專利名稱：天線組件及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及具有天線的通信設備，并且更具體地涉及可伸縮 天線。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今的市場上，消費者能夠接觸到許多使用天線的通信設備， 例如蜂窩式電話和個人無線收發(fā)裝置。為了允許這樣的設備的不同操 作，某些廠商已經(jīng)開發(fā)出創(chuàng)新和有能力的天線系統(tǒng)。例如， 一些廠商 提供使用可伸縮天線的通信設備，而其他廠商則完全省去了外部天線， 提供完全集成在通信設備殼體內(nèi)部的天線。其他廠商仍然提供具有從 通信設備突出的固定長度的天線。取決于所期望的天線特性， 一般有兩種類型的天線用在通信設備 中-即四分之一波長天線和二分之一波長天線。二分之一波長天線通常 具有兩個元件，每個元件能夠操作在四分之一波長配置中?？梢允惯@ 兩個四分之一波長元件彼此之間形成電接觸，以形成二分之一波長配 置。如果兩個天線元件被電分離，則也可以在四分之一波長配置中操 作相同天線。用于蜂窩式設備的二分之一波長天線存在的問題是天線在收縮配 置中的效率明顯低于專用的四分之一波長天線的效率。舉例來說，二 分之一波長天線包括兩部分-直線的四分之一波長部分和螺旋線的四分 之一波長部分。在收縮配置中，天線的主輻射器是螺旋線部分。在這 種配置中，需要使四分之一波長直線部分與四分之一波長螺旋線部分 電分離。天線設計者已經(jīng)通過使用電接地技術(shù)和其它技術(shù)，諸如使用 匹配電路，嘗試解決這一問題，以實現(xiàn)高度分離。這些技術(shù)不能完全地和適當?shù)厥顾姆种徊ㄩL直線部分與四分之一波長螺旋線部分分 離。不能夠?qū)崿F(xiàn)適當?shù)碾姺蛛x導致不能在四分之一波長配置中正確地 操作天線。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種天線組件。該天線組件可以包括第一天線元件、 第二天線元件、非導電部分和開關(guān)元件。第一天線元件可以通過非導 電部分物理連接到第二天線元件。非導電部分能夠使第一天線元件與 第二天線元件電分離，而保持二者之間的物理連續(xù)性。在一種配置中， 可以在非導電部分上滑動開關(guān)元件，以選擇性地電連接第一天線元件 和第二天線元件。開關(guān)元件可以包括能夠在非導電部分上滑動的導電 元件。將開關(guān)元件滑動至非導電部分上的適當位置，可以啟動第一操 作模式或第二操作模式。第一操作模式可以是二分之一波長模式，并 且第二操作模式可以是四分之一波長模式。在一種配置中，第一天線元件可以是螺旋輻射器，并且第二天線 元件可以是線性輻射器?？梢远ㄎ婚_關(guān)元件以使得第一天線元件與第 二天線元件電連接。在該配置中，第一天線元件和第二天線元件可以 一起形成二分之一波長天線。相反地，可以定位開關(guān)元件以使得第一 天線元件與第二天線元件電分離。在該配置中，第一天線元件可以形成四分之一波長天線。此外，天線組件還可以包括上部彈性觸件和下部彈性觸件。上部 彈性觸件可以連接到第一天線元件，而下部彈性觸件可以連接到第二 天線元件。上部彈性觸件和下部彈性觸件可以是觸點，所述觸點與開 關(guān)元件相接觸以啟動第一操作模式或第二操作模式。本發(fā)明還涉及一種通信設備。該通信設備可以包括用于發(fā)射和接 收無線信號的收發(fā)機。在一種配置中，收發(fā)機可以包括第一天線元件、 第二天線元件、非導電部分和開關(guān)元件。第一天線元件可以通過非導電部分物理連接到第二天線元件。非導電部分能夠使第一天線元件與 第二天線元件電分離。開關(guān)元件可以選擇性地電連接第一天線元件和 第二天線元件，以啟動第一操作模式或第二操作模式。開關(guān)元件可以 是導電元件，該導電元件能夠沿著非導電部分滑動以連接第一天線元 件和第二天線元件。在該通信設備中，第一天線元件可以是螺旋輻射器，并且第二天 線元件可以是線性輻射器?？梢远ㄎ婚_關(guān)元件以使第一天線元件與第 二天線元件電連接。在該配置中，第一天線元件和第二天線元件可以 一起形成二分之一波長延長天線。相反地，可以定位開關(guān)元件以使第 一天線元件與第二天線元件電分離。在該配置中，第一天線元件可以 形成四分之一波長收縮天線。本發(fā)明還涉及一種操作天線組件的方法。該天線組件可以包括第 一天線元件、第二天線元件、非導電部分和開關(guān)元件。第二天線元件 可以通過非導電部分連接到第一天線元件。非導電部分能夠使第一天 線元件與第二天線元件電分離。開關(guān)元件可以選擇性地連接第一天線 元件和第二天線元件，以啟動天線組件的第一操作模式或第二操作模 式。該方法可以包括步驟將開關(guān)元件相對于非導電部分滑動至第一 位置的，以在第一操作模式中操作天線組件。該方法還可以包括步驟 將開關(guān)元件相對于非導電部分滑動至第二位置，以在第二操作模式中 操作天線組件。


被認為是新穎的本發(fā)明的特征具體闡述在權(quán)利要求中。結(jié)合附圖， 通過參考以下描述，可以最佳地理解本發(fā)明及其進一步的目的和特點， 在附圖的一些圖中，相同的附圖標記表示相同的元件，并且其中圖1示出了結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明實施例的天線組件的通信設備的例子；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的天線組件的代表性元件的例子；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的操作在第一操作模式中的圖1中 的天線組件的例子；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的操作在第二操作模式中的圖1中 的天線組件的例子；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的位于通信設備的殼體內(nèi)部的天線 組件的例子；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例在第一操作模式和第二操作模式中 操作天線組件的方法的例子。
具體實施方式
雖然說明書以限定被認為是新穎的本發(fā)明的特征的權(quán)利要求作為 總結(jié)，但是相信，結(jié)合附圖，考慮以下描述將更好地理解本發(fā)明，在 附圖的不同圖中，相同部分使用相同的附圖標記。根據(jù)需要，這里公開了本發(fā)明的詳細的實施例；然而，應當理解， 所公開的實施例只是本發(fā)明的示例，可以以各種形式來實施本發(fā)明。 因此，這里公開的特定的結(jié)構(gòu)性和功能性細節(jié)不應解釋為限制性的， 而只是作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)，以及作為教導本領(lǐng)域技術(shù)人員以實質(zhì)上 任何適當詳細的結(jié)構(gòu)不同地采用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。此外，這里使 用的術(shù)語和措詞并非旨在作為限制，而是提供關(guān)于本發(fā)明的可理解的 描述。這里所使用的術(shù)語"一"被定義為一個或多于一個。這里使用的術(shù) 語"多個"被定義為兩個或多于兩個。這里使用的術(shù)語"另一"被定義為至 少第二個或更多。這里使用的術(shù)語"包括"和/或"具有"被定義為包含(即 開放式語言)。這里使用的術(shù)語"耦接"被定義為連接，盡管不一定是直 接地，并且不一定是機械地。本發(fā)明涉及一種天線組件及其操作方法。在一種配置中，天線組 件可以包括第一天線元件、第二天線元件和非導電部分。非導電部分 可以通過開關(guān)元件被橋接，以選擇性地電連接第一天線元件和第二天 線元件。橋接可以使天線組件工作在第一操作模式中。當非導電部分 沒有通過開關(guān)元件被橋接時，可以使天線組件工作在第二操作模式中。 在一種配置中，第一操作模式可以是二分之一波長模式，并且第二操 作模式可以是四分之一波長模式。因此天線組件可以操作在第一操作 模式以及第二操作模式中。然而，可以理解，本發(fā)明決非局限于這些 特定例子的操作，因為天線組件可以設計為工作在其它適合的模式中。參見圖1，示出了結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明實施例的天線組件102的通 信設備100的例子。在一個實施例中，天線組件102可以是可伸縮型 的。天線組件102也可以以其它方式實現(xiàn)，并且不一定要求天線是可 伸縮天線。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，通信設備100可以包括收發(fā)機105， 用于接收和/或發(fā)射任何適合類型的無線信號。參見圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的天線組件102的代表性元 件的例子。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，天線元件可以包括所有或甚至少 于圖2所示的元件。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，根據(jù)本發(fā)明的實 施例，天線元件可以包括這里沒有示出的但是與天線元件的操作不是 密切相關(guān)的其它元件。下面將展示天線元件的幾個適當?shù)睦?。在一種配置中，天線組件102可以包括第一天線元件202、第二 天線元件204、非導電部分206、天線帽(antenna cap) 208和開關(guān)元 件210。天線帽208可以看作是開關(guān)元件210的一部分。天線組件102 可以具有物理連接第一天線元件202和第二天線元件204的非導電部 分206。因此第一天線元件202和第二天線元件204可以選擇性地彼此 電隔離。非導電部分206可以由任何適合的非導電材料制成。在一個實施例中，天線組件102可以包括上部彈性觸件216和下部彈性觸件218，它們兩個都可以由導電材料制成，并且都可以耦接到 非導電部分206。作為一個例子，下部彈性觸件218可以例如通過壓接 (crimping)工藝耦接到第二天線元件204。作為另一個例子，上部彈性 觸件216可以通過內(nèi)部套管220耦接到第一天線元件202。上部彈性觸 件216也可以被壓接到內(nèi)部套管220。在一種配置中，第一天線元件202可以是螺旋輻射器207，該螺 旋輻射器207可以用于四分之一波長模式操作。第二天線元件204可 以是線性輻射器209，當電連接到第一天線元件202時，該線性輻射器 209可以用于二分之一波長模式操作。當然，第一天線元件202和第二 天線元件204可以以其它適合的形式配置。作為例子，第二天線元件 204可以是單件的線性輻射器元件。第二天線元件204也可以由多于一 件的輻射器元件構(gòu)成，借助可移動機構(gòu)， 一起構(gòu)成單個線性輻射器元 件?？梢苿訖C構(gòu)的例子可以是多于一件的輻射器元件的伸縮式連接， 在伸縮操作的不同階段移動通過各個漸變線性尺寸。天線組件102還可以包括伸縮部分212，隨著天線組件102分別 被向上和向下推動，第二天線元件204可以滑出和滑入伸縮部分212。 在另一種配置中，天線組件102可以進一步具有可以耦接到第二天線 元件204的觸件214。如以下所描述的，該觸件214可以通過某些適當 的部件來允許與第二天線元件204的電接合。正如上面所提到的，開關(guān)元件210可以包括天線帽208，并且第 一天線元件202可以位于天線帽208內(nèi)。開關(guān)元件210還可以包括滑 動管222和外部套管224，并且滑動管222可以耦接到外部套管224。 外部套管224也可以耦接到天線帽208。因此，當用戶抓著天線帽208 并使其向上或向下移動時，外部套管224和滑動管222也可以相應地 移動。在一種配置中并如圖3的最佳示出，開關(guān)元件210的滑動管222可以包括導電元件226和非導體元件228。導電元件226可以是由導電 材料制成的管或者是簡單的導線或帶。可以使用非導體元件228覆蓋 澆鑄(over-molded)導電元件226，以形成開關(guān)元件210的一部分，并 且導電元件226可以通過外部套管224連接到天線帽208。本領(lǐng)域技術(shù) 人員應理解，可以通過使用任何手段來實現(xiàn)與開關(guān)元件210相關(guān)的功 能，以在第一天線元件202與第二天線元件204之間提供選擇性的電 連接。例如，當用戶移動天線帽208時，覆蓋澆鑄的耦接可以允許開 關(guān)元件210隨著天線帽208移動。因此通信設備100的用戶可以沿著 非導電部分206滑動開關(guān)元件210，這可以配置天線組件102以使其操 作在第一或第二操作模式中。
期望在多于一個的操作模式中操作天線組件102,因為由通信設 備100接收到的信號質(zhì)量可以隨信號接收的區(qū)域而可變。第一操作模 式可以在信號強度較弱的區(qū)域中為用戶提供更好的信號接收和傳輸特 性。因此通信設備100的用戶可以通過在非導電部分206上滑動開關(guān) 元件210選擇在第一操作模式中操作天線組件102。當通信設備100在 信號接收良好的區(qū)域中時，用戶可以選擇第二操作模式中操作天線組 件102。用戶可以通過收縮天線組件啟動第二模式，即在非導電部分 206上向回滑動開關(guān)元件210。
圖3示出的元件示出了根據(jù)本發(fā)明實施例操作在第一操作模式中 的天線組件102。本領(lǐng)域技術(shù)人員應理解，天線組件102可以包括所有 或少于圖3所示的部件。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應理解，根據(jù)本發(fā)明 的實施例，天線組件102可以包括這里沒有示出但是與天線組件102 的操作不是密切相關(guān)的其它部件。下面提供了天線元件的幾個合適的 例子。
在一種配置中，第一操作模式可以是二分之一波長操作模式。用 戶可以移動天線帽208以啟動第一操作模式。例如，用戶可以向上或 在其它適合的方向上拉動天線帽208，這可以使滑動管222相應地移動。隨著滑動管222移動，導電元件226可以向上或在另外的適合的方向 上滑動，并且最終接觸上部彈性觸件216和下部彈性觸件218 二者。 這種接觸可以橋接第一天線元件202與第二天線元件204之間的電間 隙(electrical gap)。由于第一天線元件202和第二天線元件204被電 耦接，所以天線組件102可以操作在第一操作模式中，或者說是作為 二分之一波長天線。
參見圖5，示出了通信設備100的殼體230的一部分。這里示出 的天線組件102分別處于伸出(右圖)位置和收縮(左圖)位置。通 信設備100還可以包括發(fā)射(launch)部件232，該發(fā)射部件可以耦接 到印刷電路板(PCB)(未示出)或一些其它適合的內(nèi)部電路。發(fā)射部 件232可以傳遞來自或到天線組件102的信號，所述信號可以被中繼 到PCB或其它電路，或者從PCB或其它電路中繼而來。
在伸出位置或在第一操作模式(二分之一波長)中，發(fā)射部件232 可以接合觸件214 (也參見圖2)。從而，可以在PCB與第一天線元件 202和第二天線元件204之間建立電路路徑，以允許天線組件102作為 二分之一波長天線的操作。
參見圖4，示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的天線組件102操作在第二 操作模式中的例子的代表性圖。這里，天線組件102處于收縮位置。 例如，在通信設備100的操作期間，用戶可以察覺到通信設備100處 于具有可接受信號質(zhì)量的區(qū)域內(nèi)。在這種情況下，用戶可以向下或在 其它適合的方向上推動天線帽208，這可以使天線組件收縮到通信設備 100中。這一收縮可以滑動開關(guān)元件210，并且可以恢復第一天線元件 202與第二天線元件204之間的電間隙。該收縮可以將天線組件102配 置為操作在第二操作模式中，這可以是第一天線元件202與第二天線 元件204電分離的四分之一波長模式。
例如，隨著向下推動天線帽208，外部套管224可以相應地向下推動滑動管222。隨著滑動管222向下移動，導電元件226可以沿著相 同的方向移動，使其從上部彈性觸件216滑動離開。當其滑開時，上 部彈性觸件216不再與下部彈性觸件218電接觸(由于非導電元件 206)。
當天線組件102完全收縮時，在導電元件226的頂部和上部彈性 觸件216之間存在預定長度的間隙。作為一個例子，該間隙大約為三 毫米，盡管也可以采用其它適合的距離。該間隙可以產(chǎn)生第一天線元 件202與第二天線元件204之間的電分離。
再參見圖5，左圖所示的天線組件102處于收縮位置。為了清楚 起見，也請參考圖4。在該例中，發(fā)射部件232可以接合外部套管224， 該外部套管224可以與另一彈性觸件240接觸。另外，彈性觸件240 可接合內(nèi)部套管220，該內(nèi)部套管220可以與第一天線元件202接觸。 因此，在通信設備100的PCB (或其它內(nèi)部電路)與第一天線元件202 之間存在電路路徑，而第一天線元件202和第二天線元件204電分離。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應理解，在第一操作模式和第二操作模式之間的 轉(zhuǎn)換時間期間，取決于特定的實現(xiàn)方式，天線組件102可以繼續(xù)操作 在第一操作模式或第二操作模式中。在一種示范性配置中，天線組件 102可以繼續(xù)操作在四分之一波長操作模式中，直到開關(guān)元件210橋接 第一天線元件202和第二天線元件204之間的電間隙。這可以在第一 天線元件202和第二天線元件204之間建立電連續(xù)性，配置天線組件 操作在第一操作模式中。
參見圖6，示出了在第一操作模式和第二操作模式中操作天線組 件的方法600。為了描述方法600，將參考圖1-5，盡管可以理解方法 600可以在任何其它適合的設備或系統(tǒng)上實現(xiàn)。此外，本發(fā)明并不局限 于方法600所列出的步驟的次序。另外，方法600可以包含與圖6所 示相比更多或更少數(shù)量的步驟。下面將描述方法600的幾個合適的例子。
在一種配置中，方法600可以包括一個或更多方法步驟，以用于 在第一操作模式和第二操作模式中操作天線組件。方法600可以開始 于步驟602。在步驟604，可以在非導電部分206上將開關(guān)元件210滑 動至第一位置，以在第一操作模式中操作天線組件102。在該第一位置 中，上部彈性觸件216和下部彈性觸件218彼此間電耦接，這使得第 一天線元件202和第二天線元件204能夠電耦接在一起。作為例子， 第一操作模式可以是二分之一波長操作模式，并且這可以通過使天線 組件伸出進行配置。
在步驟606，可以在非導電部分206上將開關(guān)元件210滑動至第 二位置，以在第二操作模式中操作天線組件102。在該第二位置，上部 彈性觸件216和下部彈性觸件218彼此間不再電接觸。這樣，第一天 線元件202和第二天線元件204可以被電隔離。作為一個例子，第二 操作模式可以是四分之一波長操作模式，并且這可以通過收縮天線組 件來配置。方法600在步驟608結(jié)束。
在一種配置中并且除了或代替由人發(fā)起的移動，可以通過采用電 動化的天線系統(tǒng)，移動開關(guān)元件210以使第一天線元件202和第二天 線元件204電接觸或分離。電動化天線系統(tǒng)可以根據(jù)由通信設備100 正接收到的信號的質(zhì)量被配置為從第一操作模式切換到第二操作模 式。
在一種配置中，當通信設備ioo接收到的信號的質(zhì)量不可接受時，
通信設備100可以借助聲音或震動信號通知用戶。在這種情況下，用 戶可以拉出天線以接收更好的信號質(zhì)量，或者通信設備100可以通過 利用電動化系統(tǒng)自動地伸出天線。
在一種配置中，本發(fā)明可以應用于固定天線，或者應用于未被設計成可延長或可伸縮的天線。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應理解，通信設
備100可以配備有任何適當類型的機構(gòu)，所述機構(gòu)允許滑動管222沿 適合的方向移動以選擇性地電耦接第一天線元件202和第二天線元件 204。也就是說，天線可以是固定的，但是滑動管222可以被定位以允 許其執(zhí)行上述耦接過程。通信設備100可以被設計為允許用戶或某些 其它機構(gòu)控制滑動管222的移動。在這種配置中，可以應用二分之一 波和四分之一波應用，盡管本發(fā)明并不局限于此。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但清楚的是本發(fā)明 并不受限于此。在不脫離由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范 圍的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出許多修改、改變、變化、替換 和等價物。
權(quán)利要求
1.一種天線組件，包括第一天線元件；第二天線元件，所述第二天線元件通過使所述第一天線元件和所述第二天線元件電分離的非導電部分連接到所述第一天線元件；以及開關(guān)元件，用于選擇性地連接所述第一天線元件和所述第二天線元件，以啟動第一操作模式或第二操作模式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線組件，其中所述開關(guān)元件可以在所 述非導電部分上滑動，以選擇性地連接所述第一天線元件和所述第二 天線元件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線組件，其中所述開關(guān)元件包括導電元件，該導電元件選擇性地形成連接所述第一天線元件和所 述第二天線元件的導電路徑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線組件，其中所述第一天線元件是螺 旋輻射器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線組件，其中所述第二天線元件是線 性輻射器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線組件，其中在所述第一操作模式期 間，在所述第一天線元件與所述第二天線元件之間存在電連續(xù)性。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線組件，其中當在所述第一天線元件 與所述第二天線元件之間存在電連續(xù)性時，所述第一天線元件和所述 第二天線元件結(jié)合以形成二分之一波長延長天線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線組件，其中在所述第二操作模式期 間，在所述第一天線元件與所述第二天線元件之間存在電不連續(xù)性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的天線組件，其中當在所述第一天線元件 與所述第二天線元件之間存在電不連續(xù)性時，所述第一天線元件形成 四分之一波長收縮天線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線組件，還包括上部彈性觸件和下 部彈性觸件，其中所述上部彈性觸件連接到所述第一天線元件，并且 所述下部彈性觸件連接到所述第二天線元件。
11. 一種操作天線組件的方法，該天線組件包括第一天線元件、 第二天線元件和開關(guān)元件，所述第二天線元件通過非導電部分連接到 所述第一天線元件，該方法包括將所述開關(guān)元件相對于所述非導電部分滑動至第一位置，以在第 一操作模式中操作所述天線組件；以及將所述開關(guān)元件相對于所述非導電部分滑動至第二位置，以在第 二操作模式中操作所述天線組件。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述開關(guān)元件在所述第一 位置處將所述第一天線元件連接到所述第二天線元件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述開關(guān)元件在所述第二 位置處使所述第一天線元件與所述第二天線元件分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天線組件(102)及其操作方法(600)。在一種配置中，天線組件可以包括第一天線元件(202)、與第一天線元件電分離的第二天線元件(204)、選擇性地連接第一天線元件和第二天線元件的開關(guān)元件(210)。在另一種配置中，方法可以包括將開關(guān)元件滑動至第一位置以在第一操作模式中操作天線組件的步驟(604)，以及將開關(guān)元件滑動至第二位置以在第二操作模式中操作天線組件的步驟(606)。作為例子，在第一操作模式中，天線組件可以操作為二分之一波長天線。在第二操作模式中，天線組件可以操作為四分之一波長天線。
文檔編號H01Q1/24GK101288202SQ200680037786
公開日2008年10月15日 申請日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月11日
發(fā)明者喬斯·M·岡薩雷斯, 亞歷杭德羅·坎達爾, 弗朗西斯·M·斯塔謝斯基, 阿倫·R·艾倫 申請人:摩托羅拉公司