CN1132458A - 多组件天线及其方法 - Google Patents
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Abstract
一个无线电通讯装置包括一个第一壳体部分(101)及一个第二壳体部分(103)。该第二壳体部分位于第一壳体部分上,可在拉伸状态及折叠状态间移动。第二壳体部分在打开状态时从第一壳体部分上向外伸出。一个天线(107)位于第二壳体部分内,该天线包括一个具有第一调谐特性的第一部件以及一个具有第二调谐特性的第二部件。天线的一个部件在无线电话折叠时被调谐最佳特性,天线的另一部件在天线拉伸时被调谐至最佳特性。
Description
本发明涉及用于通信装置的天线。
无线电通信装置包括一个与天线相连的发射器和/或接收器,该天线用于发射和/或检测射频信号。该装置可包括一个传声器,用于为发射器输入声音信号,或一个扬声器,用于输出接收器接收到的信号。这种无线电通信装置的例子包括单向无线电,双向无线电,无线电话,个人通信装置及其它各种设备。这些无线电通信设备一般都有一种备用形式和一种主动通信形式,备用形式下该装置被折叠以利于存放,主动通信形式下天线可被拉伸以优化性能。
对于无线电话及双向无线电单元而言,显然在备用形式下这些装置最好体积较小以利于存放及携带。例如,用户希望无线电话在备用形式下小到可以放进一件衬衣或茄克的口袋中。在主动通信形式下,则希望该装置足够长以使扬声器能靠近用户耳朵,传声器能靠近用户嘴巴,而天线远离人体。天线最好能远离人体,因为用户身体是一个地极,从而干扰射频信号的接收。使天线远离用户身体的一种特别有效的方法就是使用时把天线从装置的主体上拉出。有了这种可以折叠用于存放及可以拉伸用于主动通信的天线,在一个易于存放的装置中就可提供一个最优的主动操作的天线。
这种可重新配置的通信装置遇到的一个困难在于提供备用方式下的高性能天线。例如,人们知道无线电话在备用方式下接收寻呼信号,电子邮件以及传呼警告信号。但是该装置的本体,包括本体内的内部电路,在存放状态下一般在天线有效近场内,这样导致混乱,降低天线的性能,从而不利于备用方式下信号的接收。
带有多位天线的无线电通信装置的例子是一个包括本体和盖的无线电话,其中盖上装有一副天线。盖闭合时,将盖住该无线电话的键盘,提供了一个袖珍外壳。盖打开时,该盖式天线与用户所持的电话本体分离开来。尽管这种盖式天线在盖打开时性能很好,但在折叠备用方式下,无线电话本体与闭合的盖较近,从而干扰了天线的工作。
据此,希望能提供一种天线***,在主动通信方式下通信装置被拉伸时及在备用工作方式下通信装置被折叠时均有高性能的特征。
图1为在拉伸或打开状态,无线电话外壳结构的正面视图;
图2为图1中的无线电话在折叠或闭合状态,外壳结构的正面视图;
图3为正面壳体,射频(RF)印刷电路板,逻辑印刷电路板以及背面壳体(均为图1中无线电话)的分解视图;
图4为图1中无线电话的内部的部分视图以及一个无线电收发信机;
图5为盖体部分及盖式天线的部分分解视图;
图6为一无线电话的侧视图,图解显示了盖打开及闭合状态下盖式天线的有效近场;
图7为多组件盖式天线的俯视图;
图8为多组件盖式天线的另一实施例的俯视图;
图9为多组件盖式天线的另一实施例的俯视图;
图10为多组件盖式天线的另一个实施例的俯视图;
图11为盖拉开时,盖式天线107的回波损耗与频率的关系曲线图,以及
图12为盖如图2中折叠时,盖式天线107的回波损耗/频率曲线图。
一个无线电通信装置包括位于第一壳体部分的射频线路。第二壳体部分可转动地支持于第一壳体部分上,在拉伸状态与折叠状态之间变动。在打开位置,第二壳体部分从第一壳体部分向外伸出。天线位于第二壳体部分,包括一个第一组件和一个第二组件,前者具有第一调谐特性,后者具有第二调谐特性。无线电话折叠时,调谐该第二天线组件到优选的特性,而天线被拉伸时,调谐该第一天线到优选的特性。
依据本发明的天线***是如图1所示无线电话100,包括一个盖,其在下面的发明尤其有用。而本发明对其它装置同样有用,如单向和双向无线电,个人通信装置或任何其它带有无线的无线电通信装置。因此,这里所用“装置”一词指所有这类设备及它们的等同设备。
无线电话100如图1所示。该无线电话包括一个壳体102,壳体102包括一个第一壳体部分101及第二壳体部分103。在图示的实施例中,第一壳体部分101为无线电话本体而第二壳体部分103为一个可转动的与第一壳体部分相连的盖。第二壳体部分103可在主动通信方式期间的拉伸状态(如图1所示)及备用方式的闭合状态(如图2所示)之间绕轴转动。
第一外壳部分101包括一个背面外壳部分104(图3)以及一个正面外壳部分105,它们互连构成了一个能容纳电子线路的内部空间,所述电子线路包括逻辑印刷电路板314及RF电路板315。键盘106位于外壳部分106的正面,这样与键盘相连的按键109(只标出了一部分)可由用户手工操作而接入。手动操作按键109可接通泡状开关321(只有一部分被标出)。
第二外壳部分103包括一个天线107,这里指盖式天线,是一个带有位杆天线110的分集天线。盖式天线107位于前盖壳体部分111(图5)与后盖壳体部分112(图1中阴影所示)之间。前盖壳体部分111及后盖壳体部分112一般为板型部件,由合适的绝缘材料制成,如有机聚合物。后盖壳体部分112包括一个凹槽419,用来嵌入盖式天线107以及前盖壳体部分111。当盖完全装配好时,盖式天线107夹在这些盖壳部分之间。用胶粘剂或紧固件把前盖壳部分111与后盖壳部分112连接上,盖壳部分即装配好了。
当第二外壳部分103如图1中所示打开时盖式天线107即处于拉伸位置。当第二外壳部分103闭合时(如图2),盖式天线107即处于折叠或缩进位置。第二外壳部分103(图2)为一个盖,闭合时至少部分盖住键盘106,该盖也可稍长从而盖住所有按键。第二外壳部分103闭合时可盖住按键109以防止对其操作。另外,第二外壳部分闭合时使无线电话处于备用方式。
图3和4中对收发信机线路515作了一般示例。该收发信机线路515在RF电路板315(图3)上,可用任何合适的常规收发信机实现。该收发信机线路515由常规的装置装配到RF电路板315上。RF电路板315及逻辑印刷电路板314通过任何合适的装置安装于正面和背面壳体部分101及105之间。无线电话100中的该线路包括一个传声器(未在图上标出)以及位于第一壳体部分101内的接收器(未在图上标出)。
收发信机线路515(图4)与一个弹性连接器516相连,而弹性连接器则连接到一个柔型导体或传输线517。传输线517延伸进入一个铰链组件518,其中包括一个铰链接合519。
参考图1,铰链组件518提供了第二壳体部分103与第一壳体部分101之间的连接。该铰链组件可采用任何合适的结构,如美国专利申请系列号08/148,718公开的铰链部件,该专利申请由Tanya Ruch等人在1993年11月8日申请,这里用作对比文件。
盖式天线107(图7)与传输线517相连。该盖式天线包括一个第一部件640以及一个第二部件647,两者均嵌入绝缘体625中。绝缘体625的背面有胶粘剂(未示出),用于把绝缘体625连至后盖壳体部分112(图5)。
正如这里所采用的,一个部件是调谐到某一特定频率的一个或多个导体。第一部件640包括偶极臂648和649,两者被调至频率相同。第二部件647包括部件643,它调谐到与偶极臂648和649不同,故它是一个第二部件。
偶极臂648(图7)与649采用两个合适的薄条导体制成,如铜,铜合金,铝合金等,并嵌入绝缘体625中。偶极臂648及649位于第二壳体部分103的纵向中心轴A1的相对两侧。传输线517通过一个阻抗变换器627与偶极臂648及649相连。该阻抗变换器包括第一、第二及第三变换部分623,628及624。第一变换部分623在接续处630与传输线517相连。第三变换部分624接续处631与偶极臂649相连,在接续处632与偶极臂648相连。阻抗变换器627提供了偶极臂648,649与传输线517之间的阻抗匹配。偶极臂648包括一个强电流部分641以及一个通常正交拉伸的折叠部分633。偶极臂649同样包括一个强电流部分642及一个通常正交拉伸的折叠部件634。
开口533与每个折叠部分633及634分离,用来接收各自的磁体(未在图上标出)。这些磁体驱动第一壳体部分101中的舌簧开关(未在图上标出),使无线电话100在备用方式与主动通信方式之间变化。因为舌簧开关及磁体不构成下面发明的一部分,故这里将不对它们作更详细描述。
盖式天线107(图7)包括一个第二部件647,它包括嵌入绝缘体625中的部分643。部分643采用合适的薄导体制成,如铜,铜合金,铝,铝合金或类似导体。偶极臂648及649的强电流部分641,642与部分643紧电感耦合,这样第二部件647为一无源天线组件。尾部644及645从643部分相对的两端向外蛇形伸出。第二部件647调谐到与偶极臂648及649不同的频率。
盖式天线107在打开位置有一个有效近场区A(图6),在闭合或折叠位置有一个有效近场区B。本领域熟练技术人员知道该有效近场区或空间的介电常数对天线的性能有影响,因此,在有某种介电常数的近场调谐到某一频率的天线将不会在具有另一介电常数的近场中被调谐。在打开位置下,近场区的介电常数达到或接近1,因为它主要为空气。由于第一壳体部分101以及那里线路的存在,闭合位置下近场区的介电常数与空气中的介电常数差别很大。这样,在第二壳体部分103处于打开位置时可准确调谐至收发信机信号频率的天线,当第二壳体部分闭合时将不能准确调谐,因此,在闭合位置下性能将会下降。
当盖打开且有效近场内主要为空气时,偶极臂648(图7)及649被调谐至无收发信机线路515的工作频率(如图11和12所示为800MHz)。在图11中表示为在800MHz处的回波损耗的峰值。第二部件647的回波损耗峰值在900MHz处。当盖闭合且无线电话100的第一壳体部分101基本处于盖式天线107的有效近场内时,第二部件被调谐至收发信机线路515的工作频率。在图12中表示为当盖闭合时,第二部件647的回波损耗峰值在800MHz处。第二壳体部分103闭合时,第一部件640的回波损耗峰值在700MHz处。没有调谐至收发信机线路515工作频率的部件的存在并不影响收发信机的性能,因为该工作频率范围之外的信号被收发信机滤掉了。两个部件分别调谐在闭合及打开两种位置状态,从而保证了在第二防护件103打开(拉伸)及闭合(折叠)时,天线都被调至主要的优选的频率,即无线电收发机的工作频率。
由此可以看出,盖式天线107是一个薄型偶极子天线,夹在前盖壳体部分111(图5)及后盖壳体部分112之间,构成一个薄盖。偶极臂648及649的强电流部分641(图7)和642,即为盖式天线的强电流部分。天线的性能由于装有偶极臂648及649的强电流部分641及642而得到提高。图1中,偶极臂648及649在拉伸状态下远离铰链组件518。另外,在所示的实施例中,天线为半波天线,但也可以为四分之一波长天线或任何整数倍波长天线。
根据另一实施例的盖式天线750如图8所示。阻抗变换器727把第一部件749连至传输线517。该变换器包括一单个变换部分724,为图7所示三个变换部分的可替换部分。图8显示了一个1.5GHz的天线。
盖式天线750包括一个第一部件749,该部件包括位于中心轴A1相对两则的偶极臂751及752。偶极臂751包括强电流部分741及折叠部分733,偶极臂752包括强电流部分742及折叠部分734。板738及739从折叠部分733及734上延伸出去。这些板容性加载与偶极臂从而缩短该偶极臂的长度。
该盖式天线还包括第二部件748,该部件包括从结合部分753上延伸出来的板736及737。板737及736与偶极臂751及752上的板739紧容性耦合。第二部件748为一无源天线,当第二壳体部分103闭合时该部件被调谐至收发信机线路515的工作频率。当第一壳体部分101不在盖式天线750的有效近场内时,偶极臂751及752被调谐至收发信机的工作频率。
天线部件由合适的薄型导电材料制成,如铜,铜合金,铝,铝合金或类似材料,并嵌入绝缘体625中。图1中,第二壳体部分103处于打开位置时,这些偶极臂被调谐至收发信机线路515的工作频率。图2中,当第二壳体部分打开时,第一部件749被调谐至收发信机线路515的工作频率。当第二壳体部分103闭合时,第二部件748被调谐至收发信机线路515的工作频率。虽然这里图示的部件是与工作频率为1.5GHZ的收发信机一起使用,但本领域的技术人员应能明白,天线可以通过改变自身长度和/或形状以调谐到其它频率。
另一种盖式天线860如图9所示。天线860包括第一天线部件859及第二天线部件858。第一天线部件859包括偶极臂861及862,其是,且位于纵向轴A1的相对两侧的第一部件的两个部分。第二天线部件858包括位于纵向轴A1的相对两侧的第二部件偶极天线臂863及864。部件偶极臂861及862通过导体865及866与第二部件偶极臂863及864相连。
天线部件由合适的薄型导电材料制成,如铜,铜合金,铝,铝合金或类似材料,并嵌入绝缘体625中。图1中,当第二壳体部分103打开时,第一部件859偶极臂861及862被调谐至收发信机线路515的工作频率。图2中,第二壳体部分103闭合时,第二部件858偶极臂863及864被调谐至收发信机线路515的工作频率。
另一种盖式天线970如图10所示。盖式天线970包括第一天线部件969及第二天线部件968。第一天线部件包括偶极臂971及972,是位于纵向轴A1的相对两侧的第一部部分,这些臂通过阻抗变换器627与传输线517相连。第二天线部件968包括部件偶极臂973及974,位于纵向轴A1的相对两侧。导体975及976分别连接臂974及973,并分别在接续处632及631处与偶极臂971及972相连。导体976与975相交叉但不连接。
天线部件969及968由合适的薄型导电材料制成,如铜,铜合金,铝,铝合金或类似材料,并嵌入绝缘体625中。图1中,当第二壳体部分103拉出时,偶极臂971及972被调谐至收发信机线路515的工作频率。图2中,当第二壳体部分闭合时,偶极臂973及974被调谐至收发信机线路515的工作频率。通过交叉导体975与976,***的阻抗相应于图9中盖式天线860的阻抗将发生变化。
盖式天线860(图9),970(图10)的相连部件与盖式天线107(图7),750(图8)的感性和容性耦合部件有同样的效用。由未调谐至收发信机线路515(图4)工作频率的部件检测到的信号通过收发信机的滤波被减弱。调谐至工作频率的天线部件将检测到所需信号。这样,当第二壳体部分103被拉出或折叠时,盖式天线860及970均如所希望的那样工作。
盖式天线107(图7)及750(图8)的部件最好紧耦合以使第二壳体部分103闭合时,从第二部件647(图7)与748(图8)到偶极臂648(图7),649及741(图8),742的能量传输达到最大。另外,本领域技术人员认识到,无论是盖式天线970的交叉导体975,976(图10),还是盖式天线860的非交叉导体865,866(图9),都可被选择用来使第一天线部件与第二天线部件之间的相互干扰最小。
这样看来。这里公开的用于可移动壳体部分的天线,在拉出或折叠状态时均能调谐至收发信机线路的频率。这样,天线在两种状态下均被调谐至最优性能。通过这样调谐天线,天线性能的提高将促进带天线的通信装置的整体性能的提高。
Claims (8)
1.一个无线电通信装置,包括:
一个第一壳体部分(101);
位于第一壳体部分内的射频线路(515);
一个第二壳体部分(103),可移动地位于第一壳体部分上,在拉伸位置及折叠位置间移动,在拉伸位置,第二壳体部分从第一壳体部分向外伸出;以及
一个位于第二壳体部分的天线(107,750,860,970),该天线包括具有第一调谐特性的第一部件(640,749,859,969)以及具有第二调谐特性的第二部件(647,748,858,968),其中,当第二壳体部分处于折叠状态时,该第二部件被调谐至最佳特性,当第二壳体部分处于拉伸状态时,第一部件被调谐至最佳特性。
2.如权利要求1中所述的无线电通信装置,其中第一部件至少包括一个第一平板(739),第二部件至少包括一个第二平板,其中至少一个的第一平板与至少一个的第二平板容性耦合。
3.如权利要求1中所述的无线电通信装置,其中第二壳体部分有一纵向轴(A1),第一部件包括第一(861,971)及第二(862,972)部分,第二部件包括第一(863,973)及第二(864,974)部分,其中第一部件的第一部分与第二部件的第一部分位于纵向轴的一侧,第一部件的第二部分与第二部件的第二部分位于纵向轴的另一侧。
4.如权利要求3中所述的无线电通信装置,其中第一部件的第一部分(861)与第一部件的第二部分(863)耦合在一起,第一部件的第二部分(862)与第二部件的第二部分(864)耦合在一起。
5.如权利要求3中所述的无线电通信装置,其中第一部件的第一部分(971)与第二部件的第二部分(974)相连,第一部件的第二部分(972)与第二部件的第一部分(973)相连。
6.如权利要求1中所述的无线电通信装置,其中第二壳体部分为一个包括前(111)及反(112)壳体部分的盖(103),天线则夹于前后壳体部分之间。
7.如权利要求6所述的无线电通信装置,其中该无线电通信装置为一无线电话(100)。
8.如权利要求7所述的无线电通信装置,其中第一壳体部分包括一个键盘(106)。且盖(103)在折叠状态下至少盖住了键盘的一部分。
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