專利名稱：無線電天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關無線電天線，特別是具有兩個或多個天線的無線電天線。
通常，在僅僅使用一個能夠伸縮的桿狀天線的可移動無線電設備中當桿狀天線收縮進無線電設備中時，諸如安裝在無線電設備內部的印刷電路板之類的金屬物體具有了成為無線電電波傳播障礙的效果，從而減少了有效孔徑。因此，同天線伸展時相比，這種情況下的天線有效增益大大降低。并且，由于天線伸展和收縮時的天線阻抗之間存在差異，所以，滿足上面兩種情況下的全部天線阻抗匹配就很困難。此外，假如把伸展時產生的天線阻抗當成最優(yōu)狀態(tài)，天線收縮時的接收靈敏度和輻射功率效率將變得很差，從而減少了可移動無線電設備的通訊距離。
因此，由于存在上述問題，許多天線和可移動無線電設備的制造商使用了各種各樣的方法。第一種方法是把桿狀天線做成伸展狀態(tài)，即便這樣做會使人們在移動無線電設備時遇到麻煩；第二種方法是在一定程度上降低效率來改善伸展/收縮結構；第三種方法是當桿狀天線收縮時使用第二天線，即螺旋天線。特別地，制造商通常使用第三種方法，當天線收縮時，讓第二天線工作。
上面提到的第二天線配置在無線電設備的主體內；同時，當桿狀天線收縮時，第二天線應該工作。另外，包括第二天線的凸出部分應該盡可能地小，并且無線電天線應該被移動到桿狀天線收縮的狀態(tài)。因此，與桿狀天線相比，螺旋天線的增益在一定程度上降低了。然而，因為可以顯著地減少第二天線即螺旋天線的實際長度和所占空間，所以它還是被廣泛使用。
美國專利第4,121,218號、第4,868,576號和第5,204,687號揭示了把螺旋天線當作第二天線的傳統(tǒng)可移動無線電天線。
首先考慮美國專利第4,868,576號所揭示的螺旋天線，當桿狀天線伸縮從而作為天線工作時，它總是與天線的一個饋送連接器相連。另外，依照美國專利第4,868,576號，當桿狀天線伸展時，桿狀天線和螺旋天線在絕緣材料間形成容性耦合，因此，桿狀天線和螺旋天線作為單一天線工作。另外，按照美國專利第4,868,576所揭示的傳統(tǒng)天線，為了容性地連接螺旋天線到輻射器，輻射器的長度必須擴展。因此，輻射器天線變得不必要地長。并且，既然輻射器天線的中心部分是由導電螺旋線圈構成的，輻射器天線的直徑也太大，因而不美觀了。還有，當桿狀天線和螺旋天線不是獨立工作時會造成問題。
按照美國專利第5,204,687號所揭示的天線，當桿狀天線伸展時，只讓桿狀天線工作；當桿狀天線回縮時，只讓螺旋天線工作。另外，為使兩個天線獨立工作，當桿狀天線伸展和收縮時，螺旋天線配置在桿狀天線的頂部，兩個天線由具有隔離特性的模制材料構成并且電氣隔離。這樣，當桿狀天線伸展時，只有桿狀天線才連到配置在螺旋天線底部的天線饋送連接器上而工作；另一方面，當桿狀天線回縮時，只有螺旋天線連到天線饋送連接器上而工作。
然而，按照美國專利第5,204,687號所揭示的傳統(tǒng)天線，既然螺旋天線配置在桿狀天線的頂部，桿狀天線頂部變大時，就產生了問題。并且，因為螺旋天線的相鄰部分和桿狀天線由模制材料構成，還產生了難以抵抗外力的另一問題。并且，所有的天線結構都不具備美感的和諧。
此外，韓國專利第93-8786號(美國專利申請系列號08/176,455)揭示了把螺旋天線當成第二天線并且也裝配在可移動無線電設備上的傳統(tǒng)天線。韓國專利申請第93-8786號揭示出桿狀天線和螺旋天線相絕緣，當桿狀天線回縮時使螺旋天線工作；另一方面，當桿狀天線伸展時，桿狀天線和螺旋天線通常接到處于電氣絕緣狀態(tài)的天線饋送連接器上。
然而，按照韓國專利申請第93-8786號，由于即使當桿狀天線伸展時螺旋天線還是連到天線饋送連接器上，就產生了難以只讓桿狀天線獨立工作的問題。如上所述，如果桿狀天線和螺旋天線不是獨立工作，那么任何一個天線長度的改變會影響另一個天線。因此，難以在不設有轉換電路的情況下使況阻抗匹配，也難以設計可移動無線電設備及其天線。
本發(fā)明目的之一是提供一種無線電天線，它有桿狀天線和螺旋天線，并且當桿狀天線伸展和收縮時獨立地操作它們；本發(fā)明目的之二是提供一種可由單一桿狀天線構成的無線電天線，而與具有桿狀天線和螺旋天線的該無線電天線中的螺旋天線無關；本發(fā)明目的之三是提供一種無線電天線，當按照頻率和特性變化而改變一個天線的阻抗匹配點時，不會影響具有桿狀天線和螺旋天線的該無線電天線中的另一個。
為達到上述目的，本發(fā)明中的無線電天線包括一個安裝在無線電設備主體的天線外殼中的由螺旋線圈構成的螺旋天線；一個安裝在螺旋天線底部的饋送連接器，用來把螺旋天線連到無線電設備的電路上；以及一個桿狀天線，當桿狀天線伸展時，通過在電氣上連接到饋送連接器頂部和螺旋天線并穿過它們從而在電氣上短路螺旋天線，并且，桿狀天線穿過螺旋天線和饋送連接器回縮到無線電設備內部而處于絕緣狀態(tài)。
上述及其他目的、本發(fā)明的優(yōu)點及特征通過下面結合附圖的進一步描述將更一目了然。其中

圖1是根據本發(fā)明的原理構造的可移動無線電天線的前視圖，其中圖1A示出了本發(fā)明的伸開的可移動無線電天線，圖1B示出了本發(fā)明的回縮的可移動無線電天線；圖2是根據本發(fā)明一個實施例的無線電天線的剖面圖，其中圖2A是表示無線電天線結構的極限耦合狀態(tài)的剖面圖，圖2B是表示除去天線外殼后每一構造單元的處于分離狀態(tài)的剖面圖；圖3是根據本發(fā)明的另一實施例表示桿狀天線伸、縮時電氣耦合狀態(tài)的原理圖，其中圖3A是表示桿狀天線回縮時天線連接狀態(tài)的原理圖，圖3B是表示桿狀天線伸展時天線連接狀態(tài)的原理圖；圖3C表示桿狀天線伸展時的天線電連接狀態(tài)的原理圖；圖4說明了根據本發(fā)明當桿狀天線伸展時與使用頻帶對應的駐波比；圖5說明了根據本發(fā)明當桿狀天線回縮時與使用頻帶相對應的駐波比；圖6是表示根據本發(fā)明當桿狀天線伸展時與使用頻帶對應的桿狀天線阻抗的Smith圖(即阻抗圓圖)；和圖7是表示根據本發(fā)明當桿狀天線回縮時與使用頻帶對應的桿狀天線阻抗的阻抗圓圖。
圖1是根據本發(fā)明的原理構造的可移動無線電天線的前視圖，圖1A示出了本發(fā)明的伸展開的可移動無線電天線。左圖1A中，桿狀天線的桿1從安裝于無線電設備主體頂部的天線外殼5中伸展出來。圖1B示出了本發(fā)明的收縮時的可移動無線電天線。桿1通過天線外殼5收縮進無線電設備主體中，桿狀天線頭3固定地連接在天線外殼5上。
圖2是根據本發(fā)明一個實施例的無線電天線的剖面圖。圖2A是表示無線電天線結構的極限耦合狀態(tài)的剖面圖，圖2B是表示除去天線外殼后每一構造單元處于分離狀態(tài)的剖面圖；如圖2B所示，按照本發(fā)明的天線結構包括一個天線外殼5、一個桿狀天線、一個螺旋天線、一個絕緣支撐部分14和一個饋送連接器8。天線外殼5由絕緣材料構成。桿狀天線由以下部分構成，即頭3；一個具有導電芯線外敷絕緣敷層材料、并用以連到頭3上的桿1；一個配置于桿底部，以導體來覆蓋導電芯線、并與導電芯線電連接成一體的桿金屬接觸部件11；以及一個連接至桿金屬接觸部分以防桿狀天線損壞的桿支撐部件9。螺旋天線由一個螺旋形的螺旋線圈7、和一個與螺旋線圈頂部電氣連接的螺旋管6構成。絕緣支撐部件14支撐螺旋天線內部的螺旋線圈。作為導體的饋送連接器8，其頂部和底部有螺紋。附在饋送連接器頂部之上的螺紋與天線外殼聯(lián)接，另外附在底部的螺紋與無線電設備主體聯(lián)接。這樣，饋電連接器與電路板就連接在一起了。
相應地，參看圖1和圖2A，如所知道的那樣，桿狀天線通過螺旋天線、絕緣支撐部件和饋送連接器來執(zhí)行伸展和回縮的操作。
與本發(fā)明的其他實施例相對應，桿狀天線可以通過預定長的任何絕緣材料把頭3和桿1相連接。
圖3是表示本發(fā)明的其他實施例桿狀天線伸縮時電氣耦合狀態(tài)的原理圖。圖3A是表示桿狀天線收縮時天線連接狀態(tài)的原理圖。圖3B是表示桿狀天線伸展時天線連接狀態(tài)的原理圖。圖3C是表示桿狀天線伸展時天線的電氣連接狀態(tài)的原理圖。
下面詳細解釋本發(fā)明的其他實施例的天線。
首先，桿狀天線伸展時，桿狀天線的桿金屬連接部件11通過絕緣支撐部件14電氣聯(lián)接到金屬管6的內部，以支撐饋送連接器8和螺旋線圈7。此外，配置于桿金屬連接部件11底部的桿支撐部件9與饋電連接器8的底部電氣聯(lián)接。并且，如圖2B所示，桿狀天線的桿金屬連接部件11通過饋送連接器8電氣聯(lián)接到螺旋線圈底部，并且通過金屬管6電氣聯(lián)接到螺旋線圈的頂部。因此，當桿狀天線伸展時，天線的電氣連接狀態(tài)如圖3C所示。
如圖3C，螺旋線圈7的兩端通過桿狀天線的桿金屬連接部件11的兩端而短路。也就是說，如從圖3中所知，這是表示比桿狀金屬連接部件11長1/4波長的螺旋線圈被桿金屬連接部件11兩端電氣短路時的等效電路。
目前，即使螺旋線圈7的長度發(fā)生一定程度的變化時，當桿狀天線伸展時，饋送連接器8的阻抗也很少改變。在這種情況下，相對于桿1的情形而言，螺旋線圈7作為天線輻射器的功能減弱了。
因此，桿狀天線伸展時，通過設置饋送連接器8作為饋電點，僅僅由一個簡單的桿狀天線就構成了天線。在這種情況下，有可能根據螺旋線圈7長度的變化最大限度地減少桿狀天線的特性的變化。
另一方面，當桿狀天線收縮時，頭3固定地連到天線外殼5和桿1的頂部，然而，桿金屬連接部件11的外部敷有絕緣層材料而被電氣隔離。并且，桿1穿過金屬管6、螺旋線圈7和饋送連接器8。
這樣，如圖3A所示，電氣聯(lián)接到饋送連接器8的螺旋天線僅僅執(zhí)行天線輻射器的工作。然而，在這種場合，因為桿狀天線與螺旋天線相絕緣，桿狀天線長度改變引起的參數改變很少影響天線輻射器的特性。
圖4是說明根據本發(fā)明的桿狀天線伸展時與使用頻帶相對應的駐波比的圖示。如圖4所示，按照本發(fā)明的一個實施例的天線在使用頻率為0.8661GHz(a)時給出的駐波比是1.0587；當使用頻率變成0.8640GHz(b)時，給出的駐波比是1.0726；當使用頻率改變到0.86805GHz(c)時，給出的駐波比是1.0973。
圖5是說明與本發(fā)明的桿狀天線收縮時與使用頻帶相對應的駐波比的圖示。如圖5所示，按照本發(fā)明一個實施例的天線在使用頻率為0.8661GHz(a)時的駐波比是1.2224。當使用頻率變到0.8640GHz(b)時，給出的駐波比是1.1543；當使用頻率變到0.86805GHz(c)時，給出的駐波比是1.2992。
這樣，從圖4和5可知，無線電信號的輻射效率提高了很多，與傳統(tǒng)的無線電天線有所不同。
圖6是表示根據本發(fā)明的桿狀天線伸展時與使用頻帶相對應的桿狀天線阻抗的阻抗圓圖。如圖6，當使用頻率為0.8661GHz(a)時，給出的桿狀天線阻抗是45.064Ω，當使用頻率為0.8640GHz(b)時，給出的桿狀天線阻抗值是48.225Ω。并且，當使用頻率是0.86805GHz(c)時，給出的桿狀天線的阻抗值是43.434Ω。
圖7是表示根據本發(fā)明的桿狀天線回縮時與使用頻帶對應的桿狀天線阻抗的阻抗圓圖。如圖7所示，當使用頻率為0.8661GHz(a)時，給出的螺旋天線的阻抗是43.107Ω，當使用頻率為0.8640GHz(b)時，給出的桿狀天線的阻抗是44.756Ω。并且，當使用頻率為0.86805GHz(c)時，給出的桿狀天線的阻抗是40.727Ω。
這樣，從圖6和圖7可知，根據本發(fā)明的各實施例，當桿狀天線伸縮時，螺旋天線的阻抗特性與桿狀天線的阻抗特性極為相似。
同時，本發(fā)明在桿狀天線伸展時以桿狀天線作為天線輻射器工作，而在其收縮時以螺旋天線作為天線輻射器工作，而不需要其他電隔離電路。并且，桿狀天線和螺旋天線長度改變引起的電氣參數改變很少影響各天線。因此，如果任一天線的阻抗匹配點由其長度確定后，另一個天線的阻抗匹配點只作極其微細的調整。在這種情況下，不必修正阻抗匹配電路，兩個天線就能獨立工作。
因此，與本發(fā)明相應的獨立工作的雙天線結構能夠容易地適應無線電天線的主體2的外部設計的改變而不降低其功能。并且，按照本發(fā)明的天線結構，即便使用頻率在某種程度內改變時，也容易調整阻抗匹配電路。
如上所述，本發(fā)明提供了當桿狀天線收縮時桿狀天線和螺旋天線獨立工作的有效性。并且，因為一個天線工作時很少影響另一個天線，本發(fā)明被用來提高天線的輻射效率。
同時，盡管在其中僅僅敘述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但在本發(fā)明的精神和范圍之內，可以有各種各樣的具體實現。尤其是在本發(fā)明的實現中，雖然用金屬管來電氣連接螺旋線圈和桿金屬接觸部件，構成時也可以用螺旋線圈作為第二天線而不用金屬管。還有，在本發(fā)明中，當桿狀天線回縮時，通過減小螺旋線圈頂部的直徑就可以實現桿金屬接觸部件和螺旋線圈頂部的電氣聯(lián)接。
權利要求
1.一種無線電天線，其特征在于，包括一個裝配在所說的無線電設備主體天線外殼中的由螺旋線圈構成的螺旋天線裝置；一個安裝于所說的螺旋天線裝置底部、用以將所說的螺旋天線裝置與所說無線電設備的電路相聯(lián)接的饋送裝置；和一個桿狀天線裝置，當桿狀天線伸展時，它通過電氣連接到所說的饋送裝置的頂部和所說的螺旋天線裝置從而電氣短路所說的螺旋天線裝置并穿過它們；所說的桿狀天線裝置穿過所說的螺旋天線裝置和所說的饋送裝置回縮到所說的無線電設備內部而處于絕緣狀態(tài)。
2.按照權利要求1所述的無線電天線，其特征在于，在該處所說的螺旋天線裝置還包括由固定地連接到所說螺旋線圈的頂部的螺旋頂部耦合裝置；當桿狀天線裝置伸展時，它被電氣連接到桿狀天線上。
3.按照權利要求2所述的無線電天線，其特征在于，其中所說的螺旋頂部耦合裝置由一個管狀金屬導體構成；當所述桿狀天線裝置伸展時，所說的螺旋頂部耦合裝置穿過所說的管狀金屬導體固定地連接到所說的桿狀天線裝置上。
4.按照權利要求2所述的無線電天線，其特征在于，在其中所述的桿狀天線裝置包括一個導電金屬芯線桿，金屬接觸裝置，當所說桿狀天線裝置伸展時，通過使其伸長到至少觸及所述的饋送裝置和所說的螺旋頂部耦合裝置、并通過將所說的金屬接觸裝置的兩端固定地聯(lián)接和電氣連接到所說的螺旋頂部耦合裝置和所說的饋送裝置內部從而電氣短路所說的螺旋天線；所說的金屬接觸裝置安置著所說的金屬芯線桿的底部；和絕緣敷層材料，用來覆蓋所說的從所說金屬接觸裝置脫離出來的金屬芯線桿。
5.按照權利要求2所述的無線電天線，其特征在于，在其中所說的桿狀天線裝置包括絕緣裝置，設置在所說的桿狀天線裝置的頂部，并具有一個預定的長度；一個離開絕緣裝置有一個預定距離的、覆蓋著絕緣敷層材料的金屬芯線桿；被電氣連接到所說的金屬芯線桿并具有一個預定長度的金屬接觸裝置；和一個棒支撐部件，它設置在所說的金屬連接裝置的底部并連接在所說的饋送裝置上。
6.按照權利要求1所說的無線電天線，其特征在于，在其中桿狀天線裝置的構成包括一個導電金屬芯線桿；金屬接觸裝置，當所說的桿狀天線裝置伸展時，通過使其伸長到至少觸及所說的饋送裝置和所說的螺旋頂部耦合裝置，并通過將所說的金屬接觸裝置的兩端固定地連接到所說的螺旋頂部耦合裝置和所說的饋送裝置內部從而電氣短路所說的螺旋天線；所說的金屬接觸裝置安置著所說的金屬芯線桿的底部；和絕緣敷層材料，用以覆蓋從所說的金屬接觸裝置脫離出來的金屬芯線桿。
7.按照權利要求1所述的無線電天線，其特征在于，其中所述的螺旋線天線裝置包括螺旋線圈；當所說的桿狀天線回縮時，該螺旋線圈與所說的桿狀天線裝置相絕緣；當所說的桿狀天線伸展時，該螺旋線圈電氣連接到所說的桿狀天線裝置的底部。
8.按照權利要求7所述的無線電天線，其特征在于，其中所述的桿狀天線裝置包括絕緣裝置，它設置在所說的桿狀天線裝置的頂部，并具有一個預定的長度；一個金屬芯線桿，它從距離所說絕緣裝置一個預定長度起覆蓋著所說的絕緣敷層材料；一個金屬接觸裝置，它被電氣連接到所說金屬芯線桿，并具有一個預定的長度；和一個棒支撐部件，設置在所說金屬接觸裝置的底部，并與所說的饋送裝置相連接。
9.一種可移動無線電天線，其特征在于，包括一個由導體構成的螺旋線圈，它配置在具有天線外殼的所說的無線電設備的主體上；螺旋頂部耦合裝置，它固定地連接在所說的螺旋線圈的頂部，并且與其有電氣連接，所述螺旋頂部耦合裝置由導體構成；饋送裝置，它配置在所說的螺旋天線的底部，從而將所說的螺旋線圈連接到所說的無線電設備的電路上，所說的饋送裝置由導體構成；桿狀天線裝置，當所說的無線電設備伸展時，它穿過所說的饋送裝置、所說的螺旋線圈和所說的螺旋頂部耦合裝置的內部來將所說的饋送裝置電氣聯(lián)接到所說的螺旋頂部耦合裝置上，從而電氣短路所說的螺旋線圈；當所說的無線電設備收縮時，所說的桿狀天線通過所說的螺旋頂部耦合裝置、所說的螺旋線圈和所說的饋送裝置回縮成安裝狀態(tài)。
10.按照權利要求9所述的無線電天線，其特征在于，所說的桿狀天線裝置包括一個導電金屬芯線桿；一個金屬接觸裝置，當所說桿狀天線裝置伸展時，通過使其伸長到至少觸及所說饋送裝置和所說的螺旋頂部耦合裝置，并通過將所說的金屬接觸裝置的兩端固定地連接和電氣聯(lián)接到所說的螺旋頂部耦合裝置和所述饋送裝置的內部從而電氣短路所說的螺旋線天線，所說的金屬接觸裝置配置在所說的金屬芯線桿的底部；和絕緣敷層材料，它用來覆蓋所說的從所說的金屬接觸裝置脫離出來的金屬芯線桿。
全文摘要
一種具有至少兩個或多個天線的無線電天線，該無線電天線包括配置在無線電設備主體的天線外殼中的、由螺旋線圈構成的螺旋天線；安裝在螺旋天線底部、用以將螺旋天線連接到無線電設備的電路上的饋送連接器；和桿狀天線，當桿狀天線伸展時，通過電氣連接到饋送連接器頂部和螺旋天線并穿過它們來電氣短路螺旋天線，桿狀天線通過螺旋天線和饋送連接器回縮進無線電設備內部而處于絕緣狀態(tài)。
文檔編號H01Q1/24GK1134609SQ95120009
公開日1996年10月30日 申請日期1995年11月30日 優(yōu)先權日1995年1月27日
發(fā)明者羅普圭, 池榮培 申請人:三星電子株式會社