專利名稱：適用于手提無線電收發(fā)機的雙重天線裝置的制作方法
背景技術(shù)：
1．發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及適用于手提無線電收發(fā)機的雙重天線裝置，特別是印刷電路天線，其賴于單極天線處于伸長還是縮進狀態(tài)與該單極天線電連接或者斷開。
2．有關(guān)技術(shù)的說明眾所周知，在手提無線電收發(fā)機技術(shù)中，輔助小天線被用于同可伸長的鞭狀天線結(jié)合。因為鞭狀天線當(dāng)伸長時會是很不方便的，所以通?？扇〉淖龇ㄊ浅钱?dāng)無線電收發(fā)機在有效地被利用時，否則它被縮進。輔助天線可以被安置在無線電收發(fā)機殼內(nèi)部(例如，Imanishi的美國專利4,958,382和Saarnimo等人的美國專利5,138,329)，或者作為一單獨天線部件安放在鞭狀天線周圍或附近(例如，Irwin等人的美國專利4,121,218)。
在美國專利4,958,382和5,138,329中所利用的內(nèi)部天線適用于予定的目的，但同它們各自的可伸長天線結(jié)合時不起作用。這不僅降低了這些天線系統(tǒng)的有效性，而且產(chǎn)生哪個天線都不能輻射的一段時間。
在美國專利4,121,218中的螺旋天線被揭示為安置在鞭狀天線的周圍或附近。當(dāng)螺旋天線在尺寸上是比較小時(由于它有比其物理長度大的電長度)，要求利用更小的天線，它有至少同樣大的電長度。另外，螺旋天線和鞭狀天線之間的間距與它們之間的電容耦合有直接關(guān)系。這個間距也是一個關(guān)于天線間的阻抗匹配的因數(shù)，其可以產(chǎn)生關(guān)于最佳間隔的折衷處理的需要。此外，如在標(biāo)題為“印刷套管單極天線”的專利申請(編號08/459,237，本專利受讓人擁有)中所注意到的，螺旋天線的一個優(yōu)點是由于輸入阻抗在頻率上的變化減小其工作輻射帶寬。特別是，這種帶寬上的減小由起因于較小的天線尺寸的較低輻射電阻和產(chǎn)生高Q的較大儲存能量的組合引起。
還發(fā)現(xiàn)，實際上小的天線(相對于自由空間中的波長)在電抗性近場具有比電等效但物理上更長的天線更高的能量儲存。在電抗性近場的能量儲存是借其能量被耦合到位于電抗性近場的損耗介質(zhì)(如人體組織)的一種作用過程。于是，對于一定的發(fā)射輸出功率電平，實際上小的天線增加耦合到手提無線電收發(fā)機裝置的用戶的能量，并發(fā)射非電離的電磁射頻能量。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種適用于手提無線電收發(fā)機的雙重天線裝置，其在伸長狀態(tài)允許由單極天線輻射，而當(dāng)該單極天線處于縮進狀態(tài)時允許由印刷電路天線輻射。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種適用于手提無線電收發(fā)機的雙重天線裝置，其中印刷電路天線的尺寸被做得最小。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種適用于手提無線電收發(fā)機的雙重天線裝置，這里天線被匹配，以便它們之間的最佳功率傳送。
本發(fā)明的還一個目的是提供一種適用于手提無線電收發(fā)機的雙重天線裝置，這里發(fā)射的功率電平依賴于哪個天線被使用。
本發(fā)明再另一個目的是提供一種適用于手提天線電收發(fā)機的雙重?zé)o線配置，其中二個天線之間有直接的電連接。
本發(fā)明的這些目的和其他特點參考以下結(jié)合附圖的說明將更易成為明顯的。
發(fā)明的概要按照本發(fā)明的一個方面，一種適用于手提無線電收發(fā)機的天線裝置被揭示為包括安裝在無線電收發(fā)機上的并由無線電收發(fā)機的電路激勵而被連接的印刷電路天線。伸長的單極天線也被安裝在無線電收發(fā)機上，并適合于在伸長狀態(tài)時被電連接到印刷電路天線上，在縮進狀態(tài)時從印刷電路天線電斷開。一個連接器在第一端被固定地附到印刷電路天線上，而當(dāng)單極天線在伸長和縮進狀態(tài)間滑動時，該連接器在第二端保持同單極天線接觸。單極天線包括在伸長狀態(tài)同連接器接觸的導(dǎo)電部分和在縮進狀態(tài)同連接器接觸的非導(dǎo)電部分。
按照本發(fā)明的第二方面，適用于手提無線電收發(fā)機的雙重天線被揭示為包括一用于檢測可伸長單極天線在伸長狀態(tài)和縮進狀態(tài)中的狀態(tài)的電路。當(dāng)在伸長狀態(tài)時，單極天線被電連接到印刷電路天線上并用于全功率發(fā)射。當(dāng)單極天線在縮進狀態(tài)時，單極天線被從印刷電路天線電斷開并被用于以一降低的功率電平發(fā)射。
附圖的簡要說明當(dāng)本說明書以詳細地指出和清楚地申請本發(fā)明的權(quán)利要求結(jié)束時，相信從以下結(jié)合附圖的說明中上述情況將會被很好地了解。附圖有

圖1是具有本發(fā)明的雙重天線裝置的手提無線電收發(fā)機的示意立視圖，其中單極天線處于伸長狀態(tài)；圖2是圖1中所描繪的手提無線電收發(fā)機的示意立視圖，其中單極天線處于縮進狀態(tài)；圖3是圖1和圖2中所描繪的手提無線電收發(fā)機的示意頂視圖；圖4是圖1-3的雙重天線裝置的透視圖，其中印刷電路天線被表示為同單極天線連接；圖5是對于圖1-4中所描繪的印刷電路天線的第一實施例的分解示意正視圖；圖5A是對于圖1-4中所描繪的印刷電路天線的另一個實施例的分解示意正視圖；圖6是表示單極天線處于縮進狀態(tài)時的直流狀態(tài)檢測電路的電路圖；圖7是表示單極天線處于伸長狀態(tài)時的直流狀態(tài)檢測電路的電路圖。
發(fā)明的詳細說明現(xiàn)在詳細地參看附圖。所有圖中相同的數(shù)字都表示相同的部件。圖1和圖2描繪有包含發(fā)射和接收電路(未示出)的外殼12的手提無線電收發(fā)機10。按著本發(fā)明，提供適用于手提無線電收發(fā)機10的雙重特性天線裝置，其中基本天線14最好取為印刷電路天線形式，而輔助天線最好取為可伸長單極天線(也稱為鞭狀天線)的形式。將會了解到，只一個印刷電路天線14或單極天線16被用于在任何給定時間發(fā)射功率。
為實現(xiàn)其予定效用，會了解到借助在無線電收發(fā)機外殼12內(nèi)安置的電連接器15和17，印刷電路天線14被直接連接到在外殼12內(nèi)的發(fā)射和接收電路上。單極天線16在有高度h1的伸長狀態(tài)和有高度h2的縮進狀態(tài)間是可伸長的。伸長狀態(tài)和縮進狀態(tài)這些高度的每一個都是相對無線電接收機外殼12的頂面13(見圖3)進行測量的。第一連接器18被提供有被固定地附到印刷電路天線14上(例如通過焊接)的第一端20和被制成允許單極天線16經(jīng)其在伸長狀態(tài)和縮進狀態(tài)間滑動而仍舊保持接觸的第二端22(最好取一對反彈簧夾等的形式)。單極天線16包括導(dǎo)電部分24，其被安排在從下端到上末端段26的單極天線16的大部分上。上末端段26由非導(dǎo)電材料(例如，任何電介材料)制成。因此，在圖1中會看到，單極天線16的導(dǎo)電部分在伸長狀態(tài)時將同第一連接器18的第二端22接觸以致單極天線16在這時是無線電收發(fā)機10的輻射部件。另一方面，當(dāng)單極天線16處在縮進狀態(tài)時，在圖2中會看到，其非導(dǎo)電末端段26同第一連接器18的第二端22接觸以致印刷電路天線14成為無線電收發(fā)機10的輻射部件。雖然單極天線16可以有疊縮式結(jié)構(gòu)，但較可取的是，它保持不變的長度，至少其導(dǎo)電部分24的大部分當(dāng)在縮進狀態(tài)時被包含在無線電收發(fā)機的外殼12內(nèi)(見圖2)。
會了解到，印刷電路天線14和單極天線16之間的距離d，如由它們沿圖3中的無線電收發(fā)機外殼12的頂面的各自所定位置所反映的，設(shè)計使得當(dāng)單極天線16處于伸長狀態(tài)時獲得其最佳天線效率。這是因為印刷電路天線14包含對處于伸長狀態(tài)時的單極天線16的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
印刷電路天線14一般地與在一專利申請中所介紹的一種天線一致。這個專利申請就是標(biāo)題為“印刷的單極天線”，編號為08/459,237，它為現(xiàn)在的受讓人所擁有，特此引入作為參考。因此，印刷電路天線14包括印刷電路板28，其大致為矩形形狀并有第一面和第二面。如在圖5中所最好看出的，以第一導(dǎo)電線跡30形式的輻射部件被形成在印刷電路板28上并有從饋送端到相對端的物理長度L1。電連接器15和17被附到印刷電路板28上并連接到第一導(dǎo)電線跡30上。印刷電路天線14最好包括以在印刷電路板28的與第一導(dǎo)電線跡30相對的面上形成的第二導(dǎo)電線跡32形式的導(dǎo)電部件，這里第二導(dǎo)電線跡32有從接地端到相對端的物理長度L2。最好第二導(dǎo)電線跡32是導(dǎo)電扦接線元件(如在圖5中所看到的)，其限定一擴展的接地平面，該擴展接地面影響在第一導(dǎo)電線跡30的與第二導(dǎo)電線跡32對齊的那部分上的虛擬饋送點。第二導(dǎo)電線跡32也可以被形成在印刷電路板28的與第一導(dǎo)電線跡30相同的面上。在任何情況下，第二導(dǎo)電線跡32的實際長度L2被調(diào)整尺寸以提供同第一導(dǎo)電線跡30的阻抗匹配。
在圖1和圖2中會看到，印刷電路天線14有高度h3，它以這個高度從無線電收發(fā)機外殼12的頂面伸出。最好，第一連接器18將通過焊接或其他相當(dāng)?shù)拇胧┍贿B接到第一導(dǎo)電線跡30上。會注意到，第一連接器18將被安置在相對于無線電收發(fā)機外殼12的頂面13的高度h4上，h4最好與第二導(dǎo)電線跡32的物理長度L2近似相同。為了使印刷電路天線14的尺寸最小，會看到，第一導(dǎo)電線跡30有非直線的設(shè)計以致它的電長度大于物理長度L1。這樣一來，印刷電路14能有一個這樣的高度h3，它最好是在使印刷電路天線14的總物理尺寸最小的同時近似為無線電收發(fā)機工作所要求的中心頻率的1/4波長。因此，印刷電路天線14能結(jié)合單極天線16工作。單極天線16最好在伸長狀態(tài)高度為h1近似為無線電收發(fā)機工作所要求的中心頻率的半波長。這個非直線形的第一導(dǎo)電線跡30也使第一連接器18能夠以水平方式調(diào)節(jié)以致進一步加強印刷電路天線14和單極天線16間的匹配。
如在上文所提出的那樣，像印刷電路天線14這樣的實際上小的天線一般地在電抗性近場有比電等效但實際上長的天線更高的能量儲存。所以，對于給定的發(fā)射輸出功率電平，實際上小的天線增加耦合到手提無線電收發(fā)機裝置用戶的能量(由于在電抗性近場的能量儲存是一個借其能量被耦合到如人體組織這樣的損耗介質(zhì)的原理過程)，并發(fā)射非電離電磁射頻能量。為了使耦合到無線電收發(fā)機10的用戶的能量減至最小，一個開關(guān)電路34可以被利用，以便當(dāng)印刷電路天線14是被用的一個天線時(即，單極天線16處在縮進狀態(tài))由此減小被無線電收發(fā)機10發(fā)射的功率。在這方面，狀態(tài)檢測電路34可以按直流電路被表示。這可以通過將第二連接器38的第一端36(見圖1和2)連接到標(biāo)注14a的另一個實施例的印刷電路天線上來實現(xiàn)。如在圖5A所看到的，印刷電路14a包括形狀為矩形的并有第一和第二面的第一印刷電路板28a。第一印刷電路板28a包括在其上形成的第一導(dǎo)電線跡30a以及像加接到對于印刷電路天線14所說明和表示的那些連接器15a和17a。然而，印刷電路天線14a還包括毗鄰第一印刷電路板28a安置的第二印刷電路板29。在這里，第二印刷電路板29也在形狀上為矩形的并有第一和第二面。這樣一來，印刷電路天線14a由有2層或更多層的印刷電路板的多層板組成。具體地，第三連接器的第一端36被連接到第二線跡42上，第二線跡42被表示為在第二印刷電路板29的第一表面上被形成。另外，第二線跡42可以被配置在第一印刷電路28a的后表面上。第二線跡42通過穿過第一印刷電路板28a的孔(未示出)被連接到連接器17a上。導(dǎo)電插接線32a則在第二印刷電路板29的后表面上被形成。
第二連接器38的第二端40同單極天線16處于滑動接觸狀態(tài)。這類似于上述關(guān)于第一連接器18的印刷電路天線14和單極天線之間的直接電連接。所以，當(dāng)單極天線16處于縮進狀態(tài)時，非導(dǎo)電部分26同第二連接器端40接觸，形成一開路直流電路(見圖6)。通過這樣做，這就引起被印刷電路天線14a發(fā)射的功率的減小。否則，單極天線16的導(dǎo)電部分24同第二連接器端40接觸形成閉合直流電路(見圖7)，使得單極天線16發(fā)射最大功率。當(dāng)然，狀態(tài)檢測電路34只是檢測單極天線16的狀態(tài)和被發(fā)射功率的總額的一個方法。其他直流檢測技術(shù)也可被利用，例如，將第二連接器端40的一個彈簧夾接地和檢測它的其他的用于直流接地的彈簧夾。還會注意到，一對串聯(lián)的電感器44和46可以被安置在狀態(tài)檢測電路34的直流輸入和直流輸出的附近，以便阻止任何射頻信號進入并借此降低單極天線16的性能。
已表明和說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，適用于手提無線電收發(fā)機的雙重特性天線能夠通過本專業(yè)普通技術(shù)人員進一步修改而不偏離本發(fā)明的范圍。例如，一單個連接器可以被用于提供印刷電路天線14和單極天線16之間的直接電連接，其中合適的天線和借其而輻射的功率是由單極天線16的狀態(tài)來識別。當(dāng)然，如果需要無功率電平上的差別，則只確定所利用的天線。
權(quán)利要求
1．一種適用于手提無線電收發(fā)機的天線裝置，包括(a)一種安裝在所說的無線電收發(fā)機上并由所說的無線電收發(fā)機的電路激勵而被連接的印刷電路天線；以及(b)一種安裝在所說的無線電收發(fā)機上的可伸長的單極天線，適應(yīng)于當(dāng)在伸長狀態(tài)時電連接到所說的印刷電路天線上和當(dāng)在縮進狀態(tài)時從所說的印刷電路天線斷開。
2．權(quán)利要求1的天線裝置，還包括一種連接器，其有固定地附到所說的印刷電路天線上的第一端和當(dāng)所說的單極天線在所說的伸長和縮進狀態(tài)間滑動時同所說的單極天線保持接觸的第二端。
3．權(quán)利要示2的天線裝置，所說的單極天線包括一導(dǎo)電部分和一非導(dǎo)電部分，其中所說的單極天線的導(dǎo)電部分在所說的伸長狀態(tài)同所說的連接器接觸以及所說的單極天線的非導(dǎo)電部分在所說的縮進狀態(tài)同所說的連接器接觸。
4．權(quán)利要求2的天線裝置，其中所說的連接器在引進所說的印刷電路天線和所說的單極天線間的阻抗匹配電路的位置被附到所說的印刷電路天線上。
5．權(quán)利要求1的天線裝置，其中當(dāng)所說的單極天線處于所說的伸長狀態(tài)時所說的單極天線是所說的無線電收發(fā)機的輻射部件，而當(dāng)所說的單極天線處在所說的縮進狀態(tài)時所說的印刷電路天線是所說的無線電收發(fā)機的輻射部件。
6．權(quán)利要求1的天線裝置，所說的印刷電路天線還包括(a)一塊有第一面和第二面的印刷電路板；以及(b)一個包括有從饋送端到相對端的物理長度在所說的印刷電路板的第一面上形成的第一導(dǎo)電線跡的輻射部件。
7．權(quán)利要求6的天線，所說的第一導(dǎo)電線跡有一比所說的物理長度大的電長度。
8．權(quán)利要求6的天線，所說的印刷電路天線還包括由在所說的毗鄰所說的第一導(dǎo)電線跡的印刷電路板上形成的第二導(dǎo)電線跡組成的導(dǎo)電部件，所說的第二導(dǎo)電線跡有從接地端到相對端的物理長度，其中所說的第二導(dǎo)電線跡限定一擴展的接地平面，其影響在所說的第一導(dǎo)電線跡與所說的第二導(dǎo)電線跡對齊的那部分的虛擬饋送點。
9．權(quán)利要求8的天線裝置，其中所說的第二導(dǎo)電線跡被形成在所說的印刷電路板的第二面上。
10．權(quán)利要求8的天線裝置，其中所說的第二導(dǎo)電線跡被形成在所說的印刷電路板的第一面上。
11．權(quán)利要求8的天線裝置，其中所說的第二導(dǎo)電線跡的物理長度被調(diào)整尺寸以提供同所說的第一導(dǎo)電線跡的阻抗匹配。
12．權(quán)利要求8的天線裝置，還包括有固定地附到所說的印刷電路天線的第一端和當(dāng)所說的單極天線在所說的伸長狀態(tài)和縮進狀態(tài)間滑動時與其保持接觸的第二端的一個連接器，其中所說的連接器在高于所說無線電收發(fā)機近似等于所說的第二導(dǎo)電線跡的物理長度的一個高度上被附到所說的印刷電路天線上。
13．權(quán)利要求1的天線裝置，還包括一個為檢測所說的單極天線狀態(tài)的電路，其中所說的電路允許所說的無線電收發(fā)機當(dāng)所說的單極天線在所說的伸長狀態(tài)時以全功率發(fā)射，還允許所說的無線電收發(fā)機當(dāng)所說的單極天線在所說的縮進狀態(tài)時以減小的功率發(fā)射。
14．權(quán)利要求13的天線裝置，所說的狀態(tài)檢測電路還包括(a)在所說的印刷電路天上形成的第二導(dǎo)電線跡；以及(b)在第一端固定地附到所說的第二導(dǎo)電線跡的一端上而在第二端滑動地附到所說的單極天線上的一個連接器。
15．權(quán)利要求14的天線裝置，其中所說的第二導(dǎo)電線跡的另一端被連接到所說的無線電收發(fā)機電路上。
16．權(quán)利要求14的天線裝置，其中所說的第二導(dǎo)電線跡的另一端被接到地。
17．權(quán)利要求14的天線裝置，所說的狀態(tài)檢測電路還包括同所說的電路的輸入串聯(lián)安置的第一電感器和同所說的電路的輸出串聯(lián)安置的第二電感器，其中射頻信號被防止進入所說的電路。
18．權(quán)利要求14的天線裝置，所說的印刷電路天線還包括(a)有第一面和第二面的第一印刷電路板；(b)一個輻射部件由包括有從饋送端到相對端的物理長度的在所說的第一印刷電路板的第一面上形成的第一導(dǎo)電線跡；以及(c)第二印刷電路板有第一面和第二面；其中所說的第二線跡被形成在所說的第一印刷電路板的第二面上。
19．權(quán)利要求18的天線裝置，還包括在所說的第二印刷電路板的第二面上的導(dǎo)電插接線。
20．權(quán)利要求14的天線裝置，所說的印刷電路天線還包括(a)有第一面和第二面的第一印刷電路板；(b)一個輻射部件包括由有從饋送端到相對端的物理長度的在所說的第一印刷電路板的第一面上形成的第一導(dǎo)電線跡；以及(c)有第一面和第二面的第二印刷電路板；其中所說的第二線跡被形成在所說的第二印刷電路板的第一面上。
21．權(quán)利要求20的天線裝置，還包括在所說的第二印刷電路板的第二面上的一導(dǎo)電插接線。
22．權(quán)利要求1的天線裝置，其中所說的單極天線，在所說的伸長狀態(tài)，在無線電收發(fā)機工作所要求的中心頻率上呈現(xiàn)近似一個半波長共振子。
23．權(quán)利要求1的天線裝置，其中所說印刷電路天線在為無線電收發(fā)機工作所要求的中心頻率上呈現(xiàn)近似一個1/4波長共振子。
24．權(quán)利要求1的天線裝置，所說的印刷電路天線被安置離開所說的單極天線的一個距離以致當(dāng)在所說的伸長狀態(tài)時獲得所說的單極無線的最佳天線效率。
25．權(quán)利要求1的天線裝置，所說的印刷電路天線包含當(dāng)所說的單極天線處于所說的伸長狀態(tài)時對所說的單極天線的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
26．一種手提無線電收發(fā)機，包括(a)發(fā)射和接收電路；(b)封裝所說的發(fā)射和接收電路的外殼；以及(c)一個天線裝置，其包括(1)一個安裝在所說的無線電收發(fā)機外殼上的印刷電路天線，連接到所說的發(fā)射和接受電路上并被所說的發(fā)射和接受電路激勵；以及(2)一個安裝在所說的無線電收發(fā)機外殼上以致能從伸長狀態(tài)向縮進狀態(tài)滑動的可伸長單極天線；其中所說的印刷電路天線和所說的單極天線在所說的單極天線的伸長狀態(tài)是電連接的以致所說的單極無線是一個所說的無線電收發(fā)機的輻射部件，并且所說的印刷電路天線和所說的單極天線在所說的單極天線的縮進狀態(tài)是電斷開的以致所說的印刷電路天線是一個所說的無線電收發(fā)機的輻射部件。
全文摘要
一種適用于手提無線電收發(fā)機的天線裝置被揭示為包括安裝在該無線電收發(fā)機上并為由該無線電收發(fā)機電路激勵而被連接的印刷電路天線。一個可伸長單極天線也被安裝在該無線電收發(fā)機上,并適于當(dāng)在伸長狀態(tài)時被電連接到該印刷電路天線上,而當(dāng)在縮進狀態(tài)時從該印刷電路天線斷開。一個連接器在第一端被固定地附到該印刷電路天線上,而當(dāng)該單極天線在伸長狀態(tài)和縮進狀態(tài)間滑動時在第二端保持同該單極天線接觸。該單極天線包括一在伸長狀態(tài)同該連接器接觸的導(dǎo)電部分和在一縮進狀態(tài)同該連接器接觸的非導(dǎo)電部分。一個單獨的電路可被提供用于檢測該單極天線的狀態(tài),在這里該電路允許無線電收發(fā)機當(dāng)該單極天線在伸長狀態(tài)時以全功率發(fā)射,并允許無線電收發(fā)機當(dāng)單極天線在縮進記時以減少的功率發(fā)射。
文檔編號H04B1/38GK1214159SQ97193095
公開日1999年4月14日 申請日期1997年3月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月15日
發(fā)明者G·J·哈耶斯, 小R·W·拉姆佩 申請人:艾利森公司