CN1610989A

CN1610989A - 电子设备

Info

Publication number: CN1610989A
Application number: CNA038011026A
Authority: CN
Inventors: 广田敏之
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2005-04-27
Also published as: US6967623B2; EP1638163A4; JPWO2004073108A1; WO2004073108A1; US20040162033A1; US20040160371A1; EP1638163A1

Abstract

PC1包括频带彼此不同的许多无线电模块(10a、10b、10c…)，这些无线电模块所共用的天线(7)，以及可移动地布置在天线(7)的一个平面上的介电材料(8)。天线(7)和介电材料(8)之间的间隔被设置为对于每个相应的无线电模块(10a、10b、10c…)可调整，从而可以切换天线(7)的共振频率。

Description

电子设备

技术领域

本发明涉及用于进行无线电通信的包括天线的电子设备。

背景技术

近年来，对于诸如个人计算机之类的电子设备，发展了诸如LAN和蓝牙(R)之类的包括无线电通信系统的设备。在这种类型的无线电通信系统中，使用2.5GHz或5GHz频带的无线电波。此外，作为用于进行无线电通信的天线，对于每一种类型的设备，使用诸如偶极天线、螺旋形天线、隙缝天线和反转F形状的天线之类的各种天线。

此外，天线的共振频率是根据天线的形状、大小和外围环境确定的。通常，给一个天线分配了某一共振频率频带。因此，当使用许多频带彼此不同的无线电模块时，必须为这些相应的无线电模块安装许多天线，就会产生安装空间问题。

为解决此问题，如日本专利申请公开出版号No.2002-190708中所描述的，开发了其中给一个天线提供两个共振频率的双频带天线，或其中提供三个共振频率的三重频带天线。

然而，对一个天线在结构上覆盖的共振频率方面具有限制，对于预先确定的数量(例如，三个)或更多频率，存在这样的缺点：天线尺寸变得非常大，形状也变得非常复杂。此外，当给一个天线分配许多共振频率时，存在可使用的频带缩小的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子设备，在该电子设备中，可以相应地为每个无线电模块切换天线的共振频率，而无需改进天线的形状。

根据本发明，提供了一种电子设备，包括：许多频带彼此不同的无线电模块；一个供相应的无线电模块共同使用的天线；位于天线附近的介电材料；支撑介电材料以便介电材料可以相对于天线移动的移动机构；用于由移动机构调节天线和介电材料之间的间隔，以为每个无线电模块切换天线的共振频率的切换装置。

根据如此构成的电子设备，当调节天线和介电材料之间的间隔时，可以为每个相应的无线电模块切换天线的共振频率。

附图简要说明

图1是显示本发明的第一个实施例中的个人计算机的外部结构的透视图；

图2是显示在个人计算机中使用的天线的结构的图；

图3是显示其中实际安装了天线的状态的侧面图；

图4是显示天线的频率特征的等效电路；

图5A到5C是显示天线的共振频率的一个示例的图；

图6A和6B是显示相对于天线在垂直方向移动介电材料的移动机构的结构示例的图；

图7是显示相对于天线在水平方向移动介电材料的移动机构的结构示例的图；

图8是显示本发明的第二个实施例中的个人计算机的结构的图；

图9是显示个人计算机进行介电材料的位置控制的流程图；以及

图10是显示其中介电材料位于天线的对面的情况的结构示例的图。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的实施例。

(第一个实施例)

图1是显示本发明的第一个实施例中的电子设备的外部结构的透视图。应该注意的是，这里作为电子设备的示例，描述了便携式个人计算机(下文缩写为PC)。

在作为本发明的电子设备的PC 1上，安装了许多无线电模块10a、10b、10c，用于进行无线电通信，它们的频带彼此不同。用户可以有选择地使用这些无线电模块10a、10b、10c中的一个以执行无线电通信。应该注意的是，有下列类型的无线电通信：

·IEEE802.11b：2.4GHZ频带；

·IEEE802.11a：5GHz频带；

·Bluetooth(R)：2.4GHz频带；

·PDC：800MHz/1.5GHz频带；

·GSM：900MHz/KS GHz/1.9GHz频带；

·IS-136：800MHz/1.9GHz；以及

·Cdmaone(R)：800MHz。

在这些无线电通信类型中，IEEE802.11b和IEEE802.11a是“IEEE802.11”工作组确定的无线LAN的通信标准。蓝牙(R)是短距离无线电通信系统的通信标准。PDC、GSM、IS-136和CdmaOne(R)是移动无线电通信系统的通信标准。

假设在PC 1上安装了用于实现这些无线电通信的两个无线电模块(无线电设备)。

PC 1包括机身外壳2、显示部分外壳3、液晶显示板4，以及键盘5。键盘5位于机身外壳2的上表面。机身外壳2和显示部分外壳3可以通过铰链6彼此可旋转地连接在一起。显示部分外壳3支撑液晶显示板4的外围部分，以便液晶显示板4的显示范围保持在可见的状态。显示部分外壳3可以通过铰链6在箭头a1-a2方向旋转。即，此显示部分外壳3可以在覆盖了键盘5的闭合位置和使键盘5进入可使用状态的开启位置之间旋转。机身外壳2和显示部分外壳3由诸如合成树脂之类的介电材料制成。

此外，用于在无线LAN(IEEE802.11b)中进行无线电通信7的天线位于显示部分外壳3中。在IEEE802.11b中，使用了直接序列扩展频谱(DSSS)，这是一种使用2.4GHz频带的工业科学医学(ISM)频带的无线电通信标准，是一种扩频系统，最大可以以11Mbps的通信速率进行通信。

最好将天线7置于较高的位置以便改进接收灵敏度。在本实施例中，考虑到使用PC 1的情况，平板型的天线7位于显示部分外壳3的上部，这在使用时是较高的位置。此天线7供安装在PC 1上的相应的无线电模块10a、10b、10c共用。

作为天线7，使用了图2所示的反转F形状的天线。对于此反转F形状的天线7，使用了矩形天线衬底11，凹槽12沿着衬底的上端以形成一个元件13，该元件是位于天线衬底11上端中的无线电波辐射元件，形成了另一个范围作为接地(GND)14。此外，在元件13中，一个电源点15位于靠近基础部分的一个位置。在此情况下，电源点15的位置如此设置，以便该点中的阻抗为50Ω。

对于天线衬底11，使用了厚度大约为0.1mm的金属板，衬底的对面经过层叠处理和保护。天线衬底11的宽度W基本上被设置为所想要的频率的波长(λ)的1/4。当使用2.4GHz频带的无线电波时、天线衬底11的具体大小大约为30×30mm。此外，凹槽12的宽度大约为2mm，元件13的宽度大约为1mm。

这里，由合成树脂制成的矩形介电材料8的位置是这样的，以便可以相对于天线7的一个平面在垂直方向移动。当介电材料8和天线7之间的间隔被设置为D时，根据长度D确定天线7的共振频率。

图3是显示了在显示部分外壳3实际安装了反转F形状的天线7的状态的侧面图。

天线7被使用粘合剂固定到显示部分外壳3的上部。在此情况下，天线7这样放置，在其上形成了元件13的那一端从液晶显示板4的上端向上凸出预先确定的宽度(例如，大约5到6mm)。这就防止了元件13在发射/接收无线电波时被液晶显示板4影响。

此外，介电材料8位于天线7的一个平面上，以便可以由移动机构(稍后描述)移动。此介电材料8的大小足以包括至少在天线7的上端形成的无线电波辐射部分。因此，天线7的无线电波辐射部分很容易受介电材料8的介电常数的影响。

这里，当介电材料8紧密地附着于天线7时，天线7的共振频率移到频率低端，这取决于介电材料8的介电常数。另一方面，当介电材料8从天线7分离时，天线7和介电材料8之间的间隔D增大，介电材料8的介电常数的影响程度下降。因此，天线7的共振频率移到高端。

下面将参考图4和5A到5C描述此状态。

图4是显示天线7的频率特征的等效电路。

天线7可以由图4所示的线圈L和电容器C串联电路代表。线圈L的电感由天线7的元件13的长度和电源点15的位置确定。

天线7的共振频率f₀由下列公式表示：

f_{0} = 1 / (2 π \sqrt{LC}) - - - - (1)

此外，电容器C由下列公式表示：

C＝ε_rε₀(S/d) (2)

这里，ε_r表示非介电常数，ε₀表示真空中的介电常数，d表示电容器的极板之间的距离，S表示极板面积。

现在，当介电材料8靠近天线7时，上面的等式(2)的ε_r增大。即，当天线7和介电材料8之间的间隔D缩短时，非介电常数ε_r增大。随着ε_r的增大，根据上面等式(1)共振频率f₀降低。

图5A到5C是显示天线7的共振频率的一个示例的图。图5A显示了天线7和介电材料8之间的距离不小于预先确定的距离的情况(在这种距离的情况下，天线7不介电材料8的影响)(天线7的单个单元的特征)。图5B显示了天线7和介电材料8之间的间隔D为1mm的情况。图5C显示了天线7和介电材料8之间的间隔D为0mm的情况(即，介电材料8紧密地附着于天线7)。在图5A到5C中，横坐标表示频率[GHz]，纵坐标表示无线电波的回波损耗[dB]。回波损耗变成最小的频带是此时天线7的共振频率。

如图5A所示，在频率不受介电材料8的影响的情况下，天线7的共振频率是2.617GHz。另一方面，在介电材料8的影响下，天线7的共振频率随着天线7和介电材料8之间的间隔D而波动。即，间隔D越短，共振频率越低。在此示例中，如图5B所示，频率是2.438GHz，间隔D为1mm，如图5C所示，频率是2.239GHz，间隔D为0mm。

如此，天线7的共振频率根据天线7和介电材料8之间的间隔D确定。介电材料8的位置由移动机构21调节，如图6A和6B所示。

图6A和6B是显示相对于天线7的平面在垂直方向移动介电材料8的移动机构21的结构示例的图。

如图6A所示，移动机构21包括一个圆形刻度板22、圆形旋转板23，该旋转板在刻度板22上旋转，位于旋转板23上的旋钮部分24。刻度板22用粘合剂固定到显示部分外壳3的上端。旋转板23围绕一个轴23a(这是一个支撑点)旋转。此旋转板23可滑动地附着于介电材料8的中心点25。旋钮部分24被用作移动介电材料8的操作点。

在此结构中，当用户用手指操作旋钮部分24以在箭头b1方向旋转“旋转板23”时，介电材料8在箭头c1方向向天线7移动。在此情况下，介电材料8由位于显示部分外壳3中的导向机构(未显示)引导进行移动，并保持与天线7平行的状态。天线7和介电材料8之间的间隔D由介电材料8在箭头c1方向移动而缩小。因此，天线7的共振频率频带向低端调节。

在刻度板22的外周边沿着圆周方向有许多刻度26。这些刻度26被调节到安装在PC 1上的许多无线电模块10a、10b、10c的频带。用户可以使用这些刻度26作为轻松地执行频率调整操作的度量。旋转板23包括一个结构，该结构可以对于这些刻度中的每个刻度26分级旋转。

图6B显示了旋转板23被旋转到第三个刻度位置的情况。在此状态下，当旋转板23在箭头b2方向旋转时，介电材料8在箭头c2方向移动。因此，天线7的共振频率频带向高端调节。

当介电材料8如此相对于天线7移动时，可以切换天线7的共振频率。因此，相应的无线电模块10a、10b、10c的所有频带可以只用一个天线7覆盖。在此情况下，天线7的共振频率频带这样构成，以便由介电材料8的移动相应地切换。因此，与许多共振频率频带被给予天线7的结构相比较，天线7的形状没有变复杂。此外，可使用的频带也没有缩小。

应该注意的是，虽然在图6A和6B的示例中，描述了介电材料8分三级的移动，但也可以进一步细微地移动材料。

此外，如图7所示，甚至在介电材料8相对于天线7的平面在水平方向移动的结构中，天线7的共振频率频带可以以上文描述的同样的方式进行调节。

图7显示相对于天线7的平面在水平方向移动介电材料8的移动机构31的结构示例。

移动机构31包括滑动孔32、放进滑动孔32的操作部分33，以及附着于操作部分33的支撑构件34。滑动孔32在相对于天线7的纵向方向在显示部分外壳3的上端形成。操作部分33可滑动地附着于滑动孔32。支撑构件34从操作部分33的底部部分伸出，并通过滑动孔32支撑介电材料8。

在此结构中，当用户在箭头d1方向移动操作部分33时，介电材料8通过支撑构件34在箭头e1方向移动。因此，天线7和介电材料8之间的间隔D被缩小，天线7的共振频率频带向低端调节。此外，当操作部分33在与箭头d1相反的方向移动时，介电材料8从天线7分离，天线7的共振频率频带向高端调节。

在滑动孔32的附近沿着滑动孔有许多刻度35。这些刻度35被调节到安装在PC 1上的许多无线电模块10a、10b、10c的频带。用户可以使用这些刻度35作为轻松地执行频率调整操作的度量。操作部分33包括一个结构，该结构可以对于这些刻度中的每个刻度26分级旋转。

应该注意的是，虽然在图7的示例中，描述了介电材料8分三级的移动，但也可以进一步细微地移动材料。

甚至在介电材料8如此相对于天线7的平面在水平方向移动的结构中，天线7的共振频率也可以随着介电材料8的位置而波动。因此，安装在PC 1上的相应的无线电模块10a、10b、10c的所有频带可以只用一个天线7覆盖。

(第二个实施例)

接下来，将描述本发明的第二个实施例。

第二个实施例的特征在于，介电材料8的位置是自动调节的。

图8是显示本发明的第二个实施例中的PC 1的结构的图。介电材料8的位置是这样的，以便以与第一个实施例的同样的方式相对于天线7可移动。应该注意的是，这里，假设图6A和6B所示的移动机构21是介电材料8的移动机构。

如图8所示，旋转板23的半径为r，并在作为支撑点的轴23a上旋转。旋转板23可滑动地附着于介电材料8的中心点25。当旋转板23在箭头b1方向旋转时，介电材料8由导向机构(未显示)引导，以在箭头c1方向与天线7平行地移动。此外，当旋转板23在与箭头b1相反的方向旋转时，介电材料8在与箭头c1相反的方向移动。

这里，在第二个实施例中，PC 1包括驱动设备41、输入单元42、控制设备43和表44。

驱动设备41基于从控制设备43输出的控制信号旋转/驱动旋转板23。输入单元42的位置是这样的：输入无线电模块的选择信号，具体来说，包括图1所示的键盘5。控制设备43包括微处理器。在从输入单元42接收无线电模块的选择信号时，设备引用表44来控制介电材料8的位置。在表44中，设置了对于安装在PC 1上的许多无线电模块的控制信号S(包括这里的无线电模块A、B、C)，天线7和介电材料8之间的间隔D的长度，以及表示旋转板23的旋转角的信息。

接下来，将描述第二个实施例的操作。

图9是显示显示第二个实施例中的介电材料8的位置控制的流程图。应该注意的是，控制设备43读取程序43a，以执行流程图中显示的进程。

现在假设在PC 1上安装了频带彼此不同的三种类型的无线电模块A、B、C。用户可以在菜单屏幕(未显示)上从这些无线电模块A、B、C中选择任何一个来执行无线电通信。

当选择了用于进行无线电通信的无线电模块(在步骤S11中为“是”)，选择信号(表示用户选择的无线电模块的信号)通过输入单元42被提供给控制设备43。因此，控制设备43首先基于选择信号识别进入使用状态的无线电模块(步骤S12)。应该注意的是，每个无线电模块的使用状态还可以从操作系统(OS)或驱动程序的启动状态来判断。

这里，当无线电模块A进入使用状态(在步骤S13中为“是”)，控制设备43引用表44来判断无线电模块A的介电材料8的位置(步骤S14)。在图8所示的表44的示例中，介电材料8的位置是相对于无线电模块A的D1，这种情况的控制信号是“01”。因此，当控制设备43将控制信号“01”输出到驱动设备41，旋转板23只旋转预先确定的角度(步骤S15)，天线7和介电材料8之间的间隔被调节到D1(步骤S16)。

这也适用于无线电模块B或C进入使用状态时的情况。

换句话说，对于无线电模块B(在步骤S17中为“是”)，控制设备43引用表44以将控制信号“10”输出到驱动设备41，因此，天线7和介电材料8之间的间隔被调节到D2(步骤S18到S20)。此外，对于无线电模块C(在步骤S21中为“是”)，控制设备43引用表44以将控制信号“11”输出到驱动设备41，因此，天线7和介电材料8之间的间隔被调节到D3(步骤S21到S24)。

天线7和介电材料8之间的间隔D如此根据每个无线电模块的使用状态自动调节。因此，除非用户如在第一个实施例中那样执行频率调整操作，否则，对于每个相应的无线电模块，可以切换天线7的共振频率。

应该注意的是，这里描述了旋转机制的示例，但本发明不仅限于此示例，还可以应用一个滑动机构，该机构可相对于天线平面在垂直方向滑动。

此外，这里假设和描述了介电材料8相对于天线7在垂直方向移动的情况。然而，甚至在图7所示的移动机构31相对于天线7在水平方向方向移动介电材料8的情况下也可以应用本发明。

此外，在第一和第二个实施例中，介电材料8只位于天线7的一个平面上。然而，如图10所示，还可以使用这样的结构，在该结构中，介电材料8a、8b位于天线7的对面，介电材料8a、8b由移动机构21或31支撑以便可以相对于天线7移动。在此结构中，天线7的共振频率频带由天线7和介电材料8a之间的Da和天线7和介电材料8b之间的间隔Db确定。

在此情况下，例如，如果介电材料8a、8b的间隔Da、Db可以彼此独立地调节，可以实现更多的共振频率的切换。

此外，甚至在间隔Da、Db可以以链接的方式调节的情况下，由于使用两个介电材料而使相对介电常数增大。因此，可以增大共振频率的调整宽度，也可以实现更多共振频率的切换。

此外，在应用第二个实施例中描述的自动调整的情况下，在表中设置了表示对于每个相应的无线电模块的控制信号的信息和天线7和介电材料8a、8b之间的间隔Da、Db。因此，可以根据每个无线电模块的使用状态调节天线7的共振频率。

此时处理过程类似于图9的过程。即，首先，控制设备43识别用于在相应的无线电模块中进行通信的无线电模块。其次，控制设备43从表中获取识别的无线电模块的介电材料8a、8b的位置信息。接下来，控制设备43基于介电材料8a、8b的位置信息驱动/控制每个移动机构，以将相应的介电材料8a、8b移到预先确定的位置。因此，天线7的共振频率自动得到调节。

此外，作为天线7的示例，描述了反转的F形状的天线，但本发明不仅限于此。例如，也可以使用诸如偶极天线、螺旋形天线和隙缝天线之类的其他天线。

此外，本发明的电子设备不仅限于个人计算机，而且也可以应用于诸如蜂窝电话之类的所有电子设备，只要该电子设备需要使用天线来进行无线电通信即可。

工业实用性

根据上文描述的本发明，可以获得一种电子设备，该电子设备可以相应地为每个无线电模块切换天线的共振频率，无需改进天线的形状。

Claims

1.一种电子设备，包括：

许多频带彼此不同的无线电模块；

一个供相应的无线电模块共同使用的天线；

位于天线附近的介电材料；

支撑介电材料以便介电材料可以相对于天线移动的移动机构；以及

用于由移动机构调节天线和介电材料之间的间隔，以为每个无线电模块切换天线的共振频率的切换装置。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中天线包括平板型的天线，以及

在天线的一个平面上布置了介电材料。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其中相应的无线电模块包括在无线LAN中使用并具有特定的频带的无线电模块。

4.根据权利要求1所述的电子设备，其中移动机构支撑介电材料以便介电材料可以相对于天线在垂直方向移动。

5.根据权利要求2所述的电子设备，其中移动机构支撑介电材料以便介电材料可以相对于天线的一个平面在垂直方向移动。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其中进一步包括：

操作部分，该操作部分可以通过手工操作调节移动机构所支撑的介电材料的位置。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其中移动机构支撑介电材料以便介电材料可以相对于天线在水平方向移动。

8.根据权利要求2所述的电子设备，其中移动机构支撑介电材料以便介电材料可以相对于天线的一个平面在水平方向移动。

9.根据权利要求8所述的电子设备，进一步包括：

10.根据权利要求2所述的电子设备，进一步包括：

位于天线的另一平面的与位于天线的一个平面上的介电材料分开的第二介电材料，

其中，移动机构支撑两个介电材料，以便介电材料可以相对于天线移动。

11.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括：

控制装置，用于根据每个无线电模块的使用状态将移动机构所支撑的介电材料移到预先确定的位置。

12.根据权利要求11所述的电子设备，其中控制装置包括：

识别装置，用于识别在相应的无线电模块中进行通信所使用的无线电模块；以及

驱动控制装置，用于基于识别装置所识别的无线电模块的类型驱动移动机构，以便将介电材料移到预先确定的位置。

13.根据权利要求12所述的电子设备，进一步包括：

表装置，在该装置中，为每个相应的无线电模块设置了关于天线和介电材料之间的间隔的信息，

其中，驱动控制装置引用表装置，以便将介电材料移到对应于无线电模块的位置。

14.根据权利要求10所述的电子设备，进一步包括：

控制装置，用于根据相应的无线电模块的使用状态将移动机构所支撑的两个介电材料移到预先确定的位置。

15.根据权利要求14所述的电子设备，其中控制装置包括：

驱动控制装置，用于基于识别装置所识别的无线电模块的类型驱动移动机构，以便将两个介电材料移到预先确定的位置。

16.根据权利要求15所述的电子设备，进一步包括：

表装置，在该装置中，为每个相应的无线电模块设置了关于天线和两个介电材料之间的间隔的信息，

其中，驱动控制装置引用表装置，以便将两个介电材料移到对应于无线电模块的位置。