專利名稱：多線螺旋形天線以及便攜式無線電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多線纏繞的螺旋形天線，它主要用于諸如便攜式電話等移動無線電裝置。
近幾年來，諸如便攜式電話等移動電信已得到了飛速發(fā)展，結(jié)果，不僅想有使用地面站的便攜式電話系統(tǒng)，也想有使用衛(wèi)星的系統(tǒng)。同時，天線成為便攜式電話終端的重要裝置之一。
以下，將參考有關(guān)附圖來描述上述的常規(guī)四線螺旋形天線的一個例子。
圖9是示出常規(guī)的四線螺旋形天線的方框圖。在圖9中，201代表四線螺旋形天線的輻射部分，202代表3dB的混合電路，203代表輸入/輸出端。以下將描述具有此結(jié)構(gòu)的四線螺旋形天線的操作。
在使四線螺旋形天線201形成適當(dāng)?shù)某叽绮⒃谳斎?輸出端203處通過3dB的混合電路202饋電時，該天線呈現(xiàn)出具有

圖10所示圓錐形波束特性曲線的輻射圖。
然而，由于上述結(jié)構(gòu)的方向性總是向上的，所以如果把此天線設(shè)置到利用衛(wèi)星的便攜式電話，則因天線在備用期間是折疊起來的，方向性變?yōu)橄蛳?，從而不能接收到來自上方的無線電波。
針對常規(guī)技術(shù)的這個問題，本發(fā)明旨在提供一種多線螺旋形天線，該天線不僅在伸直時呈現(xiàn)出向上的方向性，而且在折疊時也表現(xiàn)為向上的方向性。
本發(fā)明旨在一種多線螺旋形天線，該天線包括天線輻射部分，它包括以螺旋形纏繞的n個元件；以及相位控制裝置，該裝置把一信號饋送到n個元件，每個元件的相位都按照n個元件的排列順序延遲360°/n或?qū)?60°/n。
本發(fā)明還旨在一種多線螺旋形天線，該天線包括天線輻射部分，它包括以螺旋形纏繞的四個元件；兩條饋線，它們連到天線輻射部分且具有基本上相同的電氣長度；包括四個端子的3dB混合電路；以及兩個端接電路，其中3dB混合電路四個端子中位于一側(cè)的兩個端子連到兩條饋線，3dB混合電路四個端子中位于另一側(cè)的兩個端子連到一開關(guān)，此開關(guān)切換與信號輸入/輸出部分的連接狀態(tài)，用于把此開關(guān)連到3dB混合電路四個端子中兩個端子的兩個連接電路分別連到端接電路，其中在隨著開關(guān)的換向而使信號輸入/輸出部分與3dB混合電路兩個端子中的任一個導(dǎo)通時，由連到不導(dǎo)通端子的一個端接電路來端接不導(dǎo)通的一個端子。
由依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可利用一開關(guān)而使天線的方向性在向上方向和向下方向之間切換。因此，在把天線裝到便攜式無線電終端時，可使天線的方向性總是向上，而與天線伸直還是折疊無關(guān)。
圖1是依據(jù)本發(fā)明一個較佳實施例的四線螺旋形天線的示意圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明一個較佳實施例的四線螺旋形天線的電路圖；圖3是依據(jù)此較佳實施例的四線螺旋形天線的結(jié)構(gòu)圖；圖4和5是示出把信號饋送到依據(jù)此較佳實施例的四線螺旋形天線的方法的圖；圖6是示出依據(jù)此較佳實施例的四線螺旋形天線的輻射圖的圖；圖7是依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的八線螺旋形天線的相位控制電路的電路圖；圖8是示出把依據(jù)此較佳實施例的四線螺旋形天線裝到衛(wèi)星便攜式電話后伸直和折疊時的圖；圖9是常規(guī)四線螺旋形天線的方框圖；以及圖10是示出常規(guī)四線螺旋形天線的輻射圖的圖。
以下，將參考有關(guān)附圖相對于較佳實施例來描述本發(fā)明。
圖1是依據(jù)本發(fā)明一個較佳實施例的四線螺旋形天線的簡要電路圖，圖2具體地示出了四線螺旋形天線。在圖1和2中，101代表四線螺旋形天線的輻射部分，102代表3dB混合電路，103代表一開關(guān)，104代表輸入/輸出端，105代表開關(guān)103的控制端。
106a和106b代表在開關(guān)103的一個端子導(dǎo)通時以50Ω端接另一個不導(dǎo)通端子的電路。107代表饋線，108、109、111a和111b代表3dB混合電路102的輸入/輸出端，112a和112b代表開關(guān)103的連接端，113代表開關(guān)103的公共端子。190代表一電路，其中的兩個端子連到兩條饋線107，從這兩個端子中的一個端子分出兩個輸出端，從這兩個端子中的另一個端子分出另外兩個輸出端。螺旋形天線的四根線分別連到四個輸出端。支路上的信號相位相互偏離180度。
現(xiàn)在將描述端接電路106a的電路結(jié)構(gòu)。121a代表隔直電容器，122a代表電阻器，123a代表二極管，124a和125a代表控制端。隔直電容器121a連接在3dB混合電路102的一個端子111a和開關(guān)103的連接端112a之間。端接電路106a如下所述。
電阻器122a和二極管123a連接在控制端124a和125a之間，控制端124a連接在隔直電容器121a和開關(guān)103的連接端112a之間。
與端接電路106a相同，在電路106b中，隔直電容器121b連接在3dB混合電路102的端子111b和開關(guān)103的連接端112b之間，二極管123b和電阻器122b的串聯(lián)電路連到開關(guān)103的連接端112b。此外，相互串聯(lián)的二極管123b和電阻器122b連接在兩個控制端124b和125b之間。
接著，將描述依據(jù)以上較佳實施例的四線螺旋形天線的電路結(jié)構(gòu)。四線螺旋形天線的輻射部分101通過電路100連到具有相同電氣長度的兩條饋線107(108,109)，饋線107連到3dB混合電路102的端子108、109,3dB混合電路102的端子111a通過電路106a連到開關(guān)103的連接端112a,3dB混合電路102的端子111b通過電路106b連到開關(guān)103的連接端112b。此外，開關(guān)103的公共端子113連到輸入/輸出端104。
圖3示出依據(jù)此較佳實施例的四線螺旋形天線的輻射部分的結(jié)構(gòu)。在圖3中，131代表中空樹脂圓柱體，132代表金屬的天線元件。四個金屬元件以相等的螺距和相等的間隔以螺旋形纏繞在樹脂圓柱體131上。例如，相對于尺寸來說，纏繞直徑為大約0.1波長，纏繞螺距為大約0.5波長。此外，例如把聚四氟乙烯用作中空圓柱體131，把銅絲用作天線元件132。
現(xiàn)在，將參考圖1到5來描述具有上述結(jié)構(gòu)的四線螺旋形天線的操作。
首先，參考圖3到5來描述四線螺旋形天線的操作。
依據(jù)此較佳實施例的四線螺旋形天線101的輻射特性曲線是一圓錐形波束特性曲線，其方向依據(jù)饋送信號的相位而變化?？紤]如圖4所示的坐標(biāo)軸，當(dāng)端子108處饋送信號的相位相對于端子109處饋送信號的相位延遲90度時，方向性朝向圖6中實線所表示的方向+7。同時，當(dāng)端子109處饋送信號的相位相對于端子108處饋送信號的相位延遲90度時，方向性朝向圖6中虛線所表示的方向-z。于是，通過切換端子108和109的饋送信號的相位，可控制方向性的方向。
在利用3dB混合電路102來切換有關(guān)輸入端時對所提供電流的相位實現(xiàn)這種切換。
現(xiàn)在，將描述依據(jù)較佳實施例的電路的操作。
開關(guān)103響應(yīng)于控制端105處的控制電壓把連接端112a和112b切換到與公共端子113導(dǎo)通。例如，當(dāng)控制端105處的電壓處于高電平時，公共端子113和連接端112a相互導(dǎo)通，而當(dāng)控制端105處的電壓處于低電平時，公共端子113和連接端112b相互導(dǎo)通。
現(xiàn)在，考慮控制端105、124b和125a處的電壓處于高電平而控制端124a和125b處的電壓處于低電平的情況。在此情況下，開關(guān)103使公共端子113和連接端112a相互導(dǎo)通。例如，為了發(fā)射，通過端子111a把輸入/輸出端104處輸入的信號提供給3dB混合電路102。結(jié)果，如圖5所示，端子109處輸出的相位相對于端子108處輸出的相位滯后90度。因此，獲得如圖6中虛線所表示的天線輻射特性曲線。此外，由于在該階段二極管123a截止而二極管123b導(dǎo)通，所以3dB混合電路102的端子111b端接在電阻器122b處。當(dāng)電阻器122b具有50Ω時，端子111b為50Ω端接。
相反，控制端105、124b和125a處的電壓處于低電平，而控制端124a和125b處的電壓處于高電平時，開關(guān)103使公共端子113與連接端112b相互導(dǎo)通。因此，通過端子111b把輸入/輸出端104處輸入的信號提供給3dB混合電路102。結(jié)果，如圖4所示，端子108處輸出的相位相對于端子109處輸出的相位滯后90發(fā)。因此，獲得圖6實線所表示的天線輻射特性曲線。由于在此階段二極管123a導(dǎo)通而二極管123b截止，所以3dB混合電路102的端子111a端接在電阻器122a處。當(dāng)電阻器122a具有50Ω時，端子111a為50Ω端接。
這樣，雖然開關(guān)的換向使3dB混合電路102的端子111a和111b中的一個端子不傳送信號，所以這個端子與端接電阻器端接。
如上所述，依據(jù)此較佳實施例，把開關(guān)設(shè)置在把信號饋送到四線螺旋形天線的3dB混合電路前，因此，可在方向+z和方向-z之間切換天線輻射圖的方向性。此外，由于在切換時不傳送從3dB混合電路接收到的信號的端子被端接，所以此操作更穩(wěn)定。
在以折攏的方式把依據(jù)此較佳實施例的四線螺旋形天線101裝到如圖8所示的衛(wèi)星便攜式電話133的情況下，由于輻射圖的方向性在天線101伸直和折疊時切換，所以天線總是可以接收到來自上方的無線電波。在此情況下，可把機(jī)械開關(guān)191置于天線101底部周圍的支撐點(diǎn)附近，從而在操縱天線101時，可把控制信號從此開關(guān)發(fā)送到控制端105，且開關(guān)103相應(yīng)地?fù)Q向。
如上所述，在把開關(guān)置于四線螺旋形天線的饋送電路前時，可在向上方向和向下方向切換天線輻射圖的方向性。此外，在把依據(jù)此較佳實施例的四線螺旋形天線101裝到衛(wèi)星便攜式電話時，可依據(jù)天線伸直還是折疊來切換天線輻射圖的方向性，以把天線輻射圖的方向性總是指向向上方向。此外，在切換時，由于不傳送從3dB混合電路接收到的信號的端子被端接，所以操作變得更穩(wěn)定。
雖然上述較佳實施例要求用聚四氟乙烯來制成中空樹脂圓柱體131，但這不是限制。作為替代，還可用諸如聚丙烯等其它樹脂來制成圓柱體。此外，雖然以上描述了把銅絲用作天線元件132，但即使把金屬元件直接印制或電鍍在中空樹脂圓柱體131上，仍可得到同樣的效果。
本發(fā)明可纏繞的線的數(shù)目不限于四根。還可纏繞八根線，在此情況下，相位控制電路可如圖7所示。尤其是，可用一個3dB混合電路、兩個45度相位分配器以及兩個開關(guān)來形成相位控制電路。
權(quán)利要求
1．一種多線螺旋形天線，其特征在于包括天線輻射部分，它包括以螺旋形纏繞的n個元件；以及相位控制裝置，它把信號饋送到所述n個元件，每個元件的相位按照所述n個元件的排列順序延遲360°/n或?qū)?60°/n。
2．如權(quán)利要求1所述的多線螺旋形天線，其特征在于設(shè)置n/2條饋線，每條所述饋線包括兩個端子，用于輸出相位相差1 80度的信號，所述端子連到所述n個元件，所述饋送信號被加到所述n/2根電源線。
3．一種多線螺旋形天線，其特征在于包括天線輻射部分，它包括以螺旋形纏繞的四個元件；兩條饋線，它們連到所述天線輻射部分并具有基本上相同的電線長度；包括四個端子的3dB混合電路；以及兩個端接電路，其中所述3dB混合電路的所述四個端子中位于一側(cè)的兩個端子連到所述兩根饋線，所述3dB混合電路的所述四個端子中位于另一側(cè)的兩個端子連到一開關(guān)，所述開關(guān)切換與信號輸入/輸出部分的連接狀態(tài)，用于把所述開關(guān)連到所述3dB混合電路中所述四個端子中的兩個端子的兩個連接電路分別連到端接電路，以及當(dāng)隨著所述開關(guān)換向而使所述信號輸入/輸出部分與所述3dB混合電路兩個端子中的任一個導(dǎo)通時，由連到所述端子中不導(dǎo)通端子的一個所述端接電路來端接所述不導(dǎo)通端子。
4．如權(quán)利要求3所述的多線螺旋形天線，其特征在于所述兩個端接電路的每一個至少包括二極管和端接電阻器的串聯(lián)電路；以及兩個控制端，它們都置于所述串聯(lián)電路的兩個末端部分。
5．一種便攜式無線電終端，其特征在于包括如權(quán)利要求1或2所述的所述多線螺旋形天線；以及無線電裝置，所述多線纏繞的螺旋形天線以折攏方式裝到其上，其中所述開關(guān)依據(jù)所述多線纏繞的螺旋形天線的狀態(tài)來換向。
6．如權(quán)利要求5所述的便攜式無線電裝置，其特征在于它裝有置于所述多線纏繞的螺旋形天線底部的機(jī)械開關(guān)，當(dāng)所述天線折疊以及與所述機(jī)械開關(guān)部分接觸時，所述機(jī)械開關(guān)接通或斷開。
全文摘要
一種多線螺旋形天線包括具有以螺旋形纏繞的n個元件的天線輻射部分以及把信號饋送到n個元件的相位控制部分,每個元件的相位都按照n個元件的排列順序延遲360°/n或?qū)?60°/n。
文檔編號H01Q3/26GK1233084SQ99101388
公開日1999年10月27日 申請日期1999年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月23日
發(fā)明者松吉后滿, 小川晃一, 中村弘幸, 高橋憲一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社