專利名稱：用于移動發(fā)射機和/或接收機設(shè)備的天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于具有單極或者偶極天線元件的移動發(fā)射機和/或接收機設(shè)備、特別是用于無線麥克風的手持發(fā)射機/接收機的天線。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)描述了一些用于移動發(fā)射機/接收機設(shè)備的不同天線概念。由于有限的可用能量(電池)總量，這些天線概念的目標是通過可能的最緊湊的天線、或者通過最優(yōu)地適用于整個單元的波形因數(shù)來最大化輻射效率。這類天線概念的例子是螺旋狀天線、反L形天線或者反F形天線以及偶極天線和單極天線。
偶極天線和單極天線通常形成偶極，其中天線的第一臂由電導體(例如，外殼和印刷電路板與移動發(fā)射機和/或接收機設(shè)備的握柄之間的連接片)(單極)，并且第二臂由虛擬電鏡像形成，該虛擬電鏡像具有與在一個電路板或多個電路板上的一個或者多個電基準面(例如，地平面)中的第一臂(單極天線的第一臂)相反的極性，其中這些電基準面也可以容納電子元件。例如，這些電路板可以一方面與握柄位于同一個軸上，并且另一方面可以垂直于外殼連接片，并且由此將單極天線的一個基本部件固定在適當位置上。在這種配置中，天線的饋送點位于握柄和在連接片內(nèi)的印刷電路板之間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是創(chuàng)建上述類型的具有提高的天線效率的天線。本發(fā)明保證可能的最大各向同性輻射分布以及在大帶寬上的良好調(diào)諧。本發(fā)明還最小化在用戶觸摸握柄時對天線參數(shù)的影響。
本發(fā)明提出這個目的可以通過提供一種用于移動發(fā)射機和/或接收機設(shè)備、特別是用于無線麥克風的手持發(fā)射機/接收機的天線來實現(xiàn)，其中該天線包括用于激勵單極或者偶極的單極天線元件或者偶極天線元件、以及用于激勵平行板線路模式的額外天線元件。
根據(jù)本發(fā)明的基本教導，具有偶極元件或者單極元件的天線的效率的決定性提高是通過使用傳播平行板線模式的激勵的額外天線元件來實現(xiàn)的。更佳地，額外天線元件包括兩個互相平行并且彼此相隔一段距離的導電元件、以及耦合元件。更佳地，有用信號饋送是經(jīng)由元件對的一端上的饋送點來提供的。更佳地，額外天線元件的兩個平行元件之間有導電連接，例如以隔離物的形式，兩個平行元件在遠離饋送點的一側(cè)分開一段近似等于正在饋送的信號的四分之一波長的距離。天線和饋送電子元件之間的調(diào)諧因此可以通過改變距饋送點的導電連接距離進行有利的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明提出有用信號的額外輻射可以通過將使兩個平行天線元件短路的導電連接放置在距饋送點的一段距離處來實現(xiàn)，因此將前向波和返回波在饋送點/耦合元件附近進行結(jié)構(gòu)上的疊加，并且由此產(chǎn)生高的場強。由于握柄和場源之間的空間分離，這個額外信號輻射僅受到由裝備了本發(fā)明教導的天線概念的移動發(fā)射機和/或接收機設(shè)備的用戶的手所造成的可忽略的干擾。
在一個特別實用和容易實現(xiàn)的優(yōu)選實施例中，額外天線元件的兩個印刷電路板元件包括具有至少一個金屬化覆蓋層的印刷電路板，該金屬化覆蓋層更佳地形成一個連續(xù)層。這些導電板中的至少一個可以由承載了用于發(fā)射機和/或接收機設(shè)備的組件的印刷電路板來形成。
作為這個具有兩個平行板或者印刷電路板的實施例的一種備選方案，額外天線元件可以包括外殼或者手持發(fā)射機/接收機的蓋板的導電組件，用于激勵平行板線模式，其實現(xiàn)這兩個平行電路板中至少一個的功能。
在另外一個優(yōu)選實施例中，這些電路板元件同時形成平行板線路的一部分和單極天線的一部分，這意味著存在兩個同時輻射的天線類型，額外天線元件的兩個元件可以表示單極天線元件的一部分，由此單極天線的臂以外殼和具有移動發(fā)射機和/或接收機設(shè)備組件的電路板之間的連接片、以及附到外殼上的導電握柄的形式實現(xiàn)，而相應的具有與第一臂相反極性的虛擬電鏡像由一個或者兩個具有至少一個金屬化層的印刷電路板形成。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，為了優(yōu)化天線的效率，本發(fā)明提出一種由于其表面形狀使得同時激勵單極模式或偶極模式和平行板線模式成為可能的耦合設(shè)備。
為了在用戶移動時增加抗干擾性，本發(fā)明提出，通過對單極或者偶極以及額外天線元件的電場進行受控地疊加以激勵平行板線模式，來有利地產(chǎn)生盡可能接近于各向同性輻射體的輻射特性。
本發(fā)明的前述和其它目的和優(yōu)點將通過下列描述顯現(xiàn)出來。在描述中，參考形成本文一部分的附圖，并且在這些附圖中通過圖解的方式表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。但是，這種實施例不一定表示本發(fā)明的全部范圍，并且因此參考權(quán)利要求以解釋本發(fā)明的范圍。


通過參考下列附圖，對本發(fā)明進行更加詳細地解釋，其中圖1表示如本發(fā)明提出的以用于無線麥克風的手持發(fā)射機/接收機的組件形式的天線的一個示例性實施例，其在天線附近的外殼沒有示出；圖2表示了圖1中說明的方案的側(cè)視圖，是具有同時產(chǎn)生的平行板線模式和天線的單極或者偶極場分布的示意性圖解；圖3表示了圖1中說明的天線在圖2中所示的ZX平面中的電場分布；圖4表示了圖1中說明的天線在圖2中所示的ZY平面中的電場分布；圖5表示了圖1中說明的天線的天線特性；圖6表示了圖1中說明的天線的調(diào)諧特性；
圖7表示了圖1中說明的天線在地平面中的電流分布；圖8表示了圖1中說明的天線在同時激勵平行板模式和單極模式期間的場分布；以及圖9表示了圖1中說明的天線在平行板線短路時的場分布。
具體實施例方式
如圖1所示，手持無線麥克風的底部10包括開放的或者暴露的底部端11和形成單極天線元件的一部分的相鄰導電握柄12。底部10和握柄12形成麥克風外殼的一部分。在底部端11中存在平行板線天線元件13，其在耦合元件18上被固定到圓柱形握柄12的封閉端表面12a上。在圖1中本發(fā)明提出的天線的實施例中，兩個印刷電路板14和15以平行的關(guān)系彼此分離開來。平行電路板14和15形成了在天線中除了單極天線元件之外使用的或者與單極天線同時使用的平行板線天線元件13。
印刷電路板14、15在遠離握柄12的一端通過管狀隔離物16、17以及在握柄12上通過耦合設(shè)備18彼此分離開來。如下所述，耦合設(shè)備18允許同時激勵單極場或模式、或者偶極場以及平行板線模式。更佳地，耦合設(shè)備18包括具有用于固定到印刷電路板14、15的相鄰立方塊的圓柱形底表面。
更佳地，印刷電路板14、15中每一個都具有以至少一層形式的基本上連續(xù)的金屬化層14a、15a(例如，GND或者地面層)。兩個隔離物16、17由導電材料制成，并且與金屬化層14a、15a相接觸。兩個金屬化層14a、15a由此在印刷電路板14、15的遠離握柄12的一端電連接。
除了借助于握柄12和平行板線天線元件13激勵單極場之外，在印刷電路板14、15之間通過將輻射的有用信號適當?shù)仞佀偷今詈显?8并且由此饋送到握柄12的端表面12a對平行板線模式進行激勵。這種平行板線模式的特點在于由圖2中利用位于印刷電路板14、15之間并且垂直于后者的箭頭所指示的電場分布圖。這種可傳播模式的電場從耦合設(shè)備18上的饋送點傳播到印刷電路板對14、15的遠離握柄的相對端。在本發(fā)明的一個實施例中，電路板14、15中的至少一個形成在手持發(fā)射機/接收機中使用的屏蔽板。
單極的電場分布圖在圖2中通過起始于握柄端并且終止于印刷電路板對14、15的曲線箭頭表示。利用除了單極之外還進行激勵的平行板線模式，通過圖1和圖2所示的天線系統(tǒng)，已經(jīng)在仿真中達到了好的耦合和通常高于90％的非常好的輻射效率。在圖3中說明了圖2的圖示平面中的電場分布，并且圖4中說明了在參考圓柱形握柄12的半徑平面中的電場分布，其中表示場線的箭頭的長度指示了相應的局部場強。
在圖5中示出了圖1和圖2中說明的天線陣的天線特性。在該圖中，電場在所有垂直于X軸的方向上均勻分布。在圖5所示的平面中，實現(xiàn)了完美的全向特性。通過約為3.4dB的低方向性來強調(diào)這個情況。在X軸的兩個方向上，場槽是可見的，但是它們是所不期望的，因為它們指向用戶的頭部。如圖7所示，這個電流分布在底平面或者地平面內(nèi)也顯示出非常均一，其伴隨有低SAR(特定吸收率)。
在圖1和圖2中說明的本發(fā)明提出的天線的示例性實施例中，印刷電路板14、15包括用于獲得和處理有用信號的電路組件(未示出)。如上所表明的，這兩個印刷電路板14、15彼此相隔一段距離。地平面14a和地平面15a通過兩個導電隔離物16、17電連接，由此這些隔離物表示平行板線的短路。這種短路導致在平行板線內(nèi)形成駐波，該駐波在隔離物16、17附近最小，并且在饋送/耦合元件附近最大。
由于本發(fā)明提出的前向波和反向波的結(jié)構(gòu)上的疊加，形成了使得上述單極輻射增強的強電場(圖3和圖4)。如該示例所示，寬帶調(diào)諧(圖6)的優(yōu)化可以通過改變隔離物16、17距饋送點的距離來實現(xiàn)。更佳地，在耦合設(shè)備18的塊和圓柱體之間存在一個縫隙，以便允許調(diào)諧優(yōu)化。有利地，由于場疊加的位置顯著地在握柄12之前，所以用戶在那個點處握住麥克風的手的影響是非常小的，因為特別地只影響到單極場。
圖8表示了當平行板線模式和單極模式利用在四分之一波長的距離處的短路進行激勵時通過圖1和2說明的天線設(shè)置獲得的場分布。通過比較，圖9僅示出了單極模式激勵時的場分布，這在現(xiàn)有技術(shù)中在沒有在圖1和圖2中說明的天線陣的基礎(chǔ)上利用以饋送點電平通過隔離物位置在輸入側(cè)的平行板線短路激勵平形板線模式時已經(jīng)觀察到了。
盡管已經(jīng)表示和描述了本發(fā)明目前所認為的優(yōu)選實施例，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然可以進行各種變化和修改而不脫離由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于移動發(fā)射機和/或接收機設(shè)備的天線，所述天線適合在用于無線麥克風的手持發(fā)射機/接收機中使用，所述天線包括激勵單極或者偶極的單極或者偶極天線元件(12)；以及激勵平行板線模式的額外天線元件(13)。
2.如權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于所述額外天線元件(13)包括兩個彼此平行且與彼此間隔一段距離的導電元件(14+14a，15+15a)。
3.如權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于它包括在所述元件對(14、15)一端的耦合元件(18)。
4.如權(quán)利要求3中所述的天線，其特征在于在所述額外天線元件(13)的所述兩個平行元件(14，15)之間提供導電連接(16，17)，所述導電連接在遠離饋送點一側(cè)的大約四分之一饋送信號波長的距離處，并且使得層(14a，15a)彼此電連接。
5.如權(quán)利要求4中所述的天線，其特征在于通過改變所述導電連接(16，17)距所述饋送點(18)的距離，天線和饋送電子元件間的調(diào)諧是可調(diào)的。
6.如權(quán)利要求4中所述的天線，其特征在于所述導電連接(16、17)使由所述兩個平行元件形成的平行板線短路，并且由于前向波和返回波在結(jié)構(gòu)上的疊加，在所述耦合元件(18)附近產(chǎn)生對額外信號輻射有利的高場強。
7.如權(quán)利要求2中所述的天線，其特征在于所述額外天線元件(13)的所述兩個元件(14，15)是兩個具有至少一個金屬化層(14a，15a)的印刷電路板。
8.如權(quán)利要求7中所述的天線，其特征在于所述金屬化層(14a，15a)是基本上連續(xù)的層。
9.如權(quán)利要求1中所述的天線，作為包括外殼的手持發(fā)射機/接收機的一個組件，其特征在于所述額外天線元件(13)的所述兩個元件中的至少一個包括所述外殼的導電組件。
10.如權(quán)利要求9中所述的天線，其特征在于所述額外天線元件(13)的所述兩個元件中的至少一個是單極天線元件的一部分，由此所述單極天線的第一臂通過在所述外殼和具有所述移動發(fā)射機和/或接收機設(shè)備的組件的電路卡之間的連接片、以及附到所述外殼上的導電握柄實現(xiàn)，而具有與所述第一臂相反極性的相應虛擬電鏡像由至少一個具有至少一個金屬化層的印刷電路板形成。
11.如權(quán)利要求1中所述的天線，作為包括屏蔽片的手持發(fā)射機/接收機的組件，其特征在于所述額外天線元件(13)的所述兩個元件中的至少一個包括所述屏蔽片。
12.如權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于提供一個由于其表面形狀使得同時激勵所述單極模式或者所述偶極模式與所述平行板線模式成為可能的耦合設(shè)備。
13.如權(quán)利要求12中所述的天線，其特征在于所述耦合設(shè)備是具有用于固定到所述印刷電路板的相鄰立方塊的圓柱形底表面。
14.如權(quán)利要求13中所述的天線，其特征在于所述方塊和所述圓柱形底表面之間留有空隙以優(yōu)化調(diào)諧。
15.如權(quán)利要求1中所述的天線，其特征在于通過對所述單極(12)或者偶極元件的電場以及對所述額外天線元件(13)的電場進行受控的疊加，產(chǎn)生盡可能接近于各向同性輻射體的輻射特性，以激勵平行板線模式。
全文摘要
一種用于移動發(fā)射機和/或接收機設(shè)備的天線，適合在用于無線麥克風的手持發(fā)射機/接收機中使用，該天線包括用于激勵單極或者偶極的單極或者偶極天線元件(12)，以及用于激勵平行板線模式的額外天線元件(13)。
文檔編號H01Q9/04GK1801531SQ200510053659
公開日2006年7月12日 申請日期2005年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者迪爾克·哈姆, 馬克·倫克海特 申請人:成功芯片有限公司