專利名稱：最小頻移伸縮天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及接收無線信號并且用于結(jié)合諸如蜂窩電話的電子設(shè)備來發(fā)射無線信號的天線和方法以及裝置。具體地說，本發(fā)明涉及與諸如蜂窩電話一起使用的伸縮(telescoping)天線。
美國專利5,856,808公開了一種用于無線電話的單個饋電點(diǎn)匹配系統(tǒng)，其包括可收回的天線和靜止套圈(stationary ferrule)接觸，配置該靜止套圈接觸來在天線在伸出位置時定制同軸電容器。這種現(xiàn)有技術(shù)的天線還具有另一個缺點(diǎn)，因?yàn)樵谑栈睾蜕斐鑫恢霉ぷ髦g存在頻移。美國專利5,990,839公開了一種具有可收回天線的無線發(fā)射裝置，其與收發(fā)器一起使用。公開的可收回天線具有位于外殼中的拉桿天線外圍的第一線圈和連接到天線的可伸出部分的第二線圈。公開的線圈被用于輻射在收回和伸出位置中的信號，其降低了天線系統(tǒng)的效率。
因此，存在對一種可以與蜂窩設(shè)備一起使用的可收回天線的需要，這種天線不需要包含在蜂窩設(shè)備的外殼內(nèi)，且其在收回或裝載(stowed)位置和伸出或展開(deployed)位置之間具有最小頻移。


圖1A和圖1B說明了具有根據(jù)本發(fā)明的可收回的天線的蜂窩電話。
圖2是對在裝載位置或收回位置的根本發(fā)明的天線的原理說明。
圖3是對在展開或伸出位置的本發(fā)明的天線的原理說明。
圖4是對根據(jù)本發(fā)明的示例天線的透視圖。
圖5是對本發(fā)明的示例天線的組件的分解透視圖。
圖6是對在收回位置的、根據(jù)本發(fā)明的一個示例天線的截面圖。
圖7是說明用在圖6的天線中、根據(jù)本發(fā)明的示例的負(fù)載線圈的一個實(shí)施例。
圖8和圖9將負(fù)載線圈與本發(fā)明的示例天線一起使用的另一個實(shí)施例。
圖10是對在收回位置并且如圖8和9使用負(fù)載線圈的、本發(fā)明的示例天線的截面圖。
圖11是對在伸出的或展開位置的、本發(fā)明的一個示例天線的截面圖。
圖12是對在伸出或展開位置的、本發(fā)明的一示例天線的進(jìn)一步詳細(xì)的截面圖。
圖1A和1B說明了蛤殼型蜂窩電話100。蛤殼型蜂窩電話100具有被安裝在蜂窩電話100外部的天線102。圖1A說明了處于關(guān)閉狀態(tài)、并且?guī)в刑幱谘b載位置的天線102。圖1B說明了處于打開狀態(tài)、并且?guī)в刑幱谡归_位置的天線102。在蜂窩電話100的關(guān)閉狀態(tài)中，外罩104蓋住安裝在蜂窩電話100的機(jī)身108上的按鍵106。當(dāng)天線從裝載位置改變到展開位置時，現(xiàn)有技術(shù)的伸縮天線通常遇到頻移問題。此外，已經(jīng)知道當(dāng)蛤殼型電話是RF(射頻)接地時，用于金屬蛤殼型蜂窩電話的天線受到減少帶寬800MHz的損失。已經(jīng)知道，這種帶有接地條(grounded flip)的電話的金屬蛤殼設(shè)計(jì)降低了SAR(特定吸收率)，但是也導(dǎo)致帶寬變窄。常規(guī)的螺旋型天線只可以提供25MHz的帶寬。同樣，當(dāng)天線沒有收回到蜂窩電話的外殼內(nèi)時，沒有簡單的辦法來檢測裝載的和展開的天線位置以便于可切換地匹配天線。本發(fā)明的新穎的天線有效地解決了頻移問題，并且具有40MHz的測量帶寬。而且，本發(fā)明提供了一種天線，其具有一種簡單的匹配，用于裝載的展開的天線位置。
當(dāng)現(xiàn)有技術(shù)的天線從展開位置改變到裝載位置時，其中的電長度的變化導(dǎo)致了用于回程耗損的較高波段的頻移。天線伸出越多，則頻移就更多。圖2和圖3是對處于裝載位置(圖2)和展開位置(圖3)中的本發(fā)明的天線的原理說明。天線具有一個天線桿部件200，柱狀輻射部件202可在天線桿部件上滑動接合。天線桿部件具有第一末端204，第一末端204被安裝在蜂窩電話的外殼206上，并且電連接到蜂窩電話208中的信號處理電路210上。柱狀輻射部件202具有第一末端212，其在柱狀輻射部件202處于裝載位置時，基本上位于鄰近天線桿部件200的第一末端204。負(fù)載線圈214具有它的第一末端218，連接到柱狀輻射部件202的第二末端216。負(fù)載線圈214也具有第二末端220，當(dāng)天線處于如圖2所示的裝載位置時，第二末端220與天線桿部件200的第二末端222接合。如圖2所示，在蜂窩電話208的工作中，在天線桿部件200、負(fù)載線圈214和柱狀輻射部件202中建立電流通路224。
圖3中，天線處于展開位置，并且電流通路300出現(xiàn)在天線桿部件200中，然后出現(xiàn)在柱狀輻射部件202中。當(dāng)被用在蛤殼型蜂窩電話208上時，本發(fā)明的柱狀伸縮天線具有非常好的性能處于很低的SAR，同時具有良好的效率和帶寬。本發(fā)明的伸縮天線也具有一個優(yōu)點(diǎn)在蜂窩電話208內(nèi)部不要求空間。在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)使用單個匹配時，對于裝載和展開位置難以獲得良好的匹配。這是因?yàn)楫?dāng)天線從展開改變到裝載位置時，電長度的變化導(dǎo)致對帶有回程損耗的較高波段的頻移。現(xiàn)有技術(shù)的這種缺點(diǎn)可以由本發(fā)明的天線克服。當(dāng)天線處于展開位置(圖3)時，負(fù)載線圈214沒有顯著地影響天線性能，因?yàn)樨?fù)載線圈214位于天線的開口末端(柱狀輻射部件212的第二末端216)。當(dāng)天線處于裝載位置時，負(fù)載線圈214將天線桿部件200連接到柱狀輻射部件202。因此，在裝載位置中(電感負(fù)載增加了天線的電長度)，負(fù)載線圈214對天線性能的影響顯著地降低，同時在展開位置中，負(fù)載線圈214對調(diào)諧天線沒有影響。被裝載的天線的諧振頻率被拉回到較低的波段，使得它對應(yīng)在展開位置的天線諧振。可以通過調(diào)整負(fù)載線圈214的長度來選擇收回的或裝載位置的諧振頻率。測量數(shù)據(jù)表明，對于RF接地的金屬條型蜂窩電話，本發(fā)明的天線具有優(yōu)良的帶寬。這種天線獲得良好的帶寬和良好的輻射效率，尤其是在800MHz的波段內(nèi)，在通常的使用位置，達(dá)到45％-64％的波段吞吐量。同樣，這維持了很低的SAR，尤其是對800MHz的波段，這個波段是最難以獲得低SAR的波段。
圖4是本發(fā)明天線的透視圖。天線400具有螺紋接頭402，其機(jī)械和電連接到蜂窩電話上。它電連接到信號處理電路210但是不連接到接地或電話的金屬外殼。在這個實(shí)施例中，天線桿部件404具有兩個部分，即406和408，它們是可伸縮的。部分408在部分406上收回以裝載天線400。柱狀輻射部件410在用于天線的裝載位置的天線桿部件404的部分408上滑動。圖4中示出天線400處于展開位置?？梢岳斫?，天線桿部件404可以有一固定的長度或者可有多個伸縮部分。
圖5是本發(fā)明的天線實(shí)施例的分解透視圖。螺紋接頭500提供了到蜂窩電話的機(jī)械和電連接。鎳鈦金屬絲，或者等價材料的金屬絲形成了鎳鈦桿502，其形成天線桿部件506的一部分。桿502具有絕緣套筒508。天線桿部件506的第二部分是金屬管(ferrule tube)504，其由具有(例如)鍍鉻或鍍其它合適金屬的不銹鋼形成。低端滑動接觸505和高端停止接觸510提供了允許天線桿部件506能夠伸縮的機(jī)構(gòu)。柱狀輻射部件512由黃銅材料或任何等價材料形成。柱狀輻射部件512容納(contain)環(huán)套514、絕緣體516和內(nèi)部接觸環(huán)套518，內(nèi)部接觸環(huán)套518由黃銅材料構(gòu)成。這種對部件514，516和519的組裝允許柱狀輻射部件512與天線桿部件506滑動接合。柱狀輻射部件512也容納負(fù)載線圈，在這個實(shí)施例中，負(fù)載線圈是單個平面線圈520。在這個實(shí)施例中，用是碳鋼的琴用鋼絲形成單個平面線圈520。柱狀輻射部件512也具有塑料外殼522，其覆蓋柱狀輻射部件512。
圖6是圖5中示出的天線處于裝載位置的截面圖。在這個裝載位置中，負(fù)載線圈520通過頂端停止接觸510和內(nèi)部接觸環(huán)套518電連接到天線桿部件506。圖7是單個負(fù)載線圈520的視圖。在公開的實(shí)施例中，負(fù)載線圈520具有第一末端700，其被焊接或者壓到(crimped)柱狀輻射部件512上。負(fù)載線圈520的第二末端702被焊接或者壓到內(nèi)部接觸環(huán)套518上。
圖8和9是負(fù)載線圈800的另一個實(shí)施例。在這個實(shí)施例中，負(fù)載線圈800形成右手螺旋，線圈節(jié)距為2毫米。由碳鋼琴用鋼絲形成線圈。在本發(fā)明的圖10中的天線的截面視圖中說明了負(fù)載線圈800。
圖11-12是對根據(jù)本發(fā)明的天線1100的更詳細(xì)的截面視圖。圖11說明處于裝載或收回位置的天線1100，而圖12說明處于伸出或展開位置的天線1100。在收回位置，如圖11所示，天線1100總長度大約為38毫米，而在展開位置中，天線總長度為62毫米。
因此，本發(fā)明滿足了現(xiàn)有技術(shù)的需要，提供了用在諸如蜂窩電話的電子設(shè)備上的伸縮天線，該天線被安裝在外部，并且其在伸出和收回位置中提供了基本上恒定的工作頻率。本發(fā)明的天線的優(yōu)點(diǎn)在于，在收回和伸出位置中都具有相同的匹配，從而消除了對切換匹配部件的需要。與螺旋單極天線相比，當(dāng)天線處于收回位置時，本發(fā)明的天線也改善了對RF接地條形蜂窩電話的帶寬。而且，當(dāng)用于金屬蛤殼型蜂窩電話中時，本發(fā)明的天線在收回和伸出位置中都具有很低的SAR。
本發(fā)明不限于所介紹的特定裝置，并且希望包括其它修改和應(yīng)用。在不背離在此涉及的發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對上面介紹的裝置進(jìn)行某些其它方面的改變。例如，本發(fā)明的天線可以容易地與發(fā)射和/或接收無線信號的任何類型的電子裝置一起使用。而且，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在收回和伸出位置中的天線的各種長度(作為使用的多個伸縮部分的功能)，并且實(shí)現(xiàn)了其它滑動機(jī)制以將天線桿部件連接到柱狀輻射部件，柱狀輻射部件如沒有位于天線桿部件內(nèi)的柱狀輻射部件。此外，負(fù)載線圈的其它結(jié)構(gòu)落在本發(fā)明的教導(dǎo)之內(nèi)，如負(fù)載線圈具有多于或少于在優(yōu)選實(shí)施例中說明的匝數(shù)以及除了螺旋之外的其它結(jié)構(gòu)。因此，希望將上面說明的主題認(rèn)為是說明性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種與具有外殼和至少一個處理模塊的電子設(shè)備一起使用的天線系統(tǒng)，其特征在于具有第一和第二末端的天線桿部件，第一末端機(jī)械連接到所述電子設(shè)備的外殼，并且電連接到所述電子設(shè)備中的處理模塊；輻射部件，其可與所述天線桿部件滑動接合，并且具有第一和第二末端；負(fù)載線圈，其被安裝在所述輻射部件的第二末端上，并且具有第一和第二末端，所述負(fù)載線圈的第一末端電連接到所述輻射部件的第二末端；所述輻射部件具有一裝載位置，該裝載位置由處于相對于所述天線桿部件的至少一部分的收回位置的所述輻射部件限定，使得所述負(fù)載線圈的第二末端電連接到所述天線桿部件的第二末端；和所述輻射部件具有一展開位置，該展開位置由處于相對所述天線桿部件的伸出位置的所述輻射部件限定，使得所述輻射部件的第一末端連接到所述天線桿部件的第二末端，從而所述負(fù)載線圈的第二末端斷開到所述天線桿部件的電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中所述天線桿部件具有伸縮結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述輻射部件具有基本上是柱狀的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述輻射部件基本上繞在所述天線桿部件周圍，并且可以在所述天線桿部件上伸縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，對所述負(fù)載線圈進(jìn)行配置，使得所述天線系統(tǒng)的工作頻率在所述輻射和天線桿部件的裝載和展開位置中基本上恒定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述負(fù)載線圈具有基本上是螺旋的結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述負(fù)載線圈具有基本上是平面的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，在所述裝載位置中，所述天線系統(tǒng)具有一電流通路，該電流通路通過所述處理模塊、通過所述天線桿部件的第一末端到第二末端、通過所述負(fù)載線圈的第一末端到第二末端，并且通過所述輻射部件的第二末端到第一末端，并且在所述展開位置中，所述天線系統(tǒng)具有一個電流通路，該電流通路通過所述天線桿部件的第一末端到第二末端，并且通過所述輻射部件的第一末端到第二末端。
9.一種天線設(shè)備，其特征在于電子設(shè)備，其具有一外殼和至少一個信號處理模塊；伸縮天線，其包括具有第一和第二末端的天線桿部件，所述天線桿部件的第一末端電連接到所述電子設(shè)備的外殼，并且電連接到所述電子設(shè)備中的處理模塊；包括輻射部件，其可與所述天線桿部件滑動接合，所述輻射部件具有第一和第二末端；且包括負(fù)載線圈組合，其具有安裝在所述輻射部件的第二末端上的負(fù)載線圈，所述負(fù)載線圈具有第一和第二末端，所述負(fù)載線圈的第一末端電連接到所述輻射部件的第二末端；所述伸縮天線具有一裝載位置，該裝載位置由處于在所述天線桿部件的至少一個部分上的收回位置的所述輻射部件限定，使得所述負(fù)載線圈的第二末端電連接到所述天線桿部件的第二末端；和所述輻射部件具有一個展開位置，該展開位置由處于相對所述天線桿部件的伸出位置的所述輻射部件限定，使得所述輻射部件的第一末端連接到所述天線桿部件的第二末端，從而所述負(fù)載線圈的第二末端斷開到所述天線桿部件的電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的天線系統(tǒng)，其中所述輻射部件具有基本上是柱狀的結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的天線系統(tǒng)，其中，對所述負(fù)載線圈進(jìn)行配置，使得所述天線系統(tǒng)的工作頻率在所述輻射和天線桿部件的裝載和展開位置中基本上恒定。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的天線系統(tǒng)，其中所述輻射部件具有基本上是螺旋的結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的天線系統(tǒng)，其中所述輻射部件具有基本上是平面結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的天線系統(tǒng)，其中，在所述裝載位置中，所述天線系統(tǒng)具有一電流通路，該電流通路通過所述處理模塊、通過所述天線桿部件的第一末端到第二末端、通過所述負(fù)載線圈的第二末端到第一末端，并且通過所述輻射部件的第二末端到第一末端，并且在所述展開位置中，所述天線系統(tǒng)具有一個電流通路，該電流通路通過所述天線桿部件的第一末端到第二末端，并且通過所述輻射部件的第一末端到第二末端。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的天線系統(tǒng)，其中，所述電子設(shè)備是蜂窩電話，且所述伸縮天線被安裝在所述蜂窩電話外部。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的天線系統(tǒng)，其中，所述電子設(shè)備是射頻接地金屬蛤殼型蜂窩電話，且所述天線被安裝在所述蜂窩電話外部。
17.一種天線系統(tǒng)，其特征在于至少第一和第二伸縮部分；連接到第一和第二伸縮部分的頂端和下端接頭部件；負(fù)載線圈組合；當(dāng)?shù)谝缓偷诙糠窒嗷サ叵鄬μ幱谏斐鑫恢脮r，所述下端接頭部件電連接第一和第二部分；和當(dāng)?shù)谝缓偷诙糠窒嗷サ靥幱谑栈匚恢脮r，所述下端接頭部件在第一和第二部分之間電連接所述負(fù)載線圈組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的天線系統(tǒng)，其中第一伸縮部分是具有第一和第二末端的天線桿部件；第二伸縮部分是可與所述天線桿部件滑動接合的輻射部件，所述輻射部件具有第一和第二末端；所述負(fù)載線圈組合具有安裝在所述輻射部件的第二末端上的負(fù)載線圈，所述負(fù)載線圈具有第一和第二末端，所述負(fù)載線圈的第一末端電連接到所述輻射部件的第二末端。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的天線系統(tǒng)，其中所述輻射部件具有一裝載位置，該裝載位置由處于相對于所述天線桿部件的至少一部分的收回位置的所述輻射部件限定，使得所述負(fù)載線圈的第二末端電連接到所述天線桿部件的第二末端；和所述輻射部件具有一展開位置，該展開位置由處于相對所述天線桿部件的伸出位置的所述輻射部件限定，使得所述輻射部件的第一末端連接到所述天線桿部件的第二末端，從而所述負(fù)載線圈的第二末端斷開到所述天線桿部件的電連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的天線系統(tǒng)，其中，所述負(fù)載線圈具有基本上是柱狀的結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的天線系統(tǒng)，其中，所述輻射部件基本上繞在所述天線桿部件的外部，并且可在所述天線桿部件上伸縮。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的天線系統(tǒng)，其中，對所述負(fù)載線圈進(jìn)行配置，使得所述天線系統(tǒng)的工作頻率在所述輻射和天線桿部件的裝載和展開位置中基本上恒定。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的天線系統(tǒng)，其中，所述負(fù)載線圈具有基本上是螺旋的結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求19的天線系統(tǒng)，其中，所述負(fù)載線圈具有基本上是平面的結(jié)構(gòu)。
25.根據(jù)權(quán)利要求19的天線系統(tǒng)，其中，在所述裝載位置中，所述天線系統(tǒng)具有一電流通路，該電流通路通過所述處理模塊、通過所述天線桿部件的第一末端到第二末端、通過所述負(fù)載線圈的第二末端到第一末端，并且通過所述輻射部件的第二末端到第一末端，并且在所述展開位置中，所述天線系統(tǒng)具有一個電流通路，該電流通路通過所述天線桿部件的第一末端到第二末端，并且通過所述輻射部件的第一末端到第二末端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有帶第一和第二末端(204，222)的天線桿部件(200)的伸縮天線(102)，第一末端(204)被安裝在蜂窩電話外殼(206)上并且電連接到蜂窩電話外殼(208)內(nèi)的處理模塊(210)。伸縮天線(102)也具有可與所述天線桿部件(200)滑動接合的輻射部件(202)。在收回或裝載位置中，天線桿部件(200)和柱狀輻射部件(202)的第一末端(204，212)基本上相鄰，且天線桿部件(200)和柱狀輻射部件(202)第二末端(222，216)也基本上相鄰。負(fù)載線圈具有固定連接到柱狀輻射部件(202)的第二末端(216)第一末端(218)，并且具有與天線桿部件(200)的第二末端(222)接合的第二末端(214)。當(dāng)天線(102)處于裝載位置時，負(fù)載線圈(214)與天線桿部件(200)接合，并且當(dāng)天線(102)處于展開位置時，斷開與天線桿部件(200)的連接。天線(102)在伸出和收回位置中，提供了基本上恒定的工作頻率。
文檔編號H01Q9/04GK1473374SQ01818305
公開日2004年2月4日 申請日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月10日
發(fā)明者陳立, 恩里科J·迪馬里奧, 埃里克·克倫茨, 羅杰·杰利科, 理查德·黃, 克倫茨, 黃, J 迪馬里奧, 杰利科, 陳 立 申請人:摩托羅拉公司