CN1114966C - 用于便携式无线电设备的天线装置 - Google Patents

Abstract

这里公开的是一种用于便携式无线电设备的天线装置，它有一个带金属包层的元件，该元件与导电板通过绝缘部件而相对设置。

Description

用于便携式无线电设备的天线装置

技术领域

本发明涉及用于便携式无线电设备的一种天线装置，尤其是，一种用于小型便携式无线电设备的天线装置。

背景技术

近年来，提高移动终端设备的功能及小型化的技术得到了惊人的发展。然而，与其它电路技术或设备技术相比，增强移动终端设备的主元件--天线装置的特性并使其小型化，却很难。这是对整个移动终端实现小型化的一个障碍。目前最小的一种移动终端设备--寻呼机通常附在人体上。因此，即便是在与人体相接触时，仍需要天线具有高增益。由此，许多寻呼机使用了是一种磁场型天线的环形天线，这种天线即便是在与人体接触时，其天线增益也不会降低。

但是，由于环形天线的增益变换与环的孔径面积成比例，所以当需要小型化的寻呼机时，获得与较大的寻呼机相等的增益所需的环孔径面积是非常困难的。并且，对于小型化的寻呼机，环形天线与其它部分间的距离变短。因此，存在另一个问题，即环形天线的增益常常会降低，这是由于其有可能受到附近的金属部件的影响。

日本专利申请JP 7-3211688(1995)，题目为“无线电装置的内置天线(Built-in Antenna for Radio Unit)”，及JP61-123303(1986)，题目为“小型化无线电装置的天线(Antenna for Miniature Radio Unit)”公开了一种技术，即使用电池包封元件或电池本身使作为移动终端设备的便携式无线电设备的天线装置最小化。前者是在电池包封元件中的电池连接部件的部分被用作环行天线。另一方面，后者是将便携式无线电设备中的无线电元件内的封闭罩用作接地板，以及用于反馈电池包封元件中的电源的一个电池是一种天线元件，其中所述的电池包封部分受到保护，使之不受无线电元件的影响。

本案申请人向中国专利局提出的在先申请971262667中公开了一种用于寻呼机的小型天线装置，该天线装置利用寻呼机电池盖内安装的金属层作为天线装置的部件，该金属层的平板电池盖构成谐振天线装置。

上述公开的天线的目的在于通过利用用于元件封闭部分的空间来减小尺寸。然而，由于近年来对移动终端设备或便携式无线电设备的需求的迅速增加，所以这种技术不再能满足更进一步的需求--有关其小型化及增强其特性。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于便携式无线电设备的一种天线装置，它可满足更进一步的需求，以便对各种便携式无线电设备进行最小化及实现其特性的增强。

根据本发明，一种用于便携式无线电设备的天线装置包括：一种具有金属包层的电池，可将其安置为与导电板通过一个绝缘部件而相对，所述电池的金属包层近似圆柱形。

例如，用于便携式无线电设备的天线装置具有一个有着圆柱形金属包层的电池，可将它安置为与导电板(通常是一个金属板)通过一个绝缘部件而相对。可通过使用塑料罩而使该天线装置减轻，且该天线装置可被用于更小型化的便携式无线电设备。其电池包封元件(元件罩)通常是由放置在该罩附近的导电板和绝缘部件组成。将电源馈送到便携式无线电设备的所述电池与上述绝缘层相连。由于如此安置该电池，所以导电板和该电池的作用如同一个天线元件(发射元件)。

换句话说，在这种便携式无线电设备中，可将天线同时地与在电池包封元件内的所述电池一起封闭起来，而省去天线安装部分。这样，可非常容易地实现装置的小型化。同样，绝缘部件在依据所述绝缘常数而交换及调整所述操作频率(谐振频率)中是有用的。由于导电板和所述电池间的绝缘部件的布局而导致的工作频率的降低，加强了天线装置的小型化。

附图说明

以下，将依据所述附图，对本发明进行更详细的说明，其中：

图1A是显示了根据本发明第一最佳实施例的一个用于便携式无线电设备的天线装置的断面透视图，

图1B是沿着图1A中的线A1-A2切开的剖面图，

图2是显示了根据本发明第二最佳实施例的用于便携式无线电设备的一个天线装置的剖面图，

图3是显示了根据本发明第三最佳实施例的用于便携式无线电设备的一个天线装置的剖面图，

图4是显示了根据本发明第四最佳实施例的用于便携式无线电设备的一天线装置的剖面图，

图5A是显示了根据本发明第五最佳实施例的用于便携式无线电设备的一天线装置的断面透视图，

图5B是显示了沿图5A中的线B1-B2切开的剖面图，以及

图6是显示了对根据本发明的用于便携式无线电设备的天线装置所占体积的天线增益带宽的图。

具体实施方式

接下来，将对照附图对本发明进行说明。

图1A和1B是显示了根据本发明第一实施例的结构示图。图1A是一个断面透视图，而图1B是在某种情况下，沿着图1A中的线A1-A2切开的剖面图，其中的情况是指电池2同时被封闭入图1A和1B中，以及元件盖与罩1相连以保护电池2免被拆除。

假定一个寻呼机是用于图1A和1B中的实施例的一个便携式无线电设备。这也同样适用于第二实施例及其它实施例。罩1分离出一个主封闭部分和一个元件封闭部分，所述主封闭部分封闭了一个包含无线电元件的主电路，所述元件封闭部分封闭了干电池(以下简称电池)2，并且罩1封闭了这些电路。电池2具有近似于圆柱的形状，且包有使其与正电极绝缘的金属包层。同时，如电池2，也可使用方柱形的单元。以挡板的方向沿着罩1及元件封闭部分的部件(边墙)，将一个金属板5固定在元件封闭部分的底部，其中所述金属板5是一个其长度约等于电池2的长度的导电板。将用来支撑电池2的绝缘部件3安置在金属板5的底部。换句话说，将作为导电板的具有金属包层的电池2安置为与金属板通过绝缘部件3相对。同时，将绝缘部件3构造为具有如此的形状，以致能尽可能地减小绝缘部件3和电池2之间的空间，且将绝缘部件3构造为能尽可能地发挥其绝缘效力。在这种结构中，因为电池2是圆柱形的，所以绝缘部件3与电池2接触的部分也被构造为具有一个凹面的弧线。

在最接近罩1且邻近电池2的一端的位置(元件封闭部分的一侧)，用作为导电部件的电极终端4构成罩1的一部分。电池2的表面管(金属包层)通常被薄绝缘体(绝缘材料)如油漆涂层所覆盖，且电池2的所述金属包层是在高频下用容抗与所述电极终端高频耦合。金属板5与电极终端4在无线电元件和天线装置之间构成了一个连接界面。

在图1A和1B的这种结构中，金属板5与连接到电极终端4的电池2的柱形部分(金属包层部分)构成一个谐振电路，该电路在谐振频率时起到一个天线的作用。天线的谐振频率是随绝缘部件3的绝缘常数及金属板5与电池2间的间隙即绝缘部件3的厚度等等而变化的。例如，当绝缘部件3的绝缘常数提高时，谐振频率降低，从而天线装置可被缩小到同一频率。同时，在这种结构中，对于谐振频率，其很难受到邻近的金属片的影响。因此，也存在一个优点，即可相对自由地选择天线的位置。同样，通过改变金属板5的形状，也可改变天线的发射定向特性，因此得到了一种所需的天线特性。

在图1的第一实施例的天线中，将仅用做元件封闭部分的部分当作是天线的一部分。另外，将电池2本身当作天线的一部分。所以，可增加天线与整个便携式无线电设备的体积比。结果，可增强天线的效果或增益。同样，可将天线的空间减小到一定程度，使其主体不太能被看到。因此，存在一种结果，即可生产出更小的便携式无线电设备。可通过将绝缘部件3填充到非工作区而进一步地增强这种影响。

图2是一个显示了根据本发明第二实施例的剖面图。

将图1B中的金属板5换为金属条6，在第二实施例中的天线装置是由这种仅与罩1的底面相连的金属条构成。金属条6的长度可近似等于金属板5的长度。这种结构可被看作具有电池2及金属条6的绝缘条天线，其中电池2的作用是一个接地元件(接地导体)，金属条6的作用是一个发射元件。可通过用屏蔽板等覆盖电池2的外部和罩1的一部分，并将金属板等连接到电池2以扩大接地导体，从而使天线进一步具有更高的增益。同样，可通过改变金属条6的尺寸(图2中的宽度)或位置(移动到图2中的右侧或左侧)来控制发射定向特性。例如，通过变窄金属条的宽度，并将其放置到元件封闭部分的角上，可降低其谐振频率。

图3是显示了根据本发明第三实施例的剖面图。

将图1B中的金属板5换为印制线路板7，第三实施例中的天线装置是由这种与罩1的底面相连接的印制线路板构成，该印刷线路板中安装有数个用于无线电元件的部件。通过无线电元件5中的印制线路板7的导体表面几乎覆盖了罩1的底面，它在元件封闭部分中被安置为仅位于绝缘部件3和罩1之间。在这种结构中，存在一种结果，即由于天线导体可直接地与在无线电元件使用的印制电路板7相连，所以可降低在天线装置和无线电元件间的耦合损耗。同样，也存在一种结果，即可更精确地及更便宜地生产出天线导体。同时，在作为天线导体的印制电路板7的导体表面，可形成各种图形例如螺线形、螺旋形等。

图4是显示了根据本发明第四实施例的剖面图。

在第四实施例中的天线装置是由将金属箔9加到图2的结构中而构成的。可通过将金属箔9安置在某处而使其位于最稳定的位置，其中的某处是指电池2与绝缘部件3相接触的部分。同样，金属箔9也与电极终端4相连。在金属箔9和电池2的包层间的很大区域内，所述金属箔可稳定地形成大的容抗。这种结构对于减轻因为电池2的形状分布而使天线特性发生的变化是尤其有效的。同样，由于金属箔9直接与电极终端4相连，使在天线装置和无线电元件之间的高频耦合由容性耦合转变为直接耦合。因此，它们之间的耦合提供了一个低损耗，且变得稳定。

图5A和5B是显示了根据本发明第五实施例的结构示意图。图5A是断面透视图，图5B是在装入电池2的情况下，沿着图5A中的线B1-B2切开的剖面图。同时，在图5A和5B中，元件盖与罩1相连接，以保护电池2免于被拆除。

通过连接终端11和12，将图2内的第二实施例中的电池2和金属条6相连，在第五实施例中的天线装置就是由这种结构组成的。与金属条6相连的金属板的连接终端11被安置在靠近电池2一端的表面的地方。通过在穿过绝缘部件3的时候，使用连接终端11和12而使电池2的金属包层与金属条6相连，就形成了一个环形天线。与图2中的第二实施例相似，该环行天线和无线电元件间的连接是由电极终端4和金属条6给出的。

图6是一个显示了对于根据本发明的便携式无线电设备，其天线装置所占的体积的天线增益带宽的示图。

如图所示，天线增益(dB)×天线装置的带宽(Hz)是和天线所占的体积(立方米)成比例。

如上所述，在第一和第五实施例中的天线装置仅使用其一部分作为天线，其中所述部分仅被当作元件封闭部分(罩)使用。这样，专用于天线装置的部分(体积)就不是必需的了。另外，在便携式无线电设备中占用了相当大体积的元件封闭部分内的电池2本身也被用做天线元件。因此，可获得大的占用体积。从而，可实现本发明所提供的效果即小型化及增强其特性，而不用关心天线装置的尺寸。

本发明的有益效果：

如上所述，在根据本发明的用于便携式无线电设备的天线装置中，将具有金属包层的单元安置为通过绝缘部件与导电板相对，使元件封闭部分的一部分装入单元，甚至是单元本身也可被用作天线装置。结果，用于便携式无线电设备的天线装置的尺寸被限制在元件封闭部分。在便携式无线电设备的设计中，可实现其小型化及增强其特性而不用考虑天线的尺寸。

同样，当提供给这个天线装置一个接地板以屏蔽相应的部分时，与此相反，与传统的环形天线相比，该天线增益很可能会增加。这样，金属屏蔽层通常被用来防止相应电路的高频噪声。因此，这里也存在一种结果，即可增强设计便携式无线电设备的自由度。

虽然对本发明的说明是就特定的实施例来实现及清楚地公开的，但是所附加的权利要求并不仅限于此，而应被解释为包含有本领域技术人员可能作出的所有经修改及替换的结构，这种结构明显地落入本文所做的阐述中的基本讲授内容中。

Claims (10)

1.一种用于便携式无线电设备的天线装置，包括：

一个带有金属包层的电池，将该电池安置为通过一个绝缘部件与导电板相对，所述电池的金属包层是近似于圆柱形的。

2.根据权利要求1的一种用于便携式无线电设备的天线装置，其特征在于：

将所述导电板安置在所述便携式无线电设备的电池封闭部分的一个面上。

3.根据权利要求1的一种用于便携式无线电设备的天线装置，其特征在于：

所述电池的金属包层和上述导电板构成一绝缘条天线的幅射元件。

4.根据权利要求1的一种用于便携式无线电设备的天线装置，其特征在于：

所述单元的所述金属包层与便携式无线电设备的一个无线信号输入端高频耦合。

5.根据权利要求1的一种用于便携式无线电设备的天线装置，其特征在于：

所述导电板是沿所述电池的轴向延伸的金属条。

6.根据权利要求1的一种用于便携式无线电设备的天线装置，其特征在于：

所述导电板是一个印刷线路板。

7.根据权利要求1的一种用于便携式无线电设备的天线装置，其特征在于：

所述印刷线路板有几个安装于该印刷线路板上的用于无线电元件的部件。

8.根据权利要求1的一种用于便携式无线电设备的天线装置，进一步包括：

将一个金属箔安置在所述电池和所述导电板之间，该金属箔直接与便携式无线电设备的无线电元件相连。

9.根据权利要求1的一种用于便携式无线电设备的天线装置，其特征在于：

所述电池是在某个位置与所述导电板相连，该位置靠近所述电池的一个端面，及另一个端面，以形成一个环形天线。

10.根据权利要求9的一种用于便携式无线电设备的天线装置，其特征在于：

所述电池的所述金属包层和所述导电板都与所述便携式无线电设备的无线电元件高频耦合。

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