專利名稱：用于無(wú)線電通信裝置的天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及外部天線，尤其涉及一種具有改進(jìn)的近場(chǎng)輻射特性的天線裝置，以及包括該天線裝置的無(wú)線電通信裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代移動(dòng)電話被做得越來(lái)越小，因此在天線、電話機(jī)和使用者之間的交互作用變得比先前更重要。都知道對(duì)于話機(jī)性能來(lái)說(shuō)天線的尺寸是關(guān)鍵，見(jiàn)Johnsson所著的天線工程手冊(cè)第6章的內(nèi)容(AntennaEngineering Handbook，McGrawHil 1993年出版)。當(dāng)今通常還要求其支持兩個(gè)或更多的頻帶。
移動(dòng)電話通常與一個(gè)無(wú)線基站交換無(wú)線信號(hào)。當(dāng)沒(méi)有呼叫進(jìn)行以及例如電話處在用戶的手中、口袋中或腰部時(shí)，在待機(jī)期間會(huì)出現(xiàn)某些信號(hào)交換。當(dāng)進(jìn)行呼叫時(shí)當(dāng)然出現(xiàn)信號(hào)交換，并且電話通常放在用戶的耳和嘴之間，或仍然在用戶的口袋中或在腰部與耳機(jī)和麥克風(fēng)連接。
用于移動(dòng)電話的基本和有效的天線是單極天線，它包括具有長(zhǎng)度是波長(zhǎng)的一部分的線鞭和起相應(yīng)的接地導(dǎo)體作用的電話電路板。這些天線中長(zhǎng)度是半波長(zhǎng)的應(yīng)用于許多老式電話中，并且給出很低的饋電電流(對(duì)應(yīng)于高阻抗)，電話機(jī)體或電路板上的同時(shí)具有弱電流。這類天線在電話本身上產(chǎn)生很低的電磁場(chǎng)，因此與接近電話的手等的交互作用很小。但是該尺寸比根據(jù)現(xiàn)代電話設(shè)計(jì)的天線尺寸大得多，所以為了容易操作的目的，通常需要小得多的天線。
然而，因?yàn)樾√炀€必須輻射與大天線相同的功率(由于電話系統(tǒng)的要求)，所以在該小天線上的電流或電壓(取決于天線的類型)將較大。當(dāng)與波長(zhǎng)相比該結(jié)構(gòu)尺寸很小時(shí)尤其是如此。因此與靠近該天線的各種物體的可能的交互作用將必然較大，沿該電話機(jī)或電路板的電流也必然較大。此電流通常加到電話環(huán)境中的所有的屏蔽層，其意味著在呼叫模式期間此天線的電磁場(chǎng)將與用戶身體的交互作用嚴(yán)重。如果電話靠近用戶的身體，則該交互作用通常也將在待機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)。
當(dāng)涉及電話天線和其直接所處環(huán)境之間的交互作用時(shí)，天線的電磁近場(chǎng)比遠(yuǎn)場(chǎng)更重要的。在此交互作用中至少有兩個(gè)不同量要考慮。
一個(gè)是在環(huán)境中的功率損耗，包括例如在桌子、口袋、手、頭和其它人體組織中的損耗。這種損耗稱為近電話功率障礙(POP)，以瓦特計(jì)量。另一個(gè)量是特定吸收率(SAR)，其與不同的國(guó)家有關(guān)，各國(guó)立法及規(guī)章限定SAR的上限為身體組織的每一定單位的功率損耗，一般定量為每一定量身體組織的瓦特平均值。例如，美國(guó)FCC(聯(lián)邦通信委員會(huì))要求SAR在每一克的身體組織中小于1.6mW。電話系統(tǒng)要求一個(gè)確定的功率水平(例如用于GSM的2W峰值和0.25W平均值)。不同天線和電話對(duì)于同樣的輻射功率呈現(xiàn)不同的SAR。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)(FCC、CENELEC和其它標(biāo)準(zhǔn))，SAR是在一個(gè)仿真頭內(nèi)部測(cè)量得到或可以計(jì)算得出。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供實(shí)現(xiàn)低POP以便節(jié)省功耗的天線。當(dāng)然，本發(fā)明同時(shí)具有的目標(biāo)是滿足在不同國(guó)家可能要求的SAR規(guī)章及其任何其它適當(dāng)?shù)牧⒎ā５?，其中使用的術(shù)語(yǔ)POP具有的是技術(shù)上而非法律上的含意。因此不應(yīng)該與不同性質(zhì)的量SAR混淆。
由于SAR的功率密度特性，傳送與較大結(jié)構(gòu)天線的相同功率的一個(gè)較小天線構(gòu)造更可能呈現(xiàn)高POP。對(duì)于大多數(shù)使用小天線的電話尤其如此。因此電話的開(kāi)發(fā)要求優(yōu)化的SAR方案。較大的天線結(jié)構(gòu)通常產(chǎn)生較低的SAR值，但是現(xiàn)代電話設(shè)計(jì)要求不支持增加尺寸。天線效率是一個(gè)重要特征，而效率和SAR在一定程度上相關(guān)，高值的SAR顯然意味著高值的POP。
可以料想，與電話機(jī)體隔離的天線結(jié)構(gòu)(通過(guò)距離或?qū)ΨQ性)將具有更良好的SAR性能，就如許多電話在由于沿著電話機(jī)體的電流而在該電話機(jī)體的某處呈現(xiàn)最大SAR那樣。
圍繞任何天線結(jié)構(gòu)的電磁場(chǎng)習(xí)慣上被描述為″近場(chǎng)″和″遠(yuǎn)場(chǎng)″(見(jiàn)例如Krauss所著″天線″McGraw Hill 1988出版)，它們具有下列邊界(r是距離而λ是波長(zhǎng))。
無(wú)功近場(chǎng)r＜λ過(guò)渡帶λ＜r＜2D2/λ遠(yuǎn)場(chǎng)r＞2D2/λD是該輻射結(jié)構(gòu)的最大尺寸(″直徑″)，對(duì)于一部電話來(lái)說(shuō)(D的范圍從λ/3到λ)，該限制意味著通常消失的″過(guò)渡帶″。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，重要的是指出該近場(chǎng)和該遠(yuǎn)場(chǎng)通常是相差懸殊，在中間具有一個(gè)過(guò)渡帶。高SAR值的區(qū)域(即靠近該電話的強(qiáng)場(chǎng))可能出現(xiàn)在與強(qiáng)輻射的不同方向(在該遠(yuǎn)場(chǎng)中)。
已經(jīng)做了大量的嘗試以便降低朝向一個(gè)用戶的近場(chǎng)。一些嘗試旨在用于增加該有源天線和用戶之間的距離的裝置和方法，即用于實(shí)現(xiàn)方向性的裝置和方法，然而其它嘗試則采用不同種類的屏蔽裝置。例如專利申請(qǐng)CA 2,088,724、DE 19518125和DE 19600041公開(kāi)了所有的的屏蔽裝置，包括二維板，其屏蔽了朝著用戶的輻射。這種屏蔽裝置可相對(duì)于該天線安裝在其外部，位于天線本身上或安裝在該移動(dòng)電話的機(jī)殼上，或可以與該天線或該電話機(jī)殼一體形成。
美國(guó)專利5,335,366公開(kāi)了一種屏蔽裝置，包括一個(gè)吸收器、反射器或整體地設(shè)置在天線上的阻擋器，例如沿著縱向軸的一個(gè)覆層。
美國(guó)專利5,666,125包括一個(gè)天線，該天線一側(cè)上具有一個(gè)沿著該天線的縱向軸放置細(xì)長(zhǎng)的屏蔽裝置。一個(gè)細(xì)長(zhǎng)部件在相反側(cè)與該天線平行放置，所述的部件幫助對(duì)輻射重新定向。
WO 94/28595描述一種天線裝置，包括一個(gè)電介體柱面，在其上設(shè)計(jì)有四個(gè)垂直延伸桿，一個(gè)桿是天線元件而其它的桿是可以接地或保留在開(kāi)路狀態(tài)的無(wú)源互連部件。這些部件可以操作來(lái)引導(dǎo)和/或反射該輻射。已有人提到通過(guò)使用接地的無(wú)源元件實(shí)現(xiàn)高度定向性。而且，所述的文件公開(kāi)了另外兩個(gè)元件裝置，該裝置具有接地的一個(gè)有源元件和一個(gè)無(wú)源元件。
美國(guó)專利5,826,201公開(kāi)一種垂直桿狀天線和一個(gè)無(wú)源桿狀天線，它們互相平行放置。但是，不清楚該無(wú)源元件是否應(yīng)該接地或連接到該桿狀天線，或是否其應(yīng)該保留在開(kāi)路狀態(tài)。
這些已有技術(shù)裝置的問(wèn)題包括占用的體積大、重量大、POP降低不足、遠(yuǎn)場(chǎng)輻射特性的嚴(yán)重劣變、設(shè)計(jì)復(fù)雜、實(shí)施困難或昂貴或差的機(jī)械耐用性。從許多所謂的“SAR降低裝置”至今遠(yuǎn)沒(méi)有在用于重量輕的移動(dòng)電話的現(xiàn)代小型天線裝置中得到實(shí)用。而且，上述引證的專利文件當(dāng)中都沒(méi)有完全利用遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)之間的大差值，而估計(jì)它們只是試圖產(chǎn)生在某些方向上的低值的遠(yuǎn)場(chǎng)，并不意味產(chǎn)生低值的近場(chǎng)。
發(fā)明概要
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)天線裝置，它包括可安裝在可供用戶使用的無(wú)線電通信裝置上的一個(gè)電介體支撐裝置，和可在第一頻帶中工作的第一輻射元件，該支撐裝置和該第一輻射元件具有一個(gè)共同的中心縱軸，并且該第一輻射元件由所述的支撐裝置所支撐，其具有分別是第一饋送點(diǎn)和一個(gè)開(kāi)放端的第一和第二端，它們被設(shè)置成至少是部分地圍繞所述的中心縱軸，該天線裝置至少避免了與已有技術(shù)相關(guān)的某些問(wèn)題。
在此方面，本發(fā)明的一個(gè)具體目的是提供這樣一個(gè)天線裝置，其展現(xiàn)改進(jìn)的近場(chǎng)輻射特性，即降低的POP值，和/或提供與已有技術(shù)相比能夠用于更緊湊的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的主要手段是創(chuàng)建一個(gè)實(shí)質(zhì)上不同于遠(yuǎn)場(chǎng)的近場(chǎng)。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是在現(xiàn)有天線裝置設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)可集成性，同時(shí)仍然保持現(xiàn)有天線裝置設(shè)計(jì)中的各種性能。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一個(gè)簡(jiǎn)單、重量輕和廉價(jià)的天線裝置。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供效率高、容易安裝并且可靠，尤其在長(zhǎng)時(shí)間使用之后仍然有耐用的機(jī)械性能的天線裝置。
本發(fā)明的這些目的是通過(guò)權(quán)利要求1中要求的一個(gè)天線裝置實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是較大地降低了POP值，同時(shí)仍然保持用于小尺寸的天線裝置的幾何結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面的本發(fā)明實(shí)施例的描述中明顯看出。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明從下面結(jié)合附

圖1-2的本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述可以更充分地理解本發(fā)明，該附圖和描述僅是以示例的方式給出，因而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線裝置的前視圖，天線裝在僅示出了局部的一個(gè)移動(dòng)電話上，圖1b和1c分別示出側(cè)視和俯視的安裝了天線裝置的示意圖，側(cè)視圖還包括該電話使用者的頭部的一部分，而圖1d、1e和1f分別示出了所述的天線裝置的一個(gè)導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置以及兩個(gè)可選的輻射元件。
圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的天線裝置的前視圖，它裝在僅示出了局部的一個(gè)移動(dòng)電話上，圖2b和2c分別示出了同一安裝了天線的裝置的側(cè)視和俯視圖，側(cè)視圖還包括該電話使用者的頭部的一部分，而圖2d和2e分別示出了所述的天線裝置的一個(gè)導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置以及兩個(gè)可選的輻射元件。
實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明在隨后描述中，為了說(shuō)明而不是限制的目的，提供了具體詳述，例如針對(duì)特定的硬件、應(yīng)用、技術(shù)等，以便提供本發(fā)明的全面理解。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可知在脫離這些詳細(xì)說(shuō)明的其它實(shí)施例中仍可以實(shí)踐本發(fā)明。在其它實(shí)例中，熟知的方法、通信協(xié)議、裝置以及電路的細(xì)節(jié)描述被省略，以使本發(fā)明的說(shuō)明不帶有不必要的細(xì)節(jié)。
參考圖1a-c，第一輻射元件，在此是以一個(gè)曲折導(dǎo)體輻射元件1的形式，它由一個(gè)電介體圓柱中空框架2支撐，使得輻射元件和該框架具有如點(diǎn)劃線3所示的共同中心縱軸。框架2安裝到手持便攜移動(dòng)電話5的機(jī)殼4上并向外延伸。選擇該曲折元件1在底盤(pán)4上的位置使得在待機(jī)或電話呼叫過(guò)程中該曲折導(dǎo)體1的輻射至少在第一頻帶之內(nèi)在由操作者選擇的不同位置有效地進(jìn)行發(fā)送與接收。圖1a-c中的框架2處在向上凸起的機(jī)殼4部分頂端的一側(cè)。曲折元件1具有第一和第二端，它們分別是第一饋電點(diǎn)6和開(kāi)放端7。通過(guò)安裝在圖1c所示的框架2之內(nèi)的一個(gè)電連接件15，饋電點(diǎn)6連接到移動(dòng)電話5的饋送/接收電路(未示出)。因此，框架2中有一個(gè)孔隙或相似結(jié)構(gòu)將被制作出，以實(shí)現(xiàn)在輻射元件1和電連接件15之間的電連接。
根據(jù)本發(fā)明，狹長(zhǎng)的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置，這里是以引線8的形式由所述的框架2支撐。引線8大致與所述的縱軸3平行并且具有第一和第二端，它們分別是用于使移動(dòng)電話5接地的接地點(diǎn)9和一個(gè)開(kāi)放端10。最好通過(guò)把接地點(diǎn)9連接到移動(dòng)電話5的電路板(沒(méi)示出)實(shí)現(xiàn)接地，或連接到其它被認(rèn)為是接地的接點(diǎn)。
框架2、輻射元件1和引線8進(jìn)一步由介質(zhì)膜11(圖1a-c中由虛線指示)覆蓋，膜11提供了電絕緣以及對(duì)可能暴露在各種環(huán)境中的移動(dòng)電話5部分提供機(jī)械保護(hù)。
在示出的情況中，框架2具有圓形的橫截面。但是，本發(fā)明涵蓋其它設(shè)計(jì)，例如橢圓形、矩形和正方形橫截面。該框架可以進(jìn)一步被設(shè)計(jì)為一個(gè)曲線結(jié)構(gòu)的形式，其中通過(guò)該框架中心的縱軸是彎曲的。
導(dǎo)電或半導(dǎo)電的引線8實(shí)質(zhì)上在縱軸3的方向上沿著曲折導(dǎo)體元件1的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，并且由框架2大致支撐在框架2的徑向最外側(cè)的部分，即支撐在框架2的外側(cè)表面，如圖1c所示?？梢赃x擇，在框架2的外側(cè)表面中提供其中可以放置引線8的一個(gè)凹槽等等(未示出)。在本實(shí)施例中，在移動(dòng)電話5的使用過(guò)程中，在徑向朝向用戶的頭12的方向上，引線8進(jìn)一步由框架2支撐(見(jiàn)圖1b)。即，引線8被定位在框架2的前側(cè)13。
此外，另外的引線或?qū)щ娫梢苑胖迷谠撎炀€裝置上。具體地說(shuō)，一個(gè)第二導(dǎo)電或半導(dǎo)電引線(未示出)可以沿著縱軸3延伸并且被接地或被保持為開(kāi)路。
圖1d示出從框架2中取出的引線8，它最好是由例如銅、不銹鋼或聚合物制成的導(dǎo)電或半導(dǎo)電引線。引線8的通常尺寸是20mm-80mm的長(zhǎng)，橫截面是0.1～1×0.1～1mm2。但是，針對(duì)每一移動(dòng)電話的設(shè)計(jì)，尤其是針對(duì)每一框架設(shè)計(jì)和輻射元件設(shè)計(jì)，引線8可以做成實(shí)現(xiàn)最佳性能(例如關(guān)于增益和近場(chǎng)輻射)的設(shè)計(jì)和尺寸。導(dǎo)電或半導(dǎo)電引線8可以替換為一個(gè)導(dǎo)電或半導(dǎo)電的導(dǎo)線、帶、圖形或類似物。
通常本發(fā)明把該導(dǎo)電引線8設(shè)計(jì)成其傳送的電流與曲折部分傳送的電流相當(dāng)，因此產(chǎn)生振幅相當(dāng)而在相位上至少是部分相反的近場(chǎng)。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇參數(shù)，有可能顯著減小近場(chǎng)。引線8具有不佳的輻射性能，其對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)(輻射)產(chǎn)生的影響比對(duì)于近場(chǎng)產(chǎn)生的影響小。
圖1e示出曲折輻射元件1的一個(gè)可能形狀，該元件是通過(guò)在平面結(jié)構(gòu)的電介體柔性薄膜14上進(jìn)行蝕刻或印制導(dǎo)體圖形制成的。輻射元件從薄膜14一邊的饋電點(diǎn)6開(kāi)始延伸，薄膜具有一個(gè)基本為矩形的形狀，輻射元件以反復(fù)的彎折(包括平行部分和轉(zhuǎn)彎)延伸到薄膜14相對(duì)邊緣的自由端7。對(duì)該平面結(jié)構(gòu)做變形，使得其中薄膜14變?yōu)楣軤罨蛑辽傩纬蓤D1a-c所示柱面一部分的結(jié)構(gòu)，從而形成單一曲折輻射元件。這是通過(guò)使曲折元件1繞著框架2拱起而實(shí)現(xiàn)的，使得其相對(duì)縱軸3的角度交替增加和降低。這種結(jié)構(gòu)是緊湊的，提供高的耐久性并且可被使用在各種天線應(yīng)用場(chǎng)合。另外，曲折元件可被制成拱形并且安裝在中空框架2的內(nèi)部表面(未示出)。
另外，可以不使用柔性薄膜14作為載體，而使該曲折輻射元件被安裝在其它載體或直接安裝在框架2上。
曲折輻射元件1可以具有其它幾何構(gòu)形，例如在薄膜14上的一個(gè)對(duì)角曲折構(gòu)圖或在薄膜14的平面中相對(duì)示出的情況轉(zhuǎn)90°。
術(shù)語(yǔ)“曲折”被用于描述該輻射元件，因?yàn)槠渫ǔＪ且粋€(gè)最佳形狀。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)延伸的導(dǎo)體使得其通常為波長(zhǎng)的四分之一都能產(chǎn)生等效結(jié)果，可采用的形狀將是無(wú)限的，例如連接線圖形(如在圖1f中所示的圖案18)分別具有一個(gè)饋電點(diǎn)19和一個(gè)自由端20。具體地說(shuō)，工作在高頻帶的天線圖案僅具有1-2個(gè)彎曲。
而且，在其它結(jié)構(gòu)中引線8(或其它導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置)可以一體地設(shè)置在薄膜14上(圖中沒(méi)示出)，從而引線8還可通過(guò)蝕刻或印刷形成。
輻射元件1最好在圍繞縱軸3的小于360°的角度范圍內(nèi)以切向延伸，即如圖1c中清楚表示的在小于一個(gè)整圈的范圍中延伸。導(dǎo)電或半導(dǎo)電引線8最好在沒(méi)有輻射元件1的角度范圍內(nèi)延伸。
而且，所述的框架可以進(jìn)一步支持一個(gè)阻抗匹配電路(未示出)，該電路把輻射元件1的饋電點(diǎn)6連接到移動(dòng)電話5的電路。
隨后考慮圖2a-e描述本發(fā)明的第二實(shí)施例，該實(shí)施例中除了導(dǎo)電或半導(dǎo)電引線8′和曲折輻射元件1′、1″各自的設(shè)計(jì)和位置之外，該實(shí)施例與第一實(shí)施例相同。圖2a-e中所有的其它部分具有與圖1a-e相同的引用號(hào)。
在本實(shí)施例中，引線8′由框架2支撐在一側(cè)，在移動(dòng)電話5的使用期間，該側(cè)處在用戶的頭12(見(jiàn)圖2b)正對(duì)的相反側(cè)。即，引線8′定位在框架2的背側(cè)16。
而且，引線8′在其第一端(9′)的附近具有橫向延伸部分16。圖2d中可清楚地見(jiàn)到，所述的橫向延伸部分以所述中心縱軸3的切線方向從框架2的背側(cè)16向前側(cè)13延伸，即環(huán)繞框架2拱起，以便連接到移動(dòng)電話5的接地。另外，引線8′可以在徑向擴(kuò)展，即直通過(guò)框架2，在此情況中的框架2設(shè)有適當(dāng)?shù)目紫丁?br> 在例如涉及尺寸和材料等的其它方面，引線8′可以包括如在前一實(shí)施例中描述的各種特征。
現(xiàn)在參考圖2e，其示出有兩個(gè)曲折元件1′、1″設(shè)在同一薄膜14′上，它們可調(diào)諧到兩個(gè)不同頻率，實(shí)現(xiàn)該天線裝置在兩個(gè)分別的頻帶中的工作。這些元在饋電點(diǎn)6′、6″被饋送電流，在示出的情況中饋電點(diǎn)6′、6″是重合的。所述的饋電點(diǎn)可能通過(guò)一個(gè)阻抗匹配裝置(沒(méi)示出)耦合到移動(dòng)電話5的電路。
可以一起提供多于兩個(gè)的曲折元件，以便實(shí)現(xiàn)可在多于兩個(gè)頻帶中的操作，或比兩個(gè)元件獲得的頻帶更寬的頻帶中的操作。雖然在圖2e中描述為一個(gè)很好地發(fā)揮功能的平面構(gòu)形，但是最好兩個(gè)曲折元件1′、1″的柔性薄膜14′形成為一個(gè)參照本發(fā)明的前個(gè)實(shí)施例描述的圓柱結(jié)構(gòu)。也可以采用例如在前面實(shí)施例中描述的輻射元件的可選設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的第三實(shí)施例(圖中沒(méi)示出)象前面實(shí)施例一樣包括一個(gè)導(dǎo)電或半導(dǎo)電的引線，但是它由所述框架沿徑向向外支撐并朝著一個(gè)方向，該方向在使用安裝有該框架的無(wú)線電通信裝置過(guò)程中與朝向用戶頭部的預(yù)定位置的方向成一個(gè)預(yù)定的角度。該預(yù)定的角度范圍可以從0°到360°，但是更好是從2°到10°，而最好是從5°到10°。
如果圍繞此電話的場(chǎng)被看作基本球面波函數(shù)的和，則可以理解采用本發(fā)明所能夠?qū)崿F(xiàn)的大規(guī)模降低場(chǎng)的原因。如J.E.Hansen在所著“球面近場(chǎng)天線測(cè)量”(Peter Peregrinus 1988年出版)中描述的那樣，任何輻射構(gòu)造(象在自由空間中的一部電話)外部的場(chǎng)都能夠以一個(gè)球面波函數(shù)的和精確描述?！逋獠康摹逡馕吨荼緲?gòu)造的任何球面的外部，而波函數(shù)能夠(不詳述)寫(xiě)成Sn，m(r，θ，)，其中r是徑向距離，θ是距頂點(diǎn)的角度而是方位角，全部根據(jù)球面坐標(biāo)。n和m是二維設(shè)置的指數(shù)和階數(shù)，m永遠(yuǎn)不大于n。如果r固定，則Sn，m(r，θ，)形成一個(gè)二維傅里葉級(jí)數(shù)的一類基礎(chǔ)，如果包括足夠多的項(xiàng)，可用于描述任何波型。
從該球面波函數(shù)理論得到的兩個(gè)重要結(jié)論是(參見(jiàn)先前提到的對(duì)Hansen所述內(nèi)容的引用)如果該球面具有半徑a并且波數(shù)是k(＝27π/λ，λ是波長(zhǎng))，則具有η＞1.5ka的Sn，m對(duì)該遠(yuǎn)場(chǎng)的影響很小。因此有限數(shù)目的Sn，m能夠以良好精確度用于描述遠(yuǎn)離的輻射場(chǎng)。對(duì)于小于1GHz的小電話，n＝2可能已經(jīng)太大，這意味著一個(gè)類似偶極的場(chǎng)(n＝1對(duì)應(yīng)于偶極)。
在n較大的情況下，Sn，m(r，θ，)可以急劇降低以便增加r，直到接近kr＞n。這意味著，即使在r較小的情況下(即″在通電話時(shí)″)有一個(gè)復(fù)雜的電流圖形，在較大距離(kr＞＞n)處的場(chǎng)將不改變。
使用此裝置，可以發(fā)現(xiàn)在一個(gè)輻射體上的一個(gè)電流分布，它至少在某些方向上在小距離給出一個(gè)相當(dāng)弱的場(chǎng)而不影響在大距離的輻射場(chǎng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在天線上的附加元件可以提供所需的近場(chǎng)改進(jìn)而不過(guò)多地改變遠(yuǎn)場(chǎng)。
對(duì)帶有固定外部曲折天線的現(xiàn)代移動(dòng)電話的實(shí)際測(cè)試已經(jīng)給出40％或更多的可靠的SAR降低，并且某些測(cè)試表明降低超過(guò)90％是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)。
因此，通過(guò)采用本發(fā)明大幅度地降低了POP，并且利用根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的樣機(jī)已經(jīng)獲得最低的值。
顯然本發(fā)明可以按照多方式改變。這些變化不應(yīng)被認(rèn)為是脫離本發(fā)明的范圍。所有對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的這些改進(jìn)都包括在所附的權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有改進(jìn)的近場(chǎng)輻射特性的天線裝置，包括可安裝在可供用戶使用的無(wú)線電通信裝置(5)上的一個(gè)電介體支撐裝置(2)，和可在第一頻帶中工作的第一輻射元件(1，1′，18)，所述的支撐裝置和所述的第一輻射元件具有一個(gè)共同的中心縱軸(3)，并且所述的第一輻射元件由所述的支撐裝置支撐，該第一輻射元件具有分別是第一饋電點(diǎn)(6，6′，19)和一個(gè)開(kāi)放端(7， 7′，20)的第一和第二端，并且至少部分地圍繞所述的中心縱軸(3)放置，其特征在于它具有通過(guò)所述的支撐裝置(2)支撐并且大致平行于所述的縱軸(3)延伸的一個(gè)狹長(zhǎng)導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置(8，8′)，所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置具有第一和第二端，當(dāng)所述的支撐裝置被安裝在所述的無(wú)線電通信裝置上時(shí)，該第一和第二端分別是用于接地的一個(gè)點(diǎn)(9，9′)和一個(gè)開(kāi)放端(10，10′)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置(8，8′)大致沿著所述的第一輻射元件(1，1′，18)的全部長(zhǎng)度在所述的縱軸(3)的方向上延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置(8′)在所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置的第一端(9′)附近沿相對(duì)于所述的中心縱軸(3)的切向和/或徑向方向延伸。
4.如權(quán)利要求1-3之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置(8，8′)具有一個(gè)具體限定的徑向延伸部分，所述的徑向延伸部分與所述的支撐裝置(2)的徑向延伸相比是相當(dāng)小的。
5.如權(quán)利要求4中所述的裝置，其特征在于所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置(8，8′)由所述的支撐裝置(2)大致支撐在所述的支撐裝置的徑向最外側(cè)的位置。
6.如權(quán)利要求1-5之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置(8，8′)具有一個(gè)具體限定的切向延伸部分，所述的切向延伸部分與圍繞所述的縱向軸的一個(gè)整圈相比是相當(dāng)小的。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置(8)由所述的支撐裝置(2)沿徑向向所述的縱軸(3)的外側(cè)支撐，并且在具有安裝了該支撐裝置(2)的無(wú)線電通信裝置(5)的使用期間朝向用戶的頭部方向的一個(gè)預(yù)定位置。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置由所述的支撐裝置沿徑向向外支撐并沿著某一方向上，該方向與安裝有支撐裝置的該無(wú)線電通信裝置在使用過(guò)程中朝向用戶頭部某一預(yù)定位置該的方向成一定角度，所述的角度范圍是從2°到10°，并且最好是從5°到10°。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置(8′)由所述的支撐裝置(2)徑向地向外支撐，并且在安裝有該支撐裝置(2)的無(wú)線電通信裝置(5)的使用期間背離用戶的頭部(12)的一個(gè)預(yù)定位置。
10.如權(quán)利要求1-9之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置構(gòu)成一個(gè)導(dǎo)電或半導(dǎo)電引線(8，8′)、導(dǎo)線、帶或圖形。
11.如權(quán)利要求1-10之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于當(dāng)所述的支撐裝置(2)被安裝在所述的無(wú)線電通信裝置(5)上時(shí)，所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置(8，8′)的第一端(9，9′)被設(shè)置成連接到所述無(wú)線電通信裝置(5)的電路板，從而被接地。
12.如權(quán)利要求1-11之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于其包括至少另外一個(gè)狹長(zhǎng)的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置，該導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置由所述的支撐裝置(2)支撐并且大致平行于所述的縱軸(3)延伸。
13.如權(quán)利要求1-12之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于有一個(gè)可在與所述的第一頻帶分離的一個(gè)第二頻帶內(nèi)工作的一個(gè)第二輻射元件(1″)，所述的第二輻射元件具有與所述的支撐裝置(2)和所述的第一輻射元件(1′)共同的縱軸(3)并且由所述的支撐裝置所支撐，其中所述的第二輻射元件具有分別是第二饋電點(diǎn)(6″)和開(kāi)放端(7″)的第一和第二端。
14.如權(quán)利要求1-13之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于每一輻射元件(1，1′，1″，18)具有一個(gè)曲折結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求1-14之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于每個(gè)輻射元件(1，1′，1″，18)都在相對(duì)于所述的縱軸(3)的切線方向上延伸，所述的切線方向包括正的和負(fù)的角度方向。
16.如權(quán)利要求1-15之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述的輻射元件(1，1′，1″，18)在圍繞所述的縱軸(3)的小于360°的角度范圍內(nèi)，即小于一個(gè)整圈的范圍內(nèi)延伸，并且所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置(8，8′)在沒(méi)有所述的輻射元件(1，1′，1″，18)的角度范圍內(nèi)延伸。
17.如權(quán)利要求1-16之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于該支撐裝置(2)具有一個(gè)支撐裝置表面，并且該輻射元件(1，1′，1″，18)在所述的支撐裝置表面上形成一個(gè)導(dǎo)電圖形。
18.如權(quán)利要求1-16之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于該支撐裝置(2)具有一個(gè)支撐裝置平面，并且該輻射元件(1，1′，1″，18)構(gòu)成在柔性薄膜(14，14′)上形成的導(dǎo)電圖形，所述的柔性薄膜安裝在支撐裝置的表面上。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于所述的導(dǎo)電圖形印在所述的柔性薄膜(14，14′)上。
20.如權(quán)利要求18或19所述的裝置，其特征在于所述的支撐裝置(2)大致具有圓柱形狀，并且所述的柔性薄膜(14，14′)具有大致是圓柱或圓柱的一部分的外皮的形狀。
21.如權(quán)利要求1-20之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述的支撐裝置構(gòu)成一個(gè)框架(2)。
22.如權(quán)利要求1-21之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述的支撐裝置(2)還支撐一個(gè)阻抗匹配電路，該阻抗匹配電路用于使所述的輻射元件(1，1′，1″，18)與所述的無(wú)線電通信裝置(5)的阻抗相匹配。
23.如權(quán)利要求13-22之任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述的支撐裝置(2)還支撐至少一個(gè)可在一個(gè)第三頻帶工作的第三輻射元件。
24.一種供用戶使用的無(wú)線電通信裝置，其特征在于它包括根據(jù)權(quán)利要求1-23任何之一的天線裝置。
全文摘要
具有改進(jìn)的近場(chǎng)輻射特性的天線裝置,包括:可安裝在可供用戶使用的無(wú)線電通信裝置(5)上的一個(gè)電介體支撐裝置(2)和可在第一頻帶中工作的第一輻射元件(1,1′,18),該支撐裝置和第一輻射元件具有共同的中心縱軸(3),該第一輻射元件由該支撐裝置所支撐并具有分別為第一饋電點(diǎn)(6,6′,19)和開(kāi)放端(7,7′,20)的第一和第二端,并且被設(shè)置成至少部分圍繞所述的中心縱軸(3),所述的天線裝置包括由所述的支撐裝置(2)支撐并且大致平行于所述的縱軸(3)延伸的一個(gè)狹長(zhǎng)的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置(8,8′),所述的導(dǎo)電或半導(dǎo)電裝置具有第一和第二端,當(dāng)所述的支撐裝置安裝在所述的無(wú)線電通信裝置上時(shí)第二端是用于接地的點(diǎn)(9,9′),第一端是開(kāi)放端(10,10′)。
文檔編號(hào)H01Q5/00GK1376322SQ0081333
公開(kāi)日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2000年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月24日
發(fā)明者D·楊松, A·澤伊納利 申請(qǐng)人:奧爾岡有限公司