CN1060289C - 便携式设备的天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的天线装置用于发送和/或接收无线信号的便携式设备。所说天线装置包括实际具有半波天线特性的螺旋天线(6)、半波天线(1)和阻抗变换器(8)。所说螺旋天线(6)、半波天线(1)以及阻抗变换器(8)相互连接，以使螺旋天线(6)单独耦合到阻抗变换器(8)，或使螺旋天线(6)与半波天线(1)并联连接到所说阻抗变换器(8)，以形成两种不同的工作天线功能。

Description

便携式设备的天线装置
本发明涉及便携式设备的天线装置，特别是手提式电话机用的天线装置。
移动式电话机的天线可以分为两种主要类别，即四分之一波长天线和半波长天线，尽管在某种场合还会有在这两种波长之间和之外的类型。
四分之一波长天线的特征是：
其有效辐射部分的长度是波长的四分之一(在900MHz时，这部分长度约为8cm)；
其馈入连接阻抗低，这就使其能直接连接到电话机的50Ω阻抗的输入端，而无需阻抗变换；
因其长度短，故一个900MHz电话用户将不考虑其干扰；
其功能取决于(它所在的)接地面情况。
半波长天线特征是：
其有效辐射部分的长度是波长的一半(在900MHz时，这部分长度约为16cm)；
其馈入连接阻抗高，这就需要进行阻抗变换才能连接到电话机的50Ω输入端；
因其具有包括连接器在内的一个18—20cm总长度，故它不适用于小电话机；
它的功能不依赖于它所在的接地面的情况。
在以下的说明书和权利要求书中，所谈到的半波长天线和四分之一波长天线分别指的是实际上具有上述特征的天线。
在利用依赖于接地面情况的四分之一波长天线时的一个缺点是：在手提式电话机中提供的接地面在大多数情况下在从天线馈入点算起的径向上小于一个波长。其结果是，接地面就变成共振，因而必须调节天线以期最佳性能。另外，接地面特性的变化(因而使该天线性能改变)取决于以下情况，即电话机是否自由放置，电话机(接地面)是否手持，使用者是否正出汗，电话机是否移至耳朵上等等。
事实上，对于一个使用了四分之一波长天线的手提电话机来说，另一个缺点是其长度短，这就使得天线在送话状态时，在使用者的头部所产生的一个实存的角扇区内受到严重屏蔽。
虽有上述缺点，但常用的手提式电话机天线是四分之一波长天线，这是因为需要一种小型天线作为手提式电话的天线。最近，已经出现了一种装备具有可拉伸的半波长天线的手提式电话机。从手持使用的观点的角度来看，这是一种可接受的方案，这是因为在回缩状态天线需要一个小的空间。在这种情况下的问题是在回缩状态天线功能如此之差以致于它可能难以接收一个输入呼叫。
另一种公知的移动式电话机利用一个更为显著小巧的四分之一波长螺旋天线作为接收输入呼叫的天线和一个在呼叫状态可拉伸的半波天线的组合结构。然而，由于螺旋天线对于接地面的依赖性，又由于在同一时刻只能连接一个天线，还由于螺旋天线与半波天线之间的转换的复杂化，所以这种装置不令人满意。况且，螺旋天线的效率要比诸如杆状天线的效率低得多。
欧洲专利EP 0467822A2公开了一种收发两用的CT2无绳电话机，它包含一个1／4波长拉杆式天线，所述的天线具有拉杆部分和螺旋部分，螺旋部分设在天线杆的一端。所述的天线杆可动地通过机壳上的一个开口而安装在机壳上。所述的天线具有拉伸状态和回缩状态。当天线杆处于回缩状态时，一个电气开关将天线螺旋线圈连接到所述的电话机的电路上。当天线杆处于回缩状态时，电气开关将天线杆连接到电路上。
采用本发明的天线装置可以克服上述所有的缺点。
根据本发明，这里提供一种天线装置，用于便携式蜂窝电话机，所述的天线装置包括：
一个螺旋线圈，它实际上具有半波长的天线特征；和一个辐射器，具有半波长，它通过所述的螺旋线圈可在纵向上移动，并且可在收缩位置与拉伸位置之间移动，以便起到两种不同天线功能的作用，
所述的螺旋线圈的天线可导电地直接耦连到一个阻抗变换器上，
所述的辐射器借助于一个转换开关装置而使所述的辐射器移动操作从而使所述的辐射器处于连通状态和断接状态，以便在所述的杆状辐射器移动到其拉伸位置时可使该杆状辐射器和所述的螺旋线圈导电地直接与所述的阻抗变换器并联连接，借此，所述的杆状辐射器通过所述的螺旋线圈，而在所述的杆状辐射器从所述的拉伸位置移动到所述的收缩位置时，所述的杆状辐射器导到断接状态。
这种用于便携式设备的新型天线利用了设置在便携式设备主体之外的半波长型螺旋天线、一个可拉伸的半波天线以及一个阻抗主换器三者的组合，可使天线不需要接地面。另外，由于半波长天线足够的长度，因而显著地减小了使用者的头部屏蔽天线的问题。再由于螺旋天线和半波长天线可以利用相同的阻抗变换器，所以可进行非常简单的转换，在使用时，由于阻抗不同甚至可以并联连接到螺旋天线上。因此，根据本发明，只需要一个非常简单的转换开关装置，该转换开关装置可以利用天线的拉伸和回缩进行操作。
在回缩状态(参看图3a)，半波长天线对阻抗变换器的耦合既不是流电性的也不是电容性的。在这种状态下，天线功能只由螺旋形天线构成，它被恒定地耦合到阻抗变换器。在可能的耦合的情况下，在回缩位置的低端将被转换成具有高阻抗的高端，这就减小了影响。
在被延伸的位置，螺旋天线和半波长天线被相互并联地连接到阻抗变换器。由于在该位置半波长天线阻抗与螺旋天线的阻抗相比较是小的，故天线功能基本上与半波长天线相同。
因此，所述的装置满足其天线尺寸的要求，并考虑该电话机是一手持电话机、在呼叫位置处的天线性能、以及在半波天线处于其回缩位置时该电话机的输入呼叫的接通性。
以下将参考附图以两个实施例的形式描述本发明，其中；
图1是根据本发明的天线装置的一个实施例的图。
图2表示图1的天线装置的分离部件图。
图3a表示图1天线装置的转换装置范例的详细图。
图3b、3c是图1天线装置的阻抗变换器范例的两个详细图。
根据如图1、2、3a、3b所示优选实施例，天线装置由三个主要部件构成。
第一个是半波长天线1(杆状天线)，该天线有一个绝缘套3，其低端2裸露，便于流电性耦合，其高端固定在由绝缘材料制成的高端部件4上。半波长天线1和高端部分4一起构成天线杆，最好在其绝缘的高端提供一个旋钮5。
第二个是半波长型的螺旋天线6，它模制在由保护性绝缘材料制成的壳7中，在其低端具有由导电材料制成的固定套管12。套管12与螺旋天线6的低端以机械和流电性方式耦合，而且它还包含一个弹性接触件13。天线杆1设置成可移动地通过螺旋天线6、壳7、套管12和接触件13。
上述部件基本以天线杆的中央纵轴对称地设置。
第三个是阻抗变换器8，它由诸如安装在电路板11上的电感元件9，与受环境所调节的阻抗构成。阻抗变换器配备有联接到电话机的收发信机部分的同轴电缆14，还配备有通过连接回路10至套管12的电耦合，套管12也是手提式电话机15的、用于天线装置的一个联接装置。尤其是，保护绝缘管16附加在套管12的下边，当通过套管12回缩时，天线杆移动到管16中。
在移动式电话机产生发送和接收但无呼叫正在进行时，在这种情况下，天线杆完全回缩，以使其较高的非导电部分4定位于螺旋天线之内。在这一位置半波长天线从螺旋天线6流电性分离而且实际上是容性分离，则是电容影响总的天线功能。
在呼叫期间，或者在另外考虑有关天线功能时，将半波长天线拉伸出来，其较低部分2通过与螺旋天线6并联的接触件13可流电性地耦合到阻抗变换器8上。因在这种情况下半波长天线1的阻抗比螺旋天线6的阻抗低，故天线功能基本与单独的一个半波长天线相同。
因此，半波长天线1的耦合及去耦合是分别由天线杆1的拉伸和回缩实现的。半波天线的较低部件2是由接触件13和套管12的止动而使天线杆的拉伸受到限制。接触件13也用作天线杆在其拉伸状态的一个机械锁定机构，而其回缩运动则由诸如旋钮5或绝缘管16的一个底部限定。

Claims (9)

1．一种天线装置，用于便携式蜂窝电话机，所述的天线装置包括：一个螺旋线圈(6)，它实际上具有半波长的天线特征；和一个杆状辐射器(1)，具有半波长，它通过所述的螺旋线圈(6)可在纵向上移动，并且可在收缩位置与拉伸位置之间移动，以便起到两种不同天线功能的作用，其特征在于：
所述的螺旋线圈(6)的天线可导电地直接耦连到一个阻抗变换器上，
所述的杆状辐射器(1)借助于一个转换开关装置而使所述的杆状辐射器移动操作从而使所述的杆状辐射器(1)处于电气连通状态和断接状态，以便在所述的杆状辐射器(1)处于其拉伸位置时可使该杆状辐射器(1)和所述的螺旋线圈(6)导电地直接与所述的阻抗变换器(8)并联连接，借此，所述的杆状辐射器(1)通过所述的螺旋线圈(6)；在所述的杆状辐射器(1)处于所述的收缩位置时，所述的杆状辐射器(1)处于电气断开状态和实际上的电容性的断开状态。
2．根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述的杆状辐射器(1)可以套叠地进行拉伸和回缩。
3．根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述的螺旋线圈(6)、所述的杆状辐射器(1)和所述的阻抗变换器(8)可被组合成为一个单元。
4．根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述的转换开关装置对于所述的杆状辐射器在其处于拉伸位置时还起到用于固定杆状辐射器的机械闭锁装置的作用。
5．根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述的转换开关装置包括：一个套管(12)，它与所述的螺旋线圈(6)机械地和导电地连接；和一个接触弹簧(13)，在其处于拉伸位置时用于与所述的杆状辐射器(1)的下部(2)连接。
6．根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述的套管(12)构成所述的天线装置的连接装置，用以使所述的天线装置连接到所述的便携式蜂窝电话机上。
7．根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，一个保护绝缘管(16)连接到所述的套管(12)上，用以在其收缩位置时收容所述的杆状辐射器(1)。
8．根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述的接触弹簧(13)在其处于拉伸位置时，还起到用于固定杆状辐射器的一个机械装置的作用。
9．根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述的杆状辐射器(1)具有由绝缘材料构成的一个上部(4)，在所述的杆状辐射器(1)处于其收缩位置时，所述的上部适合在所述的螺旋线圈(6)之内。
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Owner name: AMC CENTURION AG

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Effective date: 20030801

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TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20030801

Patentee after: AMC Centurion AB

Patentee before: Allgon AB

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20010103

Termination date: 20091130