專利名稱：便攜式設(shè)備的天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜式設(shè)備的天線裝置，特別是手提式電話機(jī)用的天線裝置。
移動(dòng)式電話機(jī)的天線可以分為兩種主要類別，即四分之一波長(zhǎng)天線和半波長(zhǎng)天線，盡管在某種場(chǎng)合還會(huì)有在這兩種波長(zhǎng)之間和之外的類型。
四分之一波長(zhǎng)天線的特征是其有效輻射部分的長(zhǎng)度是波長(zhǎng)的四分之一(在900NHz時(shí)，這部分長(zhǎng)度約為8cm);
其饋入連接阻抗低，這就使其能直接連接到電話機(jī)的50Ω阻抗的輸入端，而無(wú)需阻抗變換;
因其長(zhǎng)度短，故一個(gè)900MHz電話用戶將不考慮其干擾;
其功能取決于(它所在的)接地面(groundplane)情況。
半波長(zhǎng)天線特征是其有效輻射部分的長(zhǎng)度是波長(zhǎng)的一半(在900NHz時(shí)，這部分長(zhǎng)度約為16cm);
其饋入連接阻抗高，這就需要進(jìn)行阻抗變換才能連接到電話機(jī)的50Ω輸入端;
因其具有包括連接器在內(nèi)的一個(gè)18-20cm總長(zhǎng)度，故它不適用于小電話機(jī);
它的功能不依賴于它所在的接地面的情況。
在以下的說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，所談到的半波長(zhǎng)天線和四分之一波長(zhǎng)天線分別指的是實(shí)際上具有上述特征的天線。
在利用依賴于接地面情況的四分之一波長(zhǎng)天線時(shí)的一個(gè)缺點(diǎn)是在手提式電話機(jī)中提供的接地面在大多數(shù)情況下在從天線饋入點(diǎn)算起的徑向上小于一個(gè)波長(zhǎng)。其結(jié)果是，接地面就變成共振，因而必須調(diào)節(jié)天線以期最佳性能。另外，接地面特性的變化(因而使該天線性能改變)取決于以下情況，即電話機(jī)是否自由放置，電話機(jī)(接地面)是否手持，使用者是否正出汗，電話機(jī)是否移至耳朵上等等。
事實(shí)上，對(duì)于一個(gè)使用了四分之一波長(zhǎng)天線的手提電話機(jī)來(lái)說(shuō)，另一個(gè)缺點(diǎn)是其長(zhǎng)度短，這就使得天線在送話狀態(tài)時(shí)，在使用者的頭部所產(chǎn)生的一個(gè)實(shí)存的角扇區(qū)內(nèi)受到嚴(yán)重屏蔽。
雖有上述缺點(diǎn)，但常用的手提式電話機(jī)天線是四分之一波長(zhǎng)天線，這是因?yàn)樾枰环N小型天線作為手提式電話的天線。最近，已經(jīng)出現(xiàn)了一種裝備具有可拉伸的半波長(zhǎng)天線的手提式電話機(jī)。從手持使用的觀點(diǎn)的角度來(lái)看，這是一種可接收的方案，這是因?yàn)樵诨乜s狀態(tài)天線需要一個(gè)小的空間。在這種情況下的問題是在回縮狀態(tài)天線功能如此之差以致于它可能難以接收一個(gè)輸入呼叫。
另一種公知的移動(dòng)式電話機(jī)利用一個(gè)更為顯著小巧的四分之一波長(zhǎng)螺旋天線作為接收輸入呼叫的天線和一個(gè)在呼叫狀態(tài)可拉伸的半波天線的組合結(jié)構(gòu)。然而，因螺旋天線的接地面依賴性和又因在同一時(shí)刻只能連接一個(gè)天線和螺旋天線與半波天線之間的轉(zhuǎn)換的復(fù)雜化，所以這種裝置不令人滿意。而且，螺旋天線具有的效率要比諸如桿狀天線更低的效率。
利用本發(fā)明的天線裝置可以克服上述所有的缺點(diǎn)。
這種用于便攜式設(shè)備的新型天線利用一個(gè)安置在所說(shuō)便攜式設(shè)備主體外的半波長(zhǎng)型螺旋天線、一個(gè)可拉伸的半波天線以及一個(gè)阻抗變換器組合應(yīng)用。因此，該天線功能不需要接地面。另外，由于半波長(zhǎng)天線的足夠長(zhǎng)度，顯著地減小了使用者的頭部屏蔽天線的問題。此外，由于螺旋天線和半波長(zhǎng)天線可以利用相同的阻抗變換器，所以可進(jìn)行非常簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換，在使用時(shí)，由于阻抗不同甚至可以并聯(lián)連接到螺旋天線上。因此，根據(jù)本發(fā)明，只需要一個(gè)非常簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置可以通過(guò)天線的拉伸和回縮進(jìn)行操作。
在回縮狀態(tài)(參看圖3a)，半波長(zhǎng)天線對(duì)阻抗變換器的耦合既不是電性(galvanical)的也不是電容性的。在這種狀態(tài)下，天線功能只由螺旋形天線構(gòu)成，它被恒定地耦合到阻抗變換器。在可能的耦合狀態(tài)中，在回縮狀態(tài)中的低端被轉(zhuǎn)換成具有高阻抗的高端，這就減小了影響。
在被延伸的狀態(tài)中，螺旋天線和半波長(zhǎng)天線被并聯(lián)連接到阻抗變換器。由于半波長(zhǎng)天線阻抗與螺旋天線的阻抗相比較是小的，故在該狀態(tài)的天線功能基本上與半波長(zhǎng)天線相同。
因此，所述的裝置滿足其天線尺寸的要求，并考慮該電話機(jī)是一手持電話機(jī)、在呼叫位置處的天線性能、以及在半波天線處于其回縮狀態(tài)時(shí)該電話機(jī)的輸入呼叫的接通性。
要獲得上述的具有在諸如半波長(zhǎng)天線和螺旋天線/阻抗變換器之間、或者在螺旋天線/半波天線和阻抗變換器之間的射頻信號(hào)的電耦合或非電耦合特性是可能的。
以下將參考附圖以兩個(gè)實(shí)施例的形式描述本發(fā)明，其中;


圖1是根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的一個(gè)實(shí)施例圖。
圖2表示圖1的天線裝置的分離部件圖。
圖3a表示圖1天線裝置的轉(zhuǎn)換裝置范例的詳細(xì)圖。
圖3b、3c是圖1天線裝置的阻抗變換器范例的兩個(gè)詳細(xì)圖。
圖4b、4a表示根據(jù)本發(fā)明的天線裝置中包含的螺旋天線，半波長(zhǎng)天線以及阻抗變換器之間提供耦合的另一種方法。
根據(jù)如圖1、2、3a、3b所示優(yōu)選實(shí)施例，天線裝置由三個(gè)主要部件構(gòu)成。
第一個(gè)是半波長(zhǎng)天線1(桿狀天線)，該天線設(shè)有一個(gè)絕緣3其低端2裸露，便于電耦合，其高端固定在由絕緣材料制成的高端部件4上。半波長(zhǎng)天線1和高端部分4一起構(gòu)成天線桿，最好在其絕緣的高端提供一個(gè)旋鈕5。
第二個(gè)是半波長(zhǎng)型的螺旋天線6，它模制在由保護(hù)性絕緣材料制成的殼7中，在其低端具有由導(dǎo)電材料制成的固定套管12。套管12與螺旋天線6的低端以機(jī)械和電氣方式耦合，而且它還包含一個(gè)彈性接觸件13。天線桿1設(shè)置成可移動(dòng)地通過(guò)螺旋天線6、殼7、套管12和接觸件13。
上述部件基本以天線桿的中央縱軸對(duì)稱地設(shè)置。
第三個(gè)是阻抗變換器8，它由諸如安裝在電路板11上的電感元件9，與受環(huán)境所調(diào)節(jié)的電容構(gòu)成。阻抗變換器配備有聯(lián)接到電話機(jī)的收發(fā)部分的同軸電纜14，還配備有通過(guò)連接回路10至套管12的電耦合，套管12也是手提式電話機(jī)15的、用于天線裝置的一個(gè)聯(lián)接裝置。尤其是，保護(hù)絕緣管16附加在套管12的下邊，當(dāng)通過(guò)套管12回縮時(shí)，天線桿移動(dòng)到管16中。
在半波長(zhǎng)天線和螺旋天線/阻抗變換器之間，或者在螺旋天線/半波長(zhǎng)天線阻抗變器之間的射頻信號(hào)的任意組合中進(jìn)行非電耦合也是可能的，在這種情況下，天線裝置的性能可以基本保持不變。
根據(jù)圖4a所示的例子，在內(nèi)聯(lián)到螺旋天線的套管12和設(shè)置在電路板11上的阻抗變換器之間獲得一個(gè)耦合，這是借助于一個(gè)導(dǎo)電的、柔性薄片45獲得的，而薄片45與套管12的低部緊密相連，所說(shuō)的低部配備一個(gè)薄絕緣層47。在這種情況下的耦合是容性的，而且對(duì)應(yīng)的電容量分別與絕緣層47的厚度成反比、與該層的介電常數(shù)成正比以及與限定套管12和聚性薄片的較低部分的相鄰區(qū)域的一個(gè)區(qū)域成正比。所希望的耦合電容通過(guò)上述參數(shù)的適當(dāng)選擇而獲得。在等效電路圖中，按照上述情況產(chǎn)生的電容器由46表示，套管12由方框42表示，而至阻抗變換器的連接則由點(diǎn)43表示。
在移動(dòng)式電話機(jī)產(chǎn)生發(fā)送和接收但無(wú)呼叫正在進(jìn)行時(shí)，在這種情況下，天線桿完全回縮，以使其較高的非導(dǎo)電部分4定位于螺旋天線之內(nèi)。當(dāng)半波長(zhǎng)天線從螺旋天線6中進(jìn)行電分離而且實(shí)際上是容性分離時(shí)，則是電容影響總的天線功能。
在呼叫期間，或者在另外考慮有關(guān)天線功能時(shí)，將半波長(zhǎng)天線拉伸出來(lái)，其較低部分2通過(guò)與螺旋天線6并聯(lián)的接觸件13可電性的或容性地耦合到阻抗變換器8上。因半波長(zhǎng)天線1的阻抗比螺旋天線6的阻抗低，故在這種情況下的天線功能基本與單獨(dú)的一個(gè)半波長(zhǎng)天線相同。
因此，半波長(zhǎng)天線1的耦合及去耦合是分別由天線桿1的拉伸和回縮實(shí)現(xiàn)的。半波天線的較低部分2是由接觸件13和套管12的止動(dòng)而使天線桿的拉伸受到限制。接觸件13也用作天線桿在其拉伸狀態(tài)的一個(gè)機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)，而其回縮運(yùn)動(dòng)則由諸如旋鈕5或絕緣管16的一個(gè)底部限定。
根據(jù)圖4b所示的范例，通過(guò)提供半波長(zhǎng)天線1的較低端2與一個(gè)薄的絕緣層40一起，可以在處于其拉伸狀態(tài)的半波長(zhǎng)天線1與套管12之間獲得一個(gè)耦合。在半波長(zhǎng)天線1和套管12之間這種情況下的耦合是容性的。對(duì)應(yīng)的電容分別反比于絕緣層40的厚度而正比于該層的介電常數(shù)和限定套管12及較低部2的相鄰區(qū)域的一個(gè)區(qū)域。由于高電容值對(duì)這種耦合是希望的，據(jù)此可以選擇參數(shù)。在等效電路圖中，按照上述情況產(chǎn)生的電容器由41表示，套管12由方框42表示，螺旋天線和半波天線分別由符號(hào)6和1表示，而與阻抗變換器的連接由點(diǎn)43表示。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)送和/或接收無(wú)線信號(hào)的便攜式設(shè)備的天線裝置，所說(shuō)天線裝置包括有一個(gè)實(shí)際具有半波長(zhǎng)天線特征的螺旋天線(6)、一個(gè)半波長(zhǎng)天線(1)、和一個(gè)阻抗變換器(8)，所說(shuō)螺旋天線(6)、半波長(zhǎng)天線(1)和阻抗變換器(8)以至少兩種不同工作天線功能的不同組合進(jìn)行相互連接，其特征在于所說(shuō)螺旋天線(6)可單獨(dú)地耦合到所說(shuō)阻抗變換器(8)，或者所說(shuō)螺旋天線(6)與所說(shuō)半波長(zhǎng)天線(1)并聯(lián)連接地耦合到所說(shuō)阻抗變換器(8)，以便形成兩種不同的工作天線功能。
2.按照權(quán)利要求1的天線裝置，其特征在于，所說(shuō)天線裝置裝備有轉(zhuǎn)換裝置(2、12、13)，它們使所說(shuō)阻抗變換器(8)與半波長(zhǎng)線(1)和螺旋天線(6)的并聯(lián)連接進(jìn)行電耦合，或與所說(shuō)半波天線(1)脫離耦合。
3.按照權(quán)利要求1的天線裝置，其特征在于，所說(shuō)天線裝置配備有轉(zhuǎn)換裝置(2、12)，它們使所說(shuō)阻抗變換器(8)與半波天線(1)和螺旋天線(6)的并聯(lián)連接進(jìn)行電容性耦合，或與所說(shuō)半波長(zhǎng)天線(1)脫離耦合。
4.按照權(quán)利要求1-3中任何一個(gè)權(quán)利要求的天線裝置，其特征在于，螺旋天線(6)或半波長(zhǎng)天線(1)的特性主要按對(duì)天線性能的不同要求使用。
5.按照權(quán)利要求2或3的天線裝置，其特征在于，所說(shuō)半波天線(1)是可拉伸的和可回縮的。
6.按照權(quán)利要求5的天線裝置，其特征在于，所說(shuō)半波天線(1)是套疊地拉伸和可回縮的。
7.按照權(quán)利要求2、3或5的天線裝置，其特征在于，所說(shuō)半波天線(1)配備有轉(zhuǎn)換裝置(2、12、13)，在拉伸狀態(tài)時(shí)，該轉(zhuǎn)換裝置可工作于耦合所說(shuō)半波長(zhǎng)天線(1)，而在回縮狀態(tài)時(shí)，該轉(zhuǎn)換裝置可工作于脫離耦合半波長(zhǎng)天線(1)。
8.按照權(quán)利要求7的天線裝置，其特征在于，所說(shuō)轉(zhuǎn)換裝置(2、12、13)也作為半波長(zhǎng)天線(1)在其拉伸狀態(tài)的機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)。
9.按照權(quán)利要求7或8的天線裝置，其特征在于，所說(shuō)轉(zhuǎn)換裝置包括有半波長(zhǎng)天線的較低部件(2)，耦合到螺旋天線(6)和阻抗變換器(8)的套管12，以及在電耦狀態(tài)時(shí)與較低部件(2)和套管(12)相互連接的接觸件(13)。
全文摘要
本發(fā)明的天線裝置用于發(fā)送和/或接收無(wú)線信號(hào)的便攜式設(shè)備。所說(shuō)天線裝置包括實(shí)際具有半波天線特性的螺旋天線(6)、半波天線(1)和阻抗變換器(8)。所說(shuō)螺旋天線(6)、半波天線(1)以及阻抗變換器(8)相互連接，以使螺旋天線(6)單獨(dú)耦合到阻抗變換器(8)，或使螺旋天線(6)與半波天線(1)并聯(lián)到所說(shuō)阻抗變換器(8)，以形成兩種不同的工作天線功能。
文檔編號(hào)H01Q9/30GK1086633SQ9311955
公開日1994年5月11日 申請(qǐng)日期1993年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月29日
發(fā)明者沃爾夫·山德爾 申請(qǐng)人:奧根公司