專利名稱：天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線，特別是具有外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體的一種套筒式天線。
在一些便攜式電話機(jī)中，采用了套筒式天線。

圖1A和1B表示這種便攜式電話機(jī)和套筒式天線的外觀的一個(gè)例子。在圖1A和1B中，套筒式天線2借助于同軸連接器3安裝到便攜式電話機(jī)1的主體的頂部。
圖1A和1B所示的套筒式天線2是兩級套筒式。這就是說，便攜式電話機(jī)1處于等待狀態(tài)時(shí)，套筒式天線2如圖1A所示處于縮入狀態(tài)，而在通話期間，套筒式天線2如圖1B所示處于拉出狀態(tài)。如果便攜式電話機(jī)1所用的通信頻率的波長是λ，那么當(dāng)如圖1A所示處于縮入狀態(tài)時(shí)，套筒式天線2的電長度是λ/4，而當(dāng)如圖1B所示處于拉出狀態(tài)時(shí)，套筒式天線2的電長度是λ/2。
便攜式電話機(jī)1可以做得很緊湊，例如大約80mm(長)×55mm(寬)。
然而，由于便攜式電話機(jī)發(fā)射和接收所用的頻率在900MHz的頻段之中，所以波長λ大約是33mm。結(jié)果當(dāng)處于縮入狀態(tài)時(shí)，套筒式天線2的長度大約是83mm，并且當(dāng)包括連接器3的長度時(shí)，套筒式天線2的總長大約是87mm。
因此，當(dāng)如圖1A所示，便攜式電話機(jī)1處于等待狀態(tài)以及套筒式天線2處于縮入狀態(tài)時(shí)，便攜式電話機(jī)1的高度和套筒式天線2的長度之間的均衡性差。此外，由于當(dāng)處于縮入狀態(tài)時(shí)套筒式天線2的長度是λ/4，這對設(shè)計(jì)便攜式電話機(jī)1造成了限制。當(dāng)如圖1B所示套筒式天線2處于拉出狀態(tài)時(shí)，也會產(chǎn)生類似的問題。
因此本發(fā)明的目的是提供一種天線，它解決了上述問題。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種天線，它包括圓筒形外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體、第一和第二線圈以及接觸部分。內(nèi)導(dǎo)體放在外導(dǎo)體中。內(nèi)導(dǎo)體可活動地安裝在已經(jīng)從外導(dǎo)體的一端拉出的位置和已經(jīng)縮入外導(dǎo)體的位置之間。第一線圈連接在饋送點(diǎn)和外導(dǎo)體的饋送側(cè)端部之間。第二線圈安裝在內(nèi)導(dǎo)體從外導(dǎo)體突出的一個(gè)端部上。接觸部分安裝在饋送點(diǎn)上。在天線中，當(dāng)內(nèi)導(dǎo)體已經(jīng)縮入外導(dǎo)體時(shí)，內(nèi)導(dǎo)體與接觸部分接觸，并且第一線圈短路，電長度由第二線圈補(bǔ)充。
圖1A和1B是表示便攜式電話機(jī)和天線之間關(guān)系的外形圖圖1A表示天線縮入，圖1B表示天線拉出；圖2A和2B是表示根據(jù)本發(fā)明的第一最佳實(shí)施例的天線結(jié)構(gòu)的剖視圖圖2A表示天線縮入，圖2B表示天線拉出；以及圖3A和3B是表示根據(jù)本發(fā)明的第二最佳實(shí)施例的天線結(jié)構(gòu)的剖視圖圖3A表示天線縮入，圖3B表示天線拉出。
現(xiàn)在參照附圖詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的天線的最佳實(shí)施例。以下討論的天線以用于便攜式電話機(jī)的天線為例。
首先參照圖2A和2B描述根據(jù)本發(fā)明的第一最佳實(shí)施例的天線。第一最佳實(shí)施例的天線是這樣一種類型，其中下面將要進(jìn)一步討論的內(nèi)導(dǎo)體相對于外導(dǎo)體運(yùn)動或滑動。
在圖2A和2B中，天線10包括同軸連接器的連接器插頭11，并且線圈12同軸地安裝在該連接器插頭11的一個(gè)饋送點(diǎn)上，即中心接觸部分(熱側(cè)(hot side)導(dǎo)體)111。在這一最佳實(shí)施例中，線圈12例如是由螺旋狀的導(dǎo)線形成的，它具有適當(dāng)?shù)膹椥?，如鋼琴線，圖2A和2B中這一線圈12的下端被固定，并且與連接器插頭11的接觸部分111電連接。
外導(dǎo)體13安裝在線圈12的另一端。外導(dǎo)體13通過使具有適當(dāng)彈性的條形導(dǎo)體如薄片彈簧成為螺旋形而做成圓筒形，因此線圈的相鄰匝相互接觸。這一外導(dǎo)體13與線圈12同軸安裝，圖2A和2B中外導(dǎo)體13的下端被固定，并且與圖2A和2B中線圈12的上端電連接。
安裝內(nèi)導(dǎo)體14，使其在外導(dǎo)體13中滑進(jìn)猾出，這就是說相對于外導(dǎo)體13可在如圖2A所示的已經(jīng)收入外導(dǎo)體13的位置和如圖2B所示的已經(jīng)拉出外導(dǎo)體13的位置之間滑動。在這一最佳實(shí)施例中，內(nèi)導(dǎo)體14由具有適當(dāng)彈性的導(dǎo)線如鋼琴線做成，并且分別在內(nèi)導(dǎo)體14的下端和上端形成粗細(xì)接近外導(dǎo)體13的內(nèi)徑的大直徑部分141和142。在下端大直徑部分141的端部具有基本球形的接觸部分15。
環(huán)形接觸部分16與外導(dǎo)體13同軸安裝，圍繞圖2A和2B中外導(dǎo)體13上端的內(nèi)圓周。此外，由塑料等具有彈性的材料制成的環(huán)17同軸安裝在圖2A和2B中外導(dǎo)體13的上端，圍繞內(nèi)導(dǎo)體14。
線圈18同軸安裝在內(nèi)導(dǎo)體14的上端大直徑部分142上，并與之電接觸，如圖2A和2B所示。
由螺旋彈簧組成的接觸部分19安裝在饋送點(diǎn)的位置上，即連接器插頭11的中心接觸部分111，接觸部分19面對接觸部分15。圍繞線圈12同軸安裝圓筒形導(dǎo)體21，它們之間具有預(yù)定的間隔，圖2A和2B中圓筒形導(dǎo)體21的下端安裝在連接器插頭11的外導(dǎo)體(冷側(cè)(cold side)導(dǎo)體)112上，并與之電連接。將接觸部分111與導(dǎo)體112絕緣的絕緣部分113放在接觸部分111和連接器插頭11的導(dǎo)體112之間。
當(dāng)使用這樣構(gòu)造的天線10時(shí)，通過將連接器插頭11擰入便攜式電話機(jī)1的同軸連接器3的連接器插座，天線10被安裝在便攜式電話機(jī)1的頂部，如圖1A和1B所示。
在圖2A和2B中所示的天線10中，當(dāng)向著連接器插頭11的方向即圖2B中向下的方向壓內(nèi)導(dǎo)體14時(shí)，內(nèi)導(dǎo)體14收入外導(dǎo)體13內(nèi)，如圖2A所示。這時(shí)，內(nèi)導(dǎo)體14的上端大直徑部分142位于環(huán)17和接觸部分16中，并且有摩擦地被環(huán)17和接觸部分16固定，當(dāng)例如天線10從圖2A所示的狀態(tài)倒轉(zhuǎn)過來時(shí)，內(nèi)導(dǎo)體14也不會像圖2B所示那樣從外導(dǎo)體13中伸出，和從外導(dǎo)體13中突出。換句話說，內(nèi)導(dǎo)體14保持在圖2A所示的狀態(tài)。
這時(shí)，由于內(nèi)導(dǎo)體14的下端的接觸部分15與連接器插頭11側(cè)的接觸部分19接觸，所以線圈12被內(nèi)導(dǎo)體14短路。線圈12和圍繞它的圓筒形導(dǎo)體21之間的浮動電容也類似地被短路。結(jié)果，對高頻而言，包括導(dǎo)體13、如圖2A所示的縮入的導(dǎo)體14和線圈12的長度變?yōu)樘炀€部件的實(shí)際長度。然而這時(shí)，由于在內(nèi)導(dǎo)體14的上端具有線圈18，并且這一線圈18作為頂部負(fù)載線圈，所以導(dǎo)體13和縮入的導(dǎo)體14的電長度在一個(gè)方向上得到了補(bǔ)充，因此該長度比實(shí)際長度要長。
因此，通過將線圈18的阻抗設(shè)為一個(gè)預(yù)定值，即使當(dāng)導(dǎo)體14縮入時(shí)導(dǎo)體13和14的實(shí)際長度小于λ/4，也能夠使它們的電長度為λ/4。換句話說，當(dāng)處于縮入狀態(tài)時(shí)天線10的實(shí)際長度可以做得小于λ/4。借助于線圈18，可以實(shí)現(xiàn)與發(fā)射和接收電路匹配。
另一方面，當(dāng)向離開連接器插頭11的方向即圖2A中向上的方向拉出內(nèi)導(dǎo)體14時(shí)，如圖2B所示內(nèi)導(dǎo)體14拉出外導(dǎo)體13。這時(shí)大直徑部分141位于接觸部分16中，大直徑部分141有摩擦地被接觸部分16固定，并且內(nèi)導(dǎo)體14將不會僅由于自身的重量從圖2B所示的拉出狀態(tài)落入外導(dǎo)體13，成為如圖2A所示的狀態(tài)。換句話說，內(nèi)導(dǎo)體14保持在圖2B所示的狀態(tài)。這時(shí)，通過緊靠接觸部分16的接觸部分15和/或緊靠環(huán)17的內(nèi)導(dǎo)體14的下端的大直徑部分141，避免了內(nèi)導(dǎo)體14離開外導(dǎo)體13。
在圖2B所示的狀態(tài)下，由于對高頻而言，內(nèi)導(dǎo)體14與外導(dǎo)體13串聯(lián)連接，所以這一串聯(lián)連接的長度是天線部件的實(shí)際長度。然而這時(shí)，線圈12作為匹配線圈，并且也作為底部負(fù)載線圈，天線部件的電長度在一個(gè)方向上得到了補(bǔ)充，因此它比實(shí)際長度要長。另外，線圈12和圍繞它的圓筒形導(dǎo)體21之間的浮動電容以相同方式作用。
因此，通過將線圈12的阻抗，由于圓筒形導(dǎo)體21引起的靜態(tài)電容以及串聯(lián)連接的導(dǎo)體13和14的實(shí)際長度設(shè)為預(yù)定的值，即使處于拉出狀態(tài)時(shí)導(dǎo)體13和14的實(shí)際長度小于λ/2，也能夠使天線拉出時(shí)的電長度為3λ/8至5λ/8。借助于線圈18和圓筒形導(dǎo)體21的靜態(tài)電容，可以實(shí)現(xiàn)與發(fā)射和接收電路匹配。
在圖2A和2B的天線中，由于提供了作為頂部負(fù)載線圈的線圈18和作為底部負(fù)載線圈的線圈12，并且當(dāng)如圖2A所示天線10縮入時(shí)，作為底部負(fù)載線圈的線圈12短路，所以在設(shè)計(jì)天線10的縮入長度時(shí)有一定的自由度，原則上與任何種類的發(fā)射和接收電路匹配都是可能的。
因此，增加了設(shè)計(jì)處于圖2A所示縮入狀態(tài)下的天線的自由度，并且當(dāng)天線10安裝在便攜式電話機(jī)1上時(shí)，改善了美學(xué)方面的均衡性。此外，減小了設(shè)計(jì)便攜式電話機(jī)1時(shí)的限制。
此外，由于通過提供作為頂部負(fù)載線圈的線圈18增加了靜態(tài)電容，所以可以減小由于圓筒形導(dǎo)體21引起的靜態(tài)電容。結(jié)果，可以減小圓筒形導(dǎo)體21的高度，即內(nèi)導(dǎo)體14拉出/縮入方向上圓筒形導(dǎo)體21的長度，以這種方式還增加了設(shè)計(jì)自由度。
另外，由于外導(dǎo)體13由螺旋條形導(dǎo)體如薄片彈簧組成并安裝在線圈12上，所以當(dāng)外導(dǎo)體13碰撞某些物體時(shí)，外導(dǎo)體13或線圈12僅僅發(fā)生彎曲，并且外導(dǎo)體13不會折斷或變成永久性彎曲。
接著參照圖3A和3B描述根據(jù)本發(fā)明的第二最佳實(shí)施例的天線。第二最佳實(shí)施例的天線具有下面將要進(jìn)一步討論的中間導(dǎo)體，該中間導(dǎo)體置于外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體之間，并且天線以兩級方式拉出和縮入。
在圖3A和3B中，與上述第一最佳實(shí)施例相同的部分以相同的參考號表示，并省略對它們的詳細(xì)描述。
如圖3A和3B所示，天線20具有置于外導(dǎo)體13和內(nèi)導(dǎo)體14之間的中間導(dǎo)體34。如同外導(dǎo)體13，中間導(dǎo)體34通過使具有適當(dāng)彈性的條形導(dǎo)體如薄片彈簧成為螺旋形而做成圓筒形，因此線圈的相鄰匝相互接觸。同軸安裝這一中間導(dǎo)體34，使其可縮入外導(dǎo)體13，并且同軸安裝內(nèi)導(dǎo)體14，使其可縮入中間導(dǎo)體34。
圖3A和3B中中間導(dǎo)體34的下端提供了大直徑部分341，其直徑大于中間導(dǎo)體34的主要部分的直徑，并且基本與外導(dǎo)體13的內(nèi)徑相同，在中間導(dǎo)體34上端的內(nèi)圓周表面上有環(huán)形接觸部分161。如同上述環(huán)形接觸部分16那樣，當(dāng)如圖3B所示內(nèi)導(dǎo)體14拉出中間導(dǎo)體34時(shí)，這一環(huán)形接觸部分161有摩擦地固定內(nèi)導(dǎo)體14下端的大直徑部分141。結(jié)果如同在第一最佳實(shí)施例中那樣，內(nèi)導(dǎo)體14將不會僅由于自身的重量從圖3B所示的狀態(tài)落入中間導(dǎo)體34。由彈性合成樹脂材料制成的環(huán)171安裝到中間導(dǎo)體34的上端面。
由合成樹脂材料等制成的環(huán)131安裝到圖3A和3B中外導(dǎo)體13的上端面。盡管圖中并沒有示出，但是外導(dǎo)體13的上端面安裝有環(huán)形接觸部分，當(dāng)如圖3B所示中間導(dǎo)體34已經(jīng)從外導(dǎo)體13中拉出時(shí)，中間導(dǎo)體34的大直徑部分341通過作用在其本身和外導(dǎo)體13的環(huán)形接觸部分之間的摩擦力而被固定。結(jié)果，中間導(dǎo)體34不會在其自身重量和內(nèi)導(dǎo)體14的重量的作用下落入外導(dǎo)體13。通過將連接器插頭11擰入便攜式電話機(jī)1上端面中的連接器插座，這樣構(gòu)造的天線20就被安裝在便攜式電話機(jī)1的頂部，如圖1A和1B所示。
當(dāng)內(nèi)導(dǎo)體14和中間導(dǎo)體34已經(jīng)從外導(dǎo)體13中拉出時(shí)，通過中間導(dǎo)體3 4的環(huán)形接觸部分161和外導(dǎo)體13的環(huán)形接觸部分，中間導(dǎo)體34的大直徑部分341和內(nèi)導(dǎo)體14下端的大直徑部分141被保持在拉出狀態(tài)，如圖3B所示。這時(shí)，如同在第一最佳實(shí)施例中那樣，借助于線圈12和圓筒形導(dǎo)體21，以及通過預(yù)先將線圈12的阻抗，圓筒形導(dǎo)體21的靜態(tài)電容和串聯(lián)連接的導(dǎo)體13、14和34的實(shí)際長度設(shè)為預(yù)定值，可以實(shí)現(xiàn)天線20與發(fā)射和接收電路匹配，拉出的天線20的電長度可以是3λ/5至5λ/8。
通過向著圖3B中向下的方向?qū)?nèi)導(dǎo)體14和/或中間導(dǎo)體34壓入外導(dǎo)體13，天線20從圖3B所示狀態(tài)變到圖3A所示狀態(tài)，即從內(nèi)導(dǎo)體14和中間導(dǎo)體34已經(jīng)從外導(dǎo)體13中拉出的狀態(tài)，變到內(nèi)導(dǎo)體14已經(jīng)被收入中間導(dǎo)體34中和中間導(dǎo)體34已經(jīng)被收入外導(dǎo)體13中的狀態(tài)。
如圖3A所示，當(dāng)天線20處于其縮入狀態(tài)時(shí)，即當(dāng)內(nèi)導(dǎo)體14和中間導(dǎo)體34已經(jīng)被收入外導(dǎo)體13中時(shí)，如同在第一最佳實(shí)施例中那樣，內(nèi)導(dǎo)體14的接觸部分15與連接器插頭11的接觸部分接觸，并且線圈12被內(nèi)導(dǎo)體14短路。線圈12和圓筒形導(dǎo)體21之間的浮動電容也被短路。
由于第二最佳實(shí)施例的天線20的縮入長度可以做得比第一最佳實(shí)施例的天線10的縮入長度要短，所以就能增加當(dāng)天線如圖3A所示縮入時(shí)的設(shè)計(jì)自由度，以及增加與上述便攜式電話機(jī)1結(jié)合時(shí)的設(shè)計(jì)自由度。
如上所述，采用根據(jù)本發(fā)明的天線，由于提供了作為頂部負(fù)載線圈的線圈和作為底部負(fù)載線圈的線圈，并且當(dāng)天線縮入時(shí)，作為底部負(fù)載線圈的線圈短路，所以在設(shè)計(jì)天線的縮入長度時(shí)有一定的自由度，原則上與任何種類的發(fā)射和接收電路匹配都是可能的。
因此，增加了設(shè)計(jì)處于縮入狀態(tài)下的天線的自由度，并且當(dāng)天線安裝在便攜式電話機(jī)上時(shí)，改善了美學(xué)方面的均衡性。此外，減小了設(shè)計(jì)便攜式電話機(jī)時(shí)的限制。
此外，由于借助于頂部負(fù)載線圈有可能增加靜態(tài)電容，所以可以減小由于圓筒形導(dǎo)體引起的靜態(tài)電容。結(jié)果，可以減小圓筒形導(dǎo)體的高度，即內(nèi)導(dǎo)體拉出/縮入方向上圓筒形導(dǎo)體的長度，以這種方式還增加了設(shè)計(jì)自由度。
本發(fā)明不限于上述最佳實(shí)施例，在任何種類的多級套筒式天線中可以增加設(shè)計(jì)自由度，并且對于天線縮入時(shí)和天線拉出時(shí)可以設(shè)置獨(dú)立的匹配電路。此外，本發(fā)明不限于應(yīng)用在便攜式電話機(jī)中，并且當(dāng)然可以用于其它無線通信設(shè)備如無線電收發(fā)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種天線，包括圓筒形外導(dǎo)體；放在外導(dǎo)體中的內(nèi)導(dǎo)體，內(nèi)導(dǎo)體可活動地安裝在已經(jīng)從外導(dǎo)體的一端拉出的位置和已經(jīng)縮入外導(dǎo)體的位置之間；連接在饋送點(diǎn)和外導(dǎo)體的饋送側(cè)端部之間的第一線圈；安裝在內(nèi)導(dǎo)體從外導(dǎo)體突出的一個(gè)端部上的第二線圈；以及安裝在饋送點(diǎn)上的接觸部分；其中當(dāng)內(nèi)導(dǎo)體已經(jīng)縮入外導(dǎo)體時(shí)，內(nèi)導(dǎo)體與接觸部分接觸，并且第一線圈短路，電長度由第二線圈補(bǔ)充。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的天線，進(jìn)一步包括在其自身和第一線圈之間形成靜態(tài)電容的再一個(gè)導(dǎo)體，其中當(dāng)內(nèi)導(dǎo)體已經(jīng)從外導(dǎo)體中拉出時(shí)，電長度由在第一線圈和上述再一個(gè)導(dǎo)體之間形成的靜態(tài)電容補(bǔ)充。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的天線，進(jìn)一步包括具有中心接觸部分的連接器，其中連接器的中心接觸部分是饋送點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的天線，進(jìn)一步包括置于外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體之間的至少一個(gè)中間導(dǎo)體，其中中間導(dǎo)體相對于外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體這兩個(gè)導(dǎo)體中的至少一個(gè)導(dǎo)體是可活動的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的天線，其中當(dāng)所用頻率的波長是λ時(shí)，這樣來設(shè)定外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體的長度以及第一線圈和第二線圈的阻抗當(dāng)內(nèi)導(dǎo)體已經(jīng)縮入外導(dǎo)體時(shí)，電長度是λ/4；以及當(dāng)內(nèi)導(dǎo)體已經(jīng)從外導(dǎo)體中拉出時(shí)，電長度是3λ/8至5λ/8。
全文摘要
一種用于便攜式電話機(jī)的天線，包括圓筒形外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體、第一和第二線圈以及接觸部分。內(nèi)導(dǎo)體放在外導(dǎo)體中。內(nèi)導(dǎo)體可活動地安裝在已經(jīng)從外導(dǎo)體的一端拉出的位置和已經(jīng)縮入外導(dǎo)體的位置之間。第一線圈連接在饋送點(diǎn)和外導(dǎo)體的饋送側(cè)端部之間。第二線圈安裝在從外導(dǎo)體突出的內(nèi)導(dǎo)體的一個(gè)端部上。接觸部分安裝在饋送點(diǎn)上，在天線中，當(dāng)內(nèi)導(dǎo)體已經(jīng)縮入外導(dǎo)體時(shí)，內(nèi)導(dǎo)體與接觸部分接觸，并且第一線圈短路，電長度由第二線圈補(bǔ)充。
文檔編號H01Q1/10GK1129362SQ9510953
公開日1996年8月21日 申請日期1995年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月6日
發(fā)明者廣田勝巳 申請人:索尼公司