可翻转的盖14内，而第一天线(它是线极化的)优选地是单极 子型的天线，它可从主机壳12伸出(见图3的24a)，可被印制在 可翻转的盖14的内表面19上(见图5的24b)，或可被装在紧靠 第二天线26的可翻转的盖14内(见图5的24c)。在任何情况下， 可以看到，由于极化的差别，需要分开的天线以使得最有效地利用 它们辐射的能量。

正如在图5中所看到的，第二天线26优选地由用于发射信号 到卫星的第一贴片天线单元28和用于从卫星接收信号的第二贴片 天线单元30组成，虽然，单个贴片天线单元(如在这里的另一个 实施例中所看到的)可被利用来完成这两个功能。在也由本发明的 受让人拥有的、与此专利同时提交的题为“Flip Cover and Antenna Assembly for a Portable Phone(便携式电话的可翻转的盖和天 线组件)”的专利申请中更详细地描述了可翻转的盖14的结构和 第一与第二贴片天线单元28与30的装设，该专利在此引用以供参 考。为了使干扰最小化，第一和第二贴片天线单元28和30被调谐 到分开的工作频带，这取决于它们所提供使用的频带。因此，最好 是第一贴片天线单元28在第一频带内(例如，约为1.626到 1.661GHz)发送信号到卫星，而第二贴片天线单元30在第二频带 内(例如，约为1.525到1.560GHz)接收来自卫星的信号。将会 看到，对于第一和第二贴片天线单元28和30的每个工作频带约为 0.35GHz，其频率比通常用于蜂窝模式的工作频率(约为900MHz) 高得多。

由于卫星通信模式包括定向性部件，因此当第二天线26对准 卫星时，便携式电话10和可利用的卫星之间的链路裕量得以改善， 所以，本发明的重要方面是提供这样一种结构，其中可以不用过分 费力而使第二天线26就位。另外，因为要使得发射至用户的辐射 最小，以及增益对温度的比值直接关系到链路裕量，所以，把第二 天线26设在远离便携式电话10的用户的位置是有利的。通过把第 一与第二贴片天线单元28与30设置在可翻转的盖14内，把发射 贴片天线单元28放在靠近可翻转的盖的末端15，使每一个这样的 目的都可得到解决。

关于可翻转的盖14和主机壳12之间的连接关系，从图1和2 将会看到，可翻转的盖14是能够绕第一轴32在闭合位置(即，0° 位置)和最大打开位置(即，180°位置)之间旋转的，如在图4所 看到的那样。提供了一个铰链机构34，以便使可翻转的盖14能够 绕第一轴32(它纵向地指向通过铰链机构)旋转，且如在图6中所 看到的，铰链机构34优选地被支撑在可翻转的盖末端36的第一和 第二轴承帽33和35内。将会看到，第一轴承帽33与第一或外部 翻转盖罩37有关，以及第二轴承帽35与第二或内部翻转盖罩39 有关，这样，当第一和第二翻转盖罩37和39互相啮合时，它们是 被对准的。轴体42被支撑在第一和第二轴承帽33和35内(它可 包括设在它的直径变小的台阶面上的O形环)，在位于轴体42上 的相应的直径变大的台阶面47和49上提供了第一和第二定位环44 和45。也可以提供有止住销，以便防止可翻转的盖14绕第一轴32 的过分旋转。

可翻转的盖14也能够绕第二轴38旋转(该轴基本上垂直于第 一轴32)。这是借助于连接到铰链机构34的万向接头40来完成的 (第二轴38是通过万向接头40中心线)。如图6所示，万向接头 40的阳头部分41和铰链机构34的轴体42有关，它和被固定在主 机壳12上的万向接头40的阴头部分43相啮合。将会看到，阴头 部分43具有纵向槽51，这允许它在阳头部分41插入其中时能扩 张。在阳头部分41通过各自的棘爪与阴头部分43啮合之后，使夹 紧箍53环绕阴头部分43来安置，以便使阳头部分41固定住。可 翻转的盖14能够绕第二轴32向任一方向旋转一个最大的角度(优 选地从0°到+180°或从0°到-180°)，这可通过一步或多步达到。当 然，为使阳头部分41延伸穿过可翻转的盖末端36以便绕第二轴38 旋转，在可翻转的盖14中可在其末端36包括有开槽部分46。也可 看到，在可翻转的盖14能够通过万向接头40绕第二轴38旋转之 前，必须通过铰链机构34绕第一轴32旋转一个最小的角度(至少 90°)。

为了把第二天线26的第一和第二贴片天线单元28和30与包 含在主机壳12内的能应用的电路相耦合，轴体42的万向接头40 以及阳头和阴头部分41和43优选地是中空的，以使得一对引线48 和50可延伸通过并横穿通过铰链机构34。在这方面只允许绕万向 接头40旋转一个最大的角度是很重要的，这是为了限制引线48和 50受到的弯曲应力。

从图1-4也将看到，可翻转的盖14优选地包括连接到主机壳 的位于相邻末端36的第一个大体上的平面段52，以及和第一段52 成一个角度的第二个大体上的平面段54。在第一段52和第二段54 之间的这个角度取向允许第二段54位于主机壳12的顶面16上。 因此，将会看到，可翻转的盖14可包括从第二翻转盖段54的周边 延伸的凸缘56，它包围主机壳12的相应的边缘。

正如这里先前所述的，第一和第二天线24和26分别通过引线 48和50以及接口电路25被连接到在主机壳12内的工作电路(见 图7)。大多数接口电路25先前都是针对于由本发明的受让人销售 的先前的蜂窝便携电话进行使用的，一个实际上的目标是尽可能地 使用这样的电路。因而，将只讨论有关第二天线26的部分接口电 路25。

将会看到，PIN二极管类型的T/R开关58接受引线50，并把 第二天线26连接到接收机输入端。信号60被传送通过第一接收带 通滤波器62，该滤波器使带外干扰受到阻塞。优选地，滤波器62 是三阶介质滤波器，以满足设计成工作在L-波段的系统的选择性要 求。被设计成两个电路级的低噪声放大器66给信号64提供大约为 30dB的增益，而具有的噪声系数约为1dB。低噪声放大器66的输 出68通过镜像抑止滤波器70被发送到ASIC 72，它实现对第一中 频的超外差作用。这是和在本受让人的蜂窝电话内通常采用的GSM 模式电路共用的第一公共信号点。当然，将会看到，以上的描述涉 及单个贴片天线，使用用于发射和接收的分开的贴片天线单元将消 除了对T/R开关58的需要(以及加到其上的相应的插入损耗)， 尽管这个改善带来了由附加接头和电路连线造成的损耗。

便携式电话10的第二实施例包括将第二天线26直接实现在主 机壳12上，如图8和9所看到的那样。因而，不需要可翻转的盖 或对它的操作，如在这里先前所描述的那样。虽然，在机械结构上， 从这个实施例可得到某些优点，但已经发现，使用这种结构将出现 多达1dB的损耗，所以，从电学的观点出发，这是所不希望的。

无论如何，在图10上将看到，单个贴片天线单元74包括设置 在靠近主机壳12的后面的馈电基片76、设置在馈电基片76上的介 质基片82、以及设置在介质基片82上的辐射单元84。提供了馈电 轨道78被以便把辐射单元84与主机壳中的电路在馈电点80相连 接。于是这样的单个贴片天线单元可被用来在卫星模式发射和接收 信号。

在显示和描述了本发明的优选实施例后，这里所揭示的双模式 便携式电话及用于此的天线系统的进一步的调整可由本领域的技 术人员完成，而不背离本发明的范围。特别是将会看到，这里有关 第二天线26的概念恰好是对于只工作在单模式卫星通信时的便携 电话能适用的。另外，可翻转的盖14可以以任何允许围绕着两个 分开的轴旋转的方式被安装到主机壳12上。例如，可翻转的盖14 可以通过如在由本发明的受让人拥有并与本案同时提交的题为“A Detachable Flip Cover Antenna Assembly(可拆卸的可翻转的 盖天线组件)”的专利申请中描述的那种支撑座而被间接地安装到 主机壳12上，该专利在此引用以供参考。

                  发明背景