專利名稱：天線裝置的制作方法
天線裝置
本發(fā)明涉及在超過200MHz的頻率上工作的天線裝置以及包括所述 天線裝置的移動終端。
GB-A-2292638、 GB-A-2309592和GB-A-2311675都'>開了具有某些 共同特征的介質(zhì)加載天線的示例。每個天線包括高相對介電常數(shù)的固體 圓柱形陶瓷芯、在所述芯的軸線上穿過所述芯到達遠端處的終端的同軸饋 線、裝在所述芯的鄰近部分上的導電套管，以及裝在所述芯的圓柱形表面 上的多個長形螺旋狀導體部件，所述多個長形螺旋狀導體部件在與遠端表 面上的饋線終端的徑向連接和所述套管的邊緣之間延伸。導電套管和同軸 饋線的外套管的組合形成四分之一波長平衡-不平衡變換器(balun )，平 衡-不平衡變換器在芯的遠端處的徑向連接與饋線之間的連接處產(chǎn)生至 少近4以平衡的*。
GB-A-2292638 ,>開了一種四臂背射天線(quadrifilar backfire antenna),其具有形成為兩對的四個長形螺旋狀部件，其中一對的部件的 電氣長度不同于另一對的部件的電氣長度。這種結構的效果是在例如 1575MHz的工作頻率上產(chǎn)生正交定相的電流，從而對于圓極化信號(例 如由GPS (全球定位系統(tǒng))衛(wèi)星星座中的衛(wèi)星所傳送的信號)而言天線 具有4艮大程度上是全向輻射的圖案。
GB-A-2309592公開了一種天線，其具有單對的徑向相對的形成扭曲 環(huán)的螺旋狀部件，該扭曲環(huán)生成的輻射圖案是全向的，除了以垂直于天線 的圓柱軸線而延伸的零位軸線為中心的零之外。例如，這種天線尤其適合 用于l更攜式電話，并且可以^LA寸定制以分別在歐洲GSM頻帶(890至 960MHz)和DCS頻帶(1710至1880MHz)內(nèi)的頻率上引起環(huán)路諧振。 其它相關頻帶包括美國AMPS (842至894MHz)和PCN ( 1850至 19卯MHz)頻帶。
GB-A-2311675公開了具有與GB-A-2202638中公開的總體結構相同 的總體結構的天線在雙重業(yè)務系統(tǒng)(例如組合的GPS和移動電話系統(tǒng)) 中的應用，該天線當在四臂(圓極化)模式下諧振時用于GPS接收，而 當在單端(線性極化)模式下諧振時用于電話信號。申請人發(fā)現(xiàn)了對于多數(shù)應用而言具有10mm直徑的如上面描述的天 線的芯提供了所需的效率。具體地說，適于在1575MHz進行L頻帶GPS 接收的天線具有大約10mm的直徑，并且縱向延伸的天線部件具有大約 12mm的平均縱向范圍。在1575MHz處，導電套管的長度一般在5mm 的區(qū)域中?？字械耐S饋送結構的直徑處于2mm的區(qū)域中。申請人所公 開的其它介質(zhì)加載天線具有相似的凡變，并且對于多數(shù)應用而言具有大約 10mm的直徑。
上述天線尤其適于在小型手#^殳備中使用，不僅因為其較小的尺寸， 而且還因為它們接近于例如人體等對象被放置時沒有明顯的失諧 (detuning )。至今為止，具有10mm直徑的天線小得足以適合多數(shù)移動 設備。如同其它類型的便攜式設備一樣，主要設計準則之一是小型化。因 此，移動設備制造商想到需要具有小于10mm的寬度的介質(zhì)加載天線。 然而，減小介質(zhì)加載天線(例如上述天線)的尺寸顯著地降低天線的效率。 這是因為，大致上，效率與輻射電阻成正比，輻射電阻轉(zhuǎn)而與直徑的平方 成反比。
本發(fā)明的目的是緩解或者避免在小尺度的移動設備中天線效率的降低。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面， 一種天線裝置包括至少兩個天線，每個天 線都在公共的工作頻率上諧振；以及，被布置為對在所述頻率上的來自所 述天線中的每一個的輸出信號進行組合以提供組合信號輸出的電路，其 中，每個天線包括由具有大于5的相對介電常數(shù)的固體材料所形成的電 絕緣的芯，以及包^L設置在芯的表面上或附近的至少 一對長形導電天線 部件的三維天線部件結構。
當與具有相似尺度的單個天線的裝置相比時，這樣的裝置對于電磁輻 射而言具有更大的有效孔徑。因此，效率被改進的程度使得與相應的單個 天線裝置相比^IL據(jù)本發(fā)明的天線裝置可以4吏用具有更小直徑的天線。
優(yōu)選地，組合電路包括輸出節(jié)點和多個臂，每個臂連接在相應的天線 與輸出節(jié)點之間。 一般地，每個天線都包括耦接到臂的相應第一端的饋送 連接，臂的另一端構成輸出節(jié)點。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，組合電路被 配置為使得每個饋送連接在工作頻率上與每個其它饋送連接相隔離，這一 般通過以下方式實現(xiàn)將每個臂布置為包括用于在工作頻率上在臂的端部 之間實現(xiàn)90。相移以及用于提高由相應的天線和在天線的饋送連接處的任 何插入網(wǎng)絡所呈現(xiàn)的阻抗的相移部件和阻抗變換部件，這樣的相移和阻抗變換部件通it^每對部件之間的消除電阻而在饋送連接處進行互連。電阻 的值被優(yōu)選地選擇為使得在一對饋線連接的每個饋線連接處，作為在所 述對的另一饋線連接處的信號通過兩個臂經(jīng)由輸出結點傳送的結果而呈 現(xiàn)在該饋線連接處的電壓分量，與從源饋線連接經(jīng)由消除電阻傳送的另一 電壓分量在幅度上相等而在相位上相反。由此可得作為兩個分量之和的合 成電壓基本為零.因此，天線饋線連接被彼此隔離。相移和阻抗變換部件 可以是四分之一波長傳輸線部分或集總元件。在相移和阻抗變換部件是四 分之一波長傳輸線部分的情況下，它們優(yōu)選是微帶線，在具有兩個天線的 裝置的情況下，微帶線的特征阻抗一般是組合電路的輸出阻抗的大約V^ 倍。因此，如果輸出阻抗是50歐姆，傳輸線的特征阻抗是大約71歐姆。
在優(yōu)選實施例中，所述裝置包括兩個天線，兩個天線中的每一個均通 過微帶傳輸線連接到輸出節(jié)點。單個電阻器連接在天線的饋送連接之間。
每個天線的芯優(yōu)選地是具有沿著其軸線穿過并且在芯的遠端處終止 的 一段同軸饋線的圓柱形。同軸饋線具有由絕緣層分離的內(nèi)導體和外屏蔽 導體。導電套管#*在芯的近端周圍并且在芯的近端處耦接到同軸饋線的 屏蔽導體。長型導電天線部件優(yōu)選地是螺旋狀跡線，螺旋狀跡線從在芯的 遠端處與同軸饋線的連接延伸到與芯的圓柱形表面上的導電套管的邊緣 的連接。導電套管結^t線而充當平衡-不平衡變換器以在同軸饋線與螺 旋狀部件之間的連接處產(chǎn)生基本上平衡的條件。
天線通常具有基本上相同的尺寸并且優(yōu)選地是相同的。裝置的天線優(yōu) 選地定位為使得每個天線的軸線平行于另一天線的軸線，并且使得天線的 第 一端表面和第二端表面基本上位于共同的第一平面和第二平面中。
天線的軸線一般比在工作頻率上的半波長(在1575MHz處近似為 9.5cm)更靠近以侵基本上避免關于衍射圖案的問題。優(yōu)選地，天線的圓 柱形表面至少分開0.05X,以避免天線之間的過度耦合，X是在工作頻率 上在空氣中的波長。天線間距的這種范圍使該裝置適合各種設備，尤其是 手持設備(例如蜂窩式便攜無線電話)。
特別有利的是，該裝置包括一對基本上相同的螺旋狀天線，每個螺旋 狀天線都具有相應的中心軸線，兩個軸線平行并且間隔開，兩個天線還具 有彼此相同的軸向位置，并且天線關于各自的軸線的旋轉(zhuǎn)位置相差180°。 這樣的效果在于，在天線之間的空間中引起電荷相加，總體上對裝置的輻 射圖案有益。可以通過考慮使具有相同取向的兩個天線靠iOt置并且在它們的饋
隨著兩個天線逐漸移動彼此接近，第一個可觀測到的效果是各個天線的輻 射圖案扭曲。在用于圓極化輻射的兩個天線的情況下，可以通過考慮近場 中的兩個旋轉(zhuǎn)偶極子來顯現(xiàn)這種效果的原因。如果在某個時刻偶極子沿著 連接兩個天線的直線對齊，則只要天線相似并且被相似地定向，那么天線 之間的空間中的電荷傾向于抵消，從而降低了中心區(qū)域中的總的電荷濃 度，使得在給定時刻組合的電荷圖案類似于跨過天線對的單個偶極子。這 樣的結果是損害了組合的圓極化圖案。如上所述，可以通過將天線定位得 不同來緩解這種損害。這樣，在新的取向的情況下，兩個電荷偶極子在給 定時刻當沿著天線之間的連接線對齊時A^相的。因此，可以使用這種特 征來比其它方式更可行地將天線放置得更加靠近，同時在輻射圖案方面保 持所需的性能。
由于對在軸線方向上入射到這樣的天線裝置上的圓極化波而言，從天
線饋送的相應信號在相位上相差180°，所以優(yōu)選的裝置具有連接在天線 中的一個的饋送連接和組合電路的與其相關聯(lián)的四分之一波長傳輸線之 間的半波長延遲線。
才艮據(jù)又一方面，本發(fā)明提供一種包括上述天線裝置的移動終端。
才艮據(jù)本發(fā)明又一方面， 一種移動終端包括在超過200MHz的頻率上 工作的兩個天線，天線中的每個都包含由具有大于5的介電常數(shù)的固體材 料所形成的電絕緣的芯、具有至少一對天線部件的三維天線部件結構以及 饋送連接，其中，該移動終端還包括電路裝置，該電路裝置將饋送連接耦 接到公共輸出節(jié)點，并且使每個饋送連接與其它饋送連接相隔離，由此提 供組^ft號輸出。
才艮據(jù)又一方面，本發(fā)明提供一種用于手持無線電信號接收器的天線組 件，包括至少兩個介質(zhì)加載天線，每個介質(zhì)加載天線在公共工作頻率上 諧振并且包括由具有大于5的相對介電常數(shù)并且占據(jù)體積的主要部分并 且被芯的外表面所限定的固體介電材料所形成的絕緣的芯；包括被設置在 芯的外表面上或附近的至少一對長形導電天線部件的三維天線部件結構； 以及耦接到天線部件結構的輸出連接；信號組合器，其耦接到天線的相應 輸出連接，并且被布置為對在所述公共工作頻率上的在輸出連接處的信號 進行組合以提供組合信號輸出；天線以間隔開的關系被安裝在組件中。
根據(jù)又一方面，本發(fā)明提供一種便攜式翻蓋終端，包括容納麥克風并且具有內(nèi)表面的主體部分，容納耳機并且與主體部分的邊射目關聯(lián)的蓋
部分，鉸鏈裝置，該4^鏈裝置將蓋部分連接到主體部分以允許蓋部分在露 出內(nèi)表面的打開位置與蓋部分^內(nèi)表面的閉合位置之間旋轉(zhuǎn)，該終端還 包括至少兩個^h質(zhì)加載天線，每個^h質(zhì)加栽天線都具有中心軸線，用于 組合由兩個天線接收到的信號的組合器電路，天線在鉸鏈裝置的區(qū)域被安 裝在主體部分中，天線的中心軸線彼此平行并且總體而言平行于主體部分 的內(nèi)表面，天線并排配置，其中天線在4^鏈軸線的方向上間隔開。
一般地，所述天線在其最接近的點之間的間距是在10mm至40mm 之間，以適合終端的式樣。
優(yōu)選地，鉸鏈裝置包括與主體部分的相應側(cè)關聯(lián)的并且具有公共鉸鏈 軸線的兩個軸向間隔開的鉸鏈部分，天線裝置包括位于鉸鏈部分之間的一 對天線。
才艮據(jù)又一方面，本發(fā)明提供一種l更攜式翻蓋終端，其具有主體部分以 及被鉸鏈接合^主體部分的蓋部分，以及:對介質(zhì)加載螺，狀天線，每個
其中，天線安^L鉸鏈軸線的區(qū)域中，間隔開并排配置，天線的軸線平行。
上述天線裝置可以用于信號發(fā)送以及信號接收。因此，本發(fā)明還提供 一種用于l更攜式終端的天線裝置，包括至少兩個天線，每個都在爿>共工 作頻率上諧振，以及電路，該電#布置為將輸入信號分為基本上相同的 分路信號并且將分路信號饋送到天線中的每個，其中每個天線包括由具 有大于5的相對介電常數(shù)的固體材料所形成的電絕緣的芯，以及包M設 置在芯的表面上或附近的至少一對長形導電天線部件的三維天線部件結 構。
現(xiàn)在參照附圖舉例描述本發(fā)明，在附圖中


圖1A至圖1C是結合了根據(jù)本發(fā)明的第一天線裝置的移動終端的一 部分的示圖2是從上面和一側(cè)看到的形成圖l所示的天線裝置的一部分的天線 的透視圖3是從下面和一側(cè)看到的圖2所示的天線的另一透視圖； 圖4是圖2和圖3的天線的饋送結構的縱截面圖5是圖3和圖4的饋送結構和天線的示意性電路圖；圖6是圖1A至圖1C的天線裝置的組合器電路的示意圖7是圖1A所示的天線的輻射圖案的圖解表示；
圖8A至圖8C是包括本發(fā)明的可替換實施例的移動終端的一部分的 示圖；以及
圖9是根據(jù)本發(fā)明的便攜式終端的透視圖。
參照圖1A至1C，根據(jù)本發(fā)明的天線裝置2包括安裝在天線安裝印 制電路板(PCB) 8 (或其它合適的板)上的兩個天線4、 6。 PCB8是長 形的，并且天線4、 6被安裝在兩端。組合電路10位于PCB 8的下側(cè)， 也就是說，與其上安裝了天線的一側(cè)相反的一側(cè)。PCB 8垂直于器件PCB 12被安裝。接收器14安裝在器件PCB 12上。天線耦接到組合電路IO， 組合電路10耦接到接收器14。以下更詳細地描述天線裝置。
天線4、 6是相同的，并且是四臂介質(zhì)加載天線。
參照圖2和圖3，天線60包括由具有大于5的介電常數(shù)的電絕緣材 料所形成的圓柱形的芯62。天線包括具有在圓柱形陶瓷芯62的圓柱形外 表面上安裝或金屬噴涂的四個軸向共同延伸的螺旋狀跡線60A、 60B、 60C、 60D的天線部件結構。芯具有從遠端表面62D到近端表面62P穿過 芯62延伸的孔(未示出)形式的軸向通道。這兩個表面是垂直于芯的中 心軸線的平坦表面。它們朝向相反， 一個朝向遠端，另一個朝向近端。孔 62B內(nèi)容納的是同軸饋線結構。如圖4所示，饋線結構包括同軸傳輸線 70,同軸傳輸線70具有導電管狀外屏蔽72、第一管狀絕緣層74、以及通 過層74與屏蔽絕緣的長形內(nèi)導體76。在此情況下，絕緣層74是第一氣 隙(air gap )。屏蔽72具有向外突出的并一體形成的彈性柄腳72T或隔 離物，彈性柄腳72T或隔離物將屏蔽與孔壁隔開。因此，在屏蔽72與孔 壁之間存在第二管狀氣隙。
在饋線結構的下部的近端，絕緣襯套78B將內(nèi)導體76中心定位在屏 蔽72內(nèi)。傳輸線70具有預定的特征阻抗，在此是50歐姆，并且穿過天 線的芯62，用于將天線部件60A至60D的遠端耦接到天線要被連接到的 設備的射頻(RF)電路。通過疊層板(PCB) 80和與螺旋狀跡線60A至 60D相關聯(lián)的徑向?qū)w來進行天線部件60A-60D與饋線之間的耦接，這 些導體被形成為被安裝在芯62的遠端表面62D上的徑向跡線60AR、 60BR、 60CR、 60DR。每個徑向跡線^目應的螺旋狀跡線的遠端延伸到 與孔62B的端部相鄰的位置。以下描述匹配組件的結構以及匹配組件到傳輸線70的遠端的連接。在傳輸線70的近端，內(nèi)導體76具有近端部分 76P(見圖3)，近端部分76P從芯62的近端表面62P突出為銷，用于連 接到設備電路。類似地，屏蔽72的近端上的一體的接線片72F突出到芯 近端表面62P之外，用于與設備電路的接i^目連接。
導電套管64被安裝在芯62的近端上。芯的近端表面62P安裝有導 體68，導體68將在芯的近端表面62P上的同軸外屏蔽72連接到套管64。 螺旋狀天線部件60A-60D在與芯62D的遠端處的同軸饋線的連接和與導 電套管64的邊緣66的連接之間延伸。導電套管64和同軸饋線的外套管 充當平衡-不平衡變換器，平衡-不平衡變換器在螺旋狀部件60A-60D 與同軸傳輸線之間的連接處產(chǎn)生基本上平衡的條件。
四個螺旋狀天線部件60A-60D長度不同，兩個部件60B、 60D比另 外兩個部件60A、 60C更長，這是由于套管64的邊緣66到芯的近端表面 62P的距離是變化的。因此，與在較長的天線部件10B和10D連接到套 管20處相比，在較短的天線部件60A、 60C連接到套管64處，邊緣66 距離近端表面62P更遠一些。
當天線工作在天線對圓極化信號敏感的諧M式中時，天線部件60A 至60D的不同長度相應地導致在較長部件60B、 60D中的電流與較短部件 60A、 60C中的電流之間的相位差。在GB-A-2292638和GB-A-2310543A 中更詳細地描述了具有平衡-不平衡變換器套管的四臂介質(zhì)加載天線的
運行o
饋線結構的平面疊層板80連接到線70的遠端。疊層板或印制電路板 (PCB) 80相對于芯的遠端表面62D平放，并面對面地接觸。PCB 80的 最大尺度小于芯62的直徑，使得PCB 80完全處于芯62的遠端表面62D 的外周之內(nèi)。
PCB 80是中心定位于芯的遠端表面62D上的圓盤的形式。PCB 80 的直徑使得PCB80覆蓋徑向跡線60AR、 60BR、 60CR、 60DR的內(nèi)部端 及其相應的部分環(huán)形互連60AB、 60CD。 PCB 80具有接納同軸饋線結構 的內(nèi)導體76的基本上在中央的孔82。三個偏離中央的孔84接納屏蔽72 的遠端接線片72G。接線片72G是彎曲的或具有凹凸部分("嚙合的")， 以幫助相對于同軸饋線結構來定位PCB 80。
PCB80是多層疊層板，其具有多個絕緣層和多個導電層。在本實施 例中，疊層板被布置為在同軸線70和天線部件60A、 60B、 60C、 60D之間提供電容和電感，如圖5所示。在此，天線部件由導體卯表示，而同 軸饋線由導體92表示。在同時待審的國際專利申請No. PCT/GB2006/002257中提供了該布置的更多細節(jié)。
結合圖3再次參照圖1A至圖1C，天線4、 6通過其近端表面62P被 安裝到天線安裝PCB8。接線片72F和近端內(nèi)導體76P穿it^PCB8中 形成的孔并且從PCB 8的下側(cè)突出。天線4的內(nèi)導體76P連接到第一電 路節(jié)點26,而天線6的內(nèi)導體76P連接到第二電路節(jié)點28。第一節(jié)點26 通過一段微帶傳輸線32連接到第三電路節(jié)點30，微帶傳輸線32的長度 等于在設備的工作頻率上的二分之一波長。例如，L頻帶GPS信號具有 1.575GHz的頻率和大約19cm的波長。傳輸線32的長度是9.5cm除以有 效相對介電常數(shù)的平方根，有效相對介電常數(shù)取決于微帶線的尺度以a 載微帶線的基仗的材料。電阻器34連接在第三節(jié)點30與第二節(jié)點28之 間。電阻器的值是每個天線的源阻抗的兩倍，在此情況下的值是100歐姆。 電路還包括兩個四分之一波長微帶傳輸線36、 38。每條線36、 38的一端 連接到第二節(jié)點28和第三節(jié)點30中的相應一個。每條傳輸線的另一端連 接到輸出節(jié)點40。傳輸線36、38的特征阻抗是電路IO的輸出阻抗的V^倍， 并且在當前情況下傳輸線中的每條的特征阻抗一般是71歐姆。
接線片72F連接到導電跡線部分16、 18,導電跡線部分16、 18還分 別連接到在天線安裝PCB 8上形成的通孔20、 22。這些通孔內(nèi)表面被鍍 覆，并且下文中稱作過孔(via)。在PCB8的上表面上形成的導體24也 連接到過孔20、 22。該導體覆蓋與電路10基本上相同的區(qū)域，并且是用 于微帶傳輸線32、 36、 38的接地層導體。
4吏用焊料將輸出節(jié)點40連接到導電跡線42，導電跡線42轉(zhuǎn)而連接 到無線電信號接收電路14。導電跡線16、 18還連接到器件PCB 12中的 過孔44、 46。過孔44、 46連接到器件PCB12的接地層48。
參照圖6，維爾金森組合器(Wilkinson combiner)的微帶傳輸線被 示出為四分之一波長變換器50、 52，連接在第三節(jié)點30與第二節(jié)點28 之間的電阻器被示出為R。每個天線的天線部件結構分別示出為54和56。 相位補償延遲線被示出為半波變換器58。
如上結合圖2所述，螺旋狀天線部件中的兩個60B、 60D比另外兩個 螺旋狀部件60A、 60C更長。這種長度差對于天線接收圓極化信號的能力 而言是重要的。在使用中，當天線60接收到無線電信號時，跨過芯62 在相對的天線部件(例如60B、 60D )之間生成偶極子。這是旋轉(zhuǎn)偶極子，在任何給定的時刻，其取向不僅取決于時間還取決于天線的取向。對于由
包含該天線的天線裝置(如圖1A-1C所示)接收到的給定接收無線電信 號，天線繞其縱軸旋轉(zhuǎn)180度將導致偶極子在極性上反轉(zhuǎn)。
結合圖2和圖3再次參照圖1A,天線6被定向為使得其天線部件相 對于天線4的對應天線部件成180度。具體地說，天線4被定向為使得其 天線部件60C和60C朝向天線6，而天線6被定位以4吏得其天線部件60C 和60D朝向天線4。以這種方式，當無線電信號入射到裝置2上時，在任 何給定時刻，在每個天線4、 6中生成的偶極子與在另一天線中生成的偶 極子相反地極化，如圖7所示。因此，偶極子彼此鏡像，并且因此避免了 如上文所述的在天線之間的空間中的電荷抵消。這導致了全向的并且在天 線之間不減弱的合成輻射圖案。本領域技術人員應當理解天線服從互易定 律。因此，短語"輻射圖案"在本領域技術人員所理解的意義上使用，也 就是指這樣的圖案不一定表示如果天線連接到發(fā)射器時應有的輻射能量， 因此既表示天線收集電磁輻射能量的能力，又表示輻射電磁輻射能量的能 力。
由于這種布置，天線4、 6響應于給定的接收到的無線電信號而生成 的信號是180度異相的。半波傳輸線32通過將天線中的一個(天線4) 所生成的信號延遲二分之一波長來對此進行補償。
參照圖8A至圖8C，示出根據(jù)本發(fā)明的另一種天線裝置100。通it^目 似的標號來指示天線裝置100具有的與圖1A至圖1C所示的裝置一樣的 特征。在該實施例中，組合電路10形成在器件PCB 12上，而不是形成 在天線安裝PCB8上。每個天線4、 6具有另一種饋送連接裝置，其中同 軸饋線延伸到天線的近端62P的表面之外。伸長的同軸饋線包括近端內(nèi)導 體102和近端外導體104。內(nèi)導體102和外導體104由絕緣體分隔。外導 體104和絕緣體的近端在距離端表面62P較短距離處彼此齊平。內(nèi)導體 102延伸到饋送連接的這些部分之外，從而允許連接到外部電路。內(nèi)導體 102和外導體104位于天線安裝PCB 8中的通孔中。外導體104連接到器 件PCB 12中的過孔106，過孔106連接到器件PCB 12下側(cè)上的接地層 108。內(nèi)導體102耦接到在上表面上形成的導體跡線，上表面即器件PCB 12的與其上形成接地層的表面相反的表面。組合電路10與上面結合圖1A 至1C描述的組合電路相同。如上面參照圖1A至1C所描述那樣定向天 線4、 6。
參照圖1A至1C以及圖8A至8C，天線被描述成為關于它們各自的軸線相對于彼此旋轉(zhuǎn)地定向成180度。在另一種布置中，天線4、 6被定 位為使得一個天線4的上表面62D在另一天線6的上表面62D上方或下 方偏移半個波長。在該布置中，天線4、 6并非進行不同的旋轉(zhuǎn)定向。換 句話說，它們在移動終端中的旋轉(zhuǎn)定向是相同的。在這樣的布置中，在終 端中給定的軸向高度處，對于任何給定的接收到的無線電信號而言，每個 天線生成的偶極子^M目反^化。如上所述，這避免了天線之間的電荷抵 消。
參照圖9，給出結合了上面參照圖1至7描述的天線裝置的移動終端 的示例，圖示了處于打開狀態(tài)的翻蓋(clamshell)終端110 (例如移動電 話)。翻蓋終端110包括主體部分112和蓋部分114，它們由一對同軸4^鏈 部分116、 118居間連接。蓋部分114包括內(nèi)表面(未示出)并且一般容 納顯示器。主體部分112包括內(nèi)表面(也未示出)并且一般容納^it。鉸 鏈部分116、 118被布置為允許蓋部分114在處于主體部分112上的閉合 狀態(tài)(未示出)與打開狀態(tài)之間移動。
作為主體部分的上沿部分，天線外殼120與主體部分112—體地形成， 位于鉸鏈部分116、 118之間。兩個介質(zhì)加栽圓柱形天線4、 6安裝在外殼 120的兩端。天線4、 6間隔開至少0.05X，在此情況下分開大約20mm左 右。它們的遠端從主體部分112的上沿朝向外面，以使得當移動電話在使 用中或在主體部分112的內(nèi)表面豎直的情況下被保持時，天線的遠端通常 朝向天空。具體地說，天線4、 6被定向為使得它們的軸線基本上平行于 主體部分114的內(nèi)表面，并且限定了除了平行于內(nèi)表面之外還在內(nèi)表面之 后延伸的平面。軸線在與軸線正交的方向上間隔開并且關于主體部分114 的中心線對稱地布置。
權利要求
1.一種用于便攜式終端的天線裝置，包括至少兩個天線，每個天線都在公共的工作頻率上諧振，以及電路，被布置為對在所述頻率上的來自所述天線中的每一個的輸出信號進行組合以提供組合信號輸出，其中，每個天線包括由具有大于5的相對介電常數(shù)的固體材料所形成的電絕緣的芯，以及包括被設置在所述芯的表面上或附近的至少一對長形導電天線部件的三維天線部件結構。
2. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述組合電路包括輸出節(jié)點 和多個臂，每個臂連接在相應的天線與所述輸出節(jié)點之間。
3. 根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中，所述天線中的每一個都包括 饋送連接，所述饋送連接耦接到所述臂的相應的第一端。
4. 根據(jù)權利要求3所述的裝置，其被配置為使#^個饋送連接在工 作頻率上與所述或每個饋送連接相隔離。
5. 根據(jù)權利要求4所述的裝置，其中，每個臂包括用于在所述工作 頻率上在所述臂的端部之間實現(xiàn)卯。相移的相移部件，所述組合電路還包 括互連所述或每個相應饋送連接對的消除電阻，所述消除電阻與所勤目移 部件一起使所i^目應饋送連接對中的每個饋送連接與另 一饋送連接相隔 離。
6. 根據(jù)權利要求4所述的裝置，其中，每個臂包括阻抗變換部件， 用于提高由相應的天線和在所述天線的饋送連接處的任何插入網(wǎng)絡所呈 現(xiàn)的阻抗，所述組合電路還包括互連所述或每個相應饋送連接對的消除電 阻，所述消除電阻與所述阻抗變換部件一起使所^目應饋送連接對的每個 饋送連接與另 一個饋送連接相隔離。
7. 根據(jù)權利要求5或權利要求6所述的裝置，其中，每個所述部件 包括四分之一波長傳輸線部分。
8. 根據(jù)權利要求7所述的裝置，其中，所述四分之一波長傳輸線部 分是四分之一波長微帶傳輸線。
9. 根據(jù)權利要求8所述的裝置，其中，每個所述微帶傳輸線的特征 阻抗是所述組合電路的輸出阻抗的大約V^倍。
10. 根據(jù)權利要求9所述的裝置，其中，所述微帶傳輸線中每個的特 征阻抗均為大約71歐姆。
11. 根據(jù)任一前述權利要求所述的裝置，其中，所述天線相對于彼此 被定向為使得它們的相應近場在所述天線之間的空間中相長結合。
12. 根據(jù)權利要求3至11中的任一項所述的裝置，其中，所述裝置 包括兩個天線、包含兩個臂的組合電路以及單個電阻元件，所述電阻元件 連接在所述天線中的一個的饋送連接與所述天線中的另 一個的饋送連接 之間。
13. 根據(jù)任一前g利要求所述的裝置，其中，所述天線是圓柱形的， 并被定位為使得每個天線的軸線平行于其它天線中的每個的軸線，并且所 述天線的端表面位于基本上相同的平面中。
14. 根據(jù)權利要求13所述的裝置，其中，所述天線的所述軸線相隔 不大于在所述工作頻率上的半波長。
15. 根據(jù)權利要求14所述的裝置，其中，所述天線的圓柱形表面相 隔至少0.05X，其中l(wèi)是在所述工作頻率上在空氣中的波長。
16. 根據(jù)權利要求15所述的裝置，其中，每個天線的所述天線部件 包括導電螺旋狀跡線，所述導電螺旋狀跡線每個都從所述圓柱形的芯的一 個端表面朝向另 一個端表面在所述圓柱形表面上延伸。
17. 根據(jù)權利要求16所述的裝置，其中，每個天線的所述天線部件 結構還包括鏈接導體，所述^接導體圍繞所述芯并且互連所述天線部件的 處于與所述芯的所述一個端表面相隔開的位置的端部。
18. 根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中，所述天線還包括位于所述 天線的中心軸線上的同軸傳輸線部分。
19. 根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中，每個天線的饋送連接處于 所述芯的近端，同軸傳輸線在所述芯的遠端使饋送連接與所述天線部件相 連。
20. 根據(jù)權利要求19所述的裝置，其中，每個天線的同軸傳輸線具 有內(nèi)導體和外導體，所述內(nèi)導體耦接到第一對天線部件，所述外導體耦接 到第二對部件，其中，所述天線被定向為使得天線中的每一個的所述第一對天線部件朝向所述天線中的其它天線。
21. 根據(jù)權利要求20所述的裝置，還包括連接在所述天線中的一個的饋送連接與所述組合電路的相關聯(lián)的臂之間的半波延遲線。
22. —種移動終端，包括根據(jù)權利要求1至21中任一項所述的天線 裝置。
23. —種移動終端，包括在超過200MHz的頻率上工作的兩個天線， 所述天線每個都包含由具有大于5的介電常數(shù)的固體材料所形成的電絕 緣的芯、具有至少一對天線部件的三維天線部件結構以及饋送連接，其中， 所述移動終端還包括電路裝置，所述電路裝置將所述饋送連接耦接到公共 輸出節(jié)點，并且使所述饋送連接與所述饋送連接中的其它饋送連接相隔 離，由此提供組合fT號輸出。
24. 根據(jù)權利要求23所述的移動終端，其中，所述電路裝置包括至 少兩個臂，每個臂將所述天線中的相應 一個的饋線連接與所述公共輸出節(jié) 點相連。
25. 根據(jù)權利要求24所述的移動終端，其中，所述臂是四分之一波 長變換器。
26. 根據(jù)權利要求25所述的移動終端，其中，所述變換器是四分之 一波長傳輸線。
27. 根據(jù)權利要求26所述的移動終端，其中，所述電路裝置還包括 連接在所述饋送連接之間的電阻元件。
28. —種根據(jù)權利要求23至28中的任一項所述的移動終端，其中， 所述天線位于在^L用中基本上垂直定向的終端的一端。
29. —種用于手持無線電信號接收器的天線組件，包括至少兩個介質(zhì)加載天線，每個介質(zhì)加載天線在公共工作頻率上諧振并 且每個介質(zhì)加載天線包括由具有大于5的相對介電常數(shù)并且占據(jù)體積的芯；包括被設置在所述芯的外表面上或附近的至少 一對長形導電天線部件 的三維天線部件結構；以及耦接到所述天線結構的輸出連接；信號組合器，其耦接到所述天線的相應輸出連接，并且被布置為對在^ft號輸出；所述天線以間隔開的關系被安裝在所述組件中。
30. —種便攜式翻蓋終端，包括容納麥克風并且具有內(nèi)表面的主體部分；容納耳機并且與所述主體部分的邊緣相關聯(lián)的蓋部分；鉸鏈裝置， 所述鉸鏈裝置將所述蓋部分連接到所述主體部分以允許所述蓋部分在露 出所述內(nèi)表面的打開位置與所述蓋部分覆蓋所述內(nèi)表面的閉合位置之間 旋轉(zhuǎn)，所述終端還包括至少兩個介質(zhì)加載天線，每個介質(zhì)加載天線都具 有中心軸線；組合器電路，用于組合在公共工作頻率上的由所述兩個天線 接收到的信號，所述天線在所述鉸鏈裝置區(qū)域被安裝在主體部分中，所述 天線的中心軸線彼此平行并且總體而言平行于所述主體部分的內(nèi)表面，所 述天線并排配置，其中天線在所述4^鏈軸線的方向上間隔開。
31. 根據(jù)權利要求30所述的便攜式終端，其中，所述天線在公共工 作頻率上間隔開至0.20X的距離。
32. 根據(jù)權利要求30或權利要求31所述的便攜式終端，其中，所述 鉸鏈裝置包括與所述主體部分的相應側(cè)關聯(lián)的并且具有公共鉸鏈軸線的 兩個軸向間隔開的鉸鏈部分，所述天線裝置包括位于所述4^鏈之間的一對 天線。
33. —種便攜式翻蓋終端，其具有主體部分以及被鉸鏈M到所述主 體部分的蓋部分，以及一對^^質(zhì)加栽螺旋狀天線，每個^h質(zhì)加載螺旋狀天 線都在/>共工作頻率上諧振并且具有相應的對稱軸線，其中，所述天線安 裝在所述鉸鏈軸線的區(qū)域中，并間隔開并排配置，天線的軸線平行。
34. —種用于^更攜式終端的天線裝置，包括至少兩個天線，每個都在公共工作頻率上諧振，以及電路，所述電路 被布置為將輸入信號分為基本上相同的分路信號并且將所述分路信號饋 送到所述天線中的每個，其中每個天線包括由具有大于5的相對介電常數(shù)的固體材料所形成的電絕緣的芯，以及 包括被設置在所述芯的表面上或附近的至少一對長形導電天線部件的三 維天線部件結構。
35. 根據(jù)權利要求34所述的天線裝置，其中，所述分路器電路包括 輸入節(jié)點和多個臂，每個臂連接在相應的天線與所述輸入節(jié)點之間。
36. 根據(jù)權利要求35所述的天線裝置，其中，所述天線中的每一個 都包括饋送連接，所述饋送連接耦接到所述臂的相應第一端。
37. 根據(jù)權利要求36所述的天線裝置，其被配置為使得每個饋送連 接在工作頻率上與所述或每個饋送連接相隔離。
38. 根據(jù)權利要求37所述的天線裝置，其中，每個臂包括用于在所 述工作頻率上在所述臂的端部之間實現(xiàn)90。相移的相移部件，所述分路電 路還包括互連所述或每個相應饋送連接對的消除電阻，所述消除電阻與所 述相移部件一起使所述相應饋送連接對中的每個饋送連接與另 一饋送連 接相隔離。
39. 根據(jù)權利要求37所述的天線裝置，其中，每個臂包括阻抗變換 部件，用于提高由相應的天線和在所述天線的饋送連接處的任何插入網(wǎng)絡 所呈現(xiàn)的阻抗，所述分路電路還包括互連所述或每個相應饋送連接對的消 除電阻，所述消除電阻與所述阻抗變換部件一起使所^目應饋送連接對的 每個饋送連接與另 一個饋送連接相隔離。
40. 根據(jù)任一前i^L利要求所述的天線裝置，其具有一對所述天線， 所述天線M本上相同的螺旋狀天線，每個螺旋狀天線均具有相應的中心 軸線，所述兩個軸線平行并且間隔開，所述兩個天線具有彼此相同的軸向 位置，其中，所述天線關于各自的軸線的旋轉(zhuǎn)位置相差180度。
41. 一種基本上如在此處描述并如附圖所示被構造和布置的天線裝置。
全文摘要
一種天線裝置，包括在公共工作頻率上諧振的兩個天線。所述裝置包括對來自天線中的每一個的輸出信號進行組合以提供組合信號輸出的電路。每個天線具有三維天線部件結構以及由具有大于5的相對介電常數(shù)的固體材料所形成的電絕緣的芯。所述結構包括設置在芯的表面上或附近的至少一對長形導電天線部件。
文檔編號H01Q21/00GK101595600SQ200780046017
公開日2009年12月2日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權日2006年12月14日
發(fā)明者奧利弗·保羅·雷斯特恩 申請人:薩恩特爾有限公司