專利名稱:便攜式設(shè)備的天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及便攜式設(shè)備的天線裝置,特別是手提式電話機(jī)用的天線裝置。
移動式電話機(jī)的天線可以分為兩種主要類別,即四分之一波長天線和半波長天線,盡管在某種場合還會有在這兩種波長之間和之外的類型。
四分之一波長天線的特征是其有效輻射部分的長度是波長的四分之一(在900NHz時,這部分長度約為8cm);
其饋入連接阻抗低,這就使其能直接連接到電話機(jī)的50Ω阻抗的輸入端,而無需阻抗變換;
因其長度短,故一個900MHz電話用戶將不考慮其干擾;
其功能取決于(它所在的)接地面(groundplane)情況。
半波長天線特征是其有效輻射部分的長度是波長的一半(在900NHz時,這部分長度約為16cm);
其饋入連接阻抗高,這就需要進(jìn)行阻抗變換才能連接到電話機(jī)的50Ω輸入端;
因其具有包括連接器在內(nèi)的一個18-20cm總長度,故它不適用于小電話機(jī);
它的功能不依賴于它所在的接地面的情況。
在以下的說明書和權(quán)利要求書中,所談到的半波長天線和四分之一波長天線分別指的是實(shí)際上具有上述特征的天線。
在利用依賴于接地面情況的四分之一波長天線時的一個缺點(diǎn)是在手提式電話機(jī)中提供的接地面在大多數(shù)情況下在從天線饋入點(diǎn)算起的徑向上小于一個波長。其結(jié)果是,接地面就變成共振,因而必須調(diào)節(jié)天線以期最佳性能。另外,接地面特性的變化(因而使該天線性能改變)取決于以下情況,即電話機(jī)是否自由放置,電話機(jī)(接地面)是否手持,使用者是否正出汗,電話機(jī)是否移至耳朵上等等。
事實(shí)上,對于一個使用了四分之一波長天線的手提電話機(jī)來說,另一個缺點(diǎn)是其長度短,這就使得天線在送話狀態(tài)時,在使用者的頭部所產(chǎn)生的一個實(shí)存的角扇區(qū)內(nèi)受到嚴(yán)重屏蔽。
雖有上述缺點(diǎn),但常用的手提式電話機(jī)天線是四分之一波長天線,這是因?yàn)樾枰环N小型天線作為手提式電話的天線。最近,已經(jīng)出現(xiàn)了一種裝備具有可拉伸的半波長天線的手提式電話機(jī)。從手持使用的觀點(diǎn)的角度來看,這是一種可接收的方案,這是因?yàn)樵诨乜s狀態(tài)天線需要一個小的空間。在這種情況下的問題是在回縮狀態(tài)天線功能如此之差以致于它可能難以接收一個輸入呼叫。
另一種公知的移動式電話機(jī)利用一個更為顯著小巧的四分之一波長螺旋天線作為接收輸入呼叫的天線和一個在呼叫狀態(tài)可拉伸的半波天線的組合結(jié)構(gòu)。然而,因螺旋天線的接地面依賴性和又因在同一時刻只能連接一個天線和螺旋天線與半波天線之間的轉(zhuǎn)換的復(fù)雜化,所以這種裝置不令人滿意。而且,螺旋天線具有的效率要比諸如桿狀天線更低的效率。
利用本發(fā)明的天線裝置可以克服上述所有的缺點(diǎn)。
這種用于便攜式設(shè)備的新型天線利用一個安置在所說便攜式設(shè)備主體外的半波長型螺旋天線、一個可拉伸的半波天線以及一個阻抗變換器組合應(yīng)用。因此,該天線功能不需要接地面。另外,由于半波長天線的足夠長度,顯著地減小了使用者的頭部屏蔽天線的問題。此外,由于螺旋天線和半波長天線可以利用相同的阻抗變換器,所以可進(jìn)行非常簡單的轉(zhuǎn)換,在使用時,由于阻抗不同甚至可以并聯(lián)連接到螺旋天線上。因此,根據(jù)本發(fā)明,只需要一個非常簡單的轉(zhuǎn)換裝置,該轉(zhuǎn)換裝置可以通過天線的拉伸和回縮進(jìn)行操作。
在回縮狀態(tài)(參看圖3a),半波長天線對阻抗變換器的耦合既不是電性(galvanical)的也不是電容性的。在這種狀態(tài)下,天線功能只由螺旋形天線構(gòu)成,它被恒定地耦合到阻抗變換器。在可能的耦合狀態(tài)中,在回縮狀態(tài)中的低端被轉(zhuǎn)換成具有高阻抗的高端,這就減小了影響。
在被延伸的狀態(tài)中,螺旋天線和半波長天線被并聯(lián)連接到阻抗變換器。由于半波長天線阻抗與螺旋天線的阻抗相比較是小的,故在該狀態(tài)的天線功能基本上與半波長天線相同。
因此,所述的裝置滿足其天線尺寸的要求,并考慮該電話機(jī)是一手持電話機(jī)、在呼叫位置處的天線性能、以及在半波天線處于其回縮狀態(tài)時該電話機(jī)的輸入呼叫的接通性。
要獲得上述的具有在諸如半波長天線和螺旋天線/阻抗變換器之間、或者在螺旋天線/半波天線和阻抗變換器之間的射頻信號的電耦合或非電耦合特性是可能的。
以下將參考附圖以兩個實(shí)施例的形式描述本發(fā)明,其中;
圖1是根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的一個實(shí)施例圖。
圖2表示圖1的天線裝置的分離部件圖。
圖3a表示圖1天線裝置的轉(zhuǎn)換裝置范例的詳細(xì)圖。
圖3b、3c是圖1天線裝置的阻抗變換器范例的兩個詳細(xì)圖。
圖4b、4a表示根據(jù)本發(fā)明的天線裝置中包含的螺旋天線,半波長天線以及阻抗變換器之間提供耦合的另一種方法。
根據(jù)如圖1、2、3a、3b所示優(yōu)選實(shí)施例,天線裝置由三個主要部件構(gòu)成。
第一個是半波長天線1(桿狀天線),該天線設(shè)有一個絕緣3其低端2裸露,便于電耦合,其高端固定在由絕緣材料制成的高端部件4上。半波長天線1和高端部分4一起構(gòu)成天線桿,最好在其絕緣的高端提供一個旋鈕5。
第二個是半波長型的螺旋天線6,它模制在由保護(hù)性絕緣材料制成的殼7中,在其低端具有由導(dǎo)電材料制成的固定套管12。套管12與螺旋天線6的低端以機(jī)械和電氣方式耦合,而且它還包含一個彈性接觸件13。天線桿1設(shè)置成可移動地通過螺旋天線6、殼7、套管12和接觸件13。
上述部件基本以天線桿的中央縱軸對稱地設(shè)置。
第三個是阻抗變換器8,它由諸如安裝在電路板11上的電感元件9,與受環(huán)境所調(diào)節(jié)的電容構(gòu)成。阻抗變換器配備有聯(lián)接到電話機(jī)的收發(fā)部分的同軸電纜14,還配備有通過連接回路10至套管12的電耦合,套管12也是手提式電話機(jī)15的、用于天線裝置的一個聯(lián)接裝置。尤其是,保護(hù)絕緣管16附加在套管12的下邊,當(dāng)通過套管12回縮時,天線桿移動到管16中。
在半波長天線和螺旋天線/阻抗變換器之間,或者在螺旋天線/半波長天線阻抗變器之間的射頻信號的任意組合中進(jìn)行非電耦合也是可能的,在這種情況下,天線裝置的性能可以基本保持不變。
根據(jù)圖4a所示的例子,在內(nèi)聯(lián)到螺旋天線的套管12和設(shè)置在電路板11上的阻抗變換器之間獲得一個耦合,這是借助于一個導(dǎo)電的、柔性薄片45獲得的,而薄片45與套管12的低部緊密相連,所說的低部配備一個薄絕緣層47。在這種情況下的耦合是容性的,而且對應(yīng)的電容量分別與絕緣層47的厚度成反比、與該層的介電常數(shù)成正比以及與限定套管12和聚性薄片的較低部分的相鄰區(qū)域的一個區(qū)域成正比。所希望的耦合電容通過上述參數(shù)的適當(dāng)選擇而獲得。在等效電路圖中,按照上述情況產(chǎn)生的電容器由46表示,套管12由方框42表示,而至阻抗變換器的連接則由點(diǎn)43表示。
在移動式電話機(jī)產(chǎn)生發(fā)送和接收但無呼叫正在進(jìn)行時,在這種情況下,天線桿完全回縮,以使其較高的非導(dǎo)電部分4定位于螺旋天線之內(nèi)。當(dāng)半波長天線從螺旋天線6中進(jìn)行電分離而且實(shí)際上是容性分離時,則是電容影響總的天線功能。
在呼叫期間,或者在另外考慮有關(guān)天線功能時,將半波長天線拉伸出來,其較低部分2通過與螺旋天線6并聯(lián)的接觸件13可電性的或容性地耦合到阻抗變換器8上。因半波長天線1的阻抗比螺旋天線6的阻抗低,故在這種情況下的天線功能基本與單獨(dú)的一個半波長天線相同。
因此,半波長天線1的耦合及去耦合是分別由天線桿1的拉伸和回縮實(shí)現(xiàn)的。半波天線的較低部分2是由接觸件13和套管12的止動而使天線桿的拉伸受到限制。接觸件13也用作天線桿在其拉伸狀態(tài)的一個機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu),而其回縮運(yùn)動則由諸如旋鈕5或絕緣管16的一個底部限定。
根據(jù)圖4b所示的范例,通過提供半波長天線1的較低端2與一個薄的絕緣層40一起,可以在處于其拉伸狀態(tài)的半波長天線1與套管12之間獲得一個耦合。在半波長天線1和套管12之間這種情況下的耦合是容性的。對應(yīng)的電容分別反比于絕緣層40的厚度而正比于該層的介電常數(shù)和限定套管12及較低部2的相鄰區(qū)域的一個區(qū)域。由于高電容值對這種耦合是希望的,據(jù)此可以選擇參數(shù)。在等效電路圖中,按照上述情況產(chǎn)生的電容器由41表示,套管12由方框42表示,螺旋天線和半波天線分別由符號6和1表示,而與阻抗變換器的連接由點(diǎn)43表示。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)送和/或接收無線信號的便攜式設(shè)備的天線裝置,所說天線裝置包括有一個實(shí)際具有半波長天線特征的螺旋天線(6)、一個半波長天線(1)、和一個阻抗變換器(8),所說螺旋天線(6)、半波長天線(1)和阻抗變換器(8)以至少兩種不同工作天線功能的不同組合進(jìn)行相互連接,其特征在于所說螺旋天線(6)可單獨(dú)地耦合到所說阻抗變換器(8),或者所說螺旋天線(6)與所說半波長天線(1)并聯(lián)連接地耦合到所說阻抗變換器(8),以便形成兩種不同的工作天線功能。
2.按照權(quán)利要求1的天線裝置,其特征在于,所說天線裝置裝備有轉(zhuǎn)換裝置(2、12、13),它們使所說阻抗變換器(8)與半波長線(1)和螺旋天線(6)的并聯(lián)連接進(jìn)行電耦合,或與所說半波天線(1)脫離耦合。
3.按照權(quán)利要求1的天線裝置,其特征在于,所說天線裝置配備有轉(zhuǎn)換裝置(2、12),它們使所說阻抗變換器(8)與半波天線(1)和螺旋天線(6)的并聯(lián)連接進(jìn)行電容性耦合,或與所說半波長天線(1)脫離耦合。
4.按照權(quán)利要求1-3中任何一個權(quán)利要求的天線裝置,其特征在于,螺旋天線(6)或半波長天線(1)的特性主要按對天線性能的不同要求使用。
5.按照權(quán)利要求2或3的天線裝置,其特征在于,所說半波天線(1)是可拉伸的和可回縮的。
6.按照權(quán)利要求5的天線裝置,其特征在于,所說半波天線(1)是套疊地拉伸和可回縮的。
7.按照權(quán)利要求2、3或5的天線裝置,其特征在于,所說半波天線(1)配備有轉(zhuǎn)換裝置(2、12、13),在拉伸狀態(tài)時,該轉(zhuǎn)換裝置可工作于耦合所說半波長天線(1),而在回縮狀態(tài)時,該轉(zhuǎn)換裝置可工作于脫離耦合半波長天線(1)。
8.按照權(quán)利要求7的天線裝置,其特征在于,所說轉(zhuǎn)換裝置(2、12、13)也作為半波長天線(1)在其拉伸狀態(tài)的機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)。
9.按照權(quán)利要求7或8的天線裝置,其特征在于,所說轉(zhuǎn)換裝置包括有半波長天線的較低部件(2),耦合到螺旋天線(6)和阻抗變換器(8)的套管12,以及在電耦狀態(tài)時與較低部件(2)和套管(12)相互連接的接觸件(13)。
全文摘要
本發(fā)明的天線裝置用于發(fā)送和/或接收無線信號的便攜式設(shè)備。所說天線裝置包括實(shí)際具有半波天線特性的螺旋天線(6)、半波天線(1)和阻抗變換器(8)。所說螺旋天線(6)、半波天線(1)以及阻抗變換器(8)相互連接,以使螺旋天線(6)單獨(dú)耦合到阻抗變換器(8),或使螺旋天線(6)與半波天線(1)并聯(lián)到所說阻抗變換器(8),以形成兩種不同的工作天線功能。
文檔編號H01Q9/30GK1086633SQ9311955
公開日1994年5月11日 申請日期1993年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月29日
發(fā)明者沃爾夫·山德爾 申請人:奧根公司