CN1066859C - 天线 - Google Patents

Abstract

一种用于便携式电话机的天线，包括圆筒形外导体、内导体、第一和第二线圈以及接触部分。内导体放在外导体中。内导体可活动地安装在已经从外导体的一端拉出的位置和已经缩入外导体的位置之间。第一线圈连接在馈送点和外导体的馈送侧端部之间。第二线圈安装在从外导体突出的内导体的一个端部上。接触部分安装在馈送点上。在天线中，当内导体已经缩入外导体时，内导体与接触部分接触，并且第一线圈短路，电长度由第二线圈补充。

Description

天线

本发明涉及一种天线，特别是具有外导体和内导体的一种套筒式天线。

在一些便携式电话机中，采用了套筒式天线。图1A和1B表示这种便携式电话机和套筒式天线的外观的一个例子。在图1A和1B中，套筒式天线2借助于同轴连接器3安装到便携式电话机1的主体的顶部。

图1A和1B所示的套筒式天线2是两级套筒式。这就是说，便携式电话机1处于等待状态时，套筒式天线2如图1A所示处于缩入状态，而在通话期间，套筒式天线2如图1B所示处于拉出状态。如果便携式电话机1所用的通信频率的波长是λ，那么当如图1A所示处于缩入状态时，套筒式天线2的电长度是λ/4，而当如图1B所示处于拉出状态时，套筒式天线2的电长度是λ/2。

便携式电话机1可以做得很紧凑，例如大约80mm(长)×55mm(宽)。

然而，由于便携式电话机发射和接收所用的频率在900MHz的频段之中，所以波长λ大约是33mm。结果当处于缩入状态时，套筒式天线2的长度大约是83mm，并且当包括连接器3的长度时，套筒式天线2的总长大约是87mm。

因此，当如图1A所示，便携式电话机1处于等待状态以及套筒式天线2处于缩入状态时，便携式电话机1的高度和套筒式天线2的长度之间的均衡性差。此外，由于当处于缩入状态时套筒式天线2的长度是λ/4，这对设计便携式电话机1造成了限制。当如图1B所示套筒式天线2处于拉出状态时，也会产生类似的问题。

因此本发明的目的是提供一种天线，它解决了上述问题。

根据本发明，提供了一种天线，它包括套筒形外导体；

放在外导体中的内导体，内导体可活动地安装在已经从外导体的一端拉出的第一位置和已经缩入外导体的第二位置之间；

第一线圈，连接在天线的馈送点和天线的馈送侧处的外导体的端部之间；

第二线圈，安装在从外导体突出的内导体的一个端部上；以及

安装在馈送点上的电接触部分；

其中当内导体已经缩入外导体时，内导体与电接触部分接触，并且第一线圈短路，电长度由第二线圈补充。

图1A和1B是表示便携式电话机和天线之间关系的外形图：图1A表示天线缩入，图1B表示天线拉出；

图2A和2B是表示根据本发明的第一最佳实施例的天线结构的剖视图：图2A表示天线缩入，图2B表示天线拉出；以及

图3A和3B是表示根据本发明的第二最佳实施例的天线结构的剖视图：图3A表示天线缩入，图3B表示天线拉出。

现在参照附图详细地描述根据本发明的天线的最佳实施例。以下讨论的天线以用于便携式电话机的天线为例。

首先参照图2A和2B描述根据本发明的第一最佳实施例的天线。第一最佳实施例的天线是这样一种类型，其中下面将要进一步讨论的内导体相对于外导体运动或滑动。

在图2A和2B中，天线10包括同轴连接器的连接器插头11，并且线圈12同轴地安装在该连接器插头11的一个馈送点上，即中心接触部分(热侧(hotside)导体)111。在这一最佳实施例中，线圈12例如是由螺旋状的导线形成的，它具有适当的弹性，如钢琴线，图2A和2B中这一线圈12的下端被固定，并且与连接器插头11的接触部分111电连接。

外导体13安装在线圈12的另一端。外导体13通过使具有适当弹性的条形导体如薄片弹簧成为螺旋形而做成套筒形，因此线圈的相邻匝相互接触。这一外导体13与线圈12同轴安装，图2A和2B中外导体13的下端被固定，并且与图2A和2B中线圈12的上端电连接。

安装内导体14，使其在外导体13中滑进滑出，这就是说相对于外导体13可在如图2A所示的已经收入外导体13的位置和如图2B所示的已经拉出外导体13的位置之间滑动。在这一最佳实施例中，内导体14由具有适当弹性的导线如钢琴线做成，并且分别在内导体14的下端和上端形成粗细接近外导体13的内径的大直径部分141和142。在下端大直径部分141的端部具有基本球形的接触部分15。

环形接触部分16与外导体13同轴安装，围绕图2A和2B中外导体13上端的内圆周。此外，由塑料等具有弹性的材料制成的环17同轴安装在图2A和2B中外导体13的上端，围绕内导体14。

线圈18同轴安装在内导体14的上端大直径部分142上，并与之电接触，如图2A和2B所示。

由螺旋弹簧组成的接触部分19安装在馈送点的位置上，即连接器插头11的中心接触部分111，接触部分19面对接触部分15。围绕线圈12同轴安装套筒形导体21，它们之间具有预定的间隔，图2A和2B中套筒形导体21的下端安装在连接器插头11的外导体(冷侧(coldside)导体)112上，并与之电连接。将接触部分111与导体112绝缘的绝缘部分113放在接触部分111和连接器插头11的导体112之间。

当使用这样构造的天线10时，通过将连接器插头11拧入便携式电话机1的同轴连接器3的连接器插座，天线10被安装在便携式电话机1的顶部，如图1A和1B所示。

在图2A和2B中所示的天线10中，当向着连接器插头11的方向即图2B中向下的方向压内导体14时，内导体14收入外导体13内，如图2A所示。这时，内导体14的上端大直径部分142位于环17和接触部分16中，并且有摩擦地被环17和接触部分16固定，当例如天线10从图2A所示的状态倒转过来时，内导体14也不会像图2B所示那样从外导体13中伸出，和从外导体13中突出。换句话说，内导体14保持在图2A所示的状态。

这时，由于内导体14的下端的接触部分15与连接器插头11侧的接触部分19接触，所以线圈12被内导体14短路。线圈12和围绕它的套筒形导体21之间的浮动电容也类似地被短路。结果，对高频而言，包括导体13、如图2A所示的缩入的导体14和线圈12的长度变为天线部件的实际长度。然而这时，由于在内导体14的上端具有线圈18，并且这一线圈18作为顶部负载线圈，所以导体13和缩入的导体14的电长度在一个方向上得到了补充，因此该长度比实际长度要长。

因此，通过将线圈18的阻抗设为一个预定值，即使当导体14缩入时导体13和14的实际长度小于λ/4，也能够使它们的电长度为λ/4。换句话说，当处于缩入状态时天线10的实际长度可以做得小于λ/4。借助于线圈18，可以实现与发射和接收电路匹配。

另一方面，当向离开连接器插头11的方向即图2A中向上的方向拉出内导体14时，如图2B所示内导体14拉出外导体13。这时大直径部分141位于接触部分16中，大直径部分141有摩擦地被接触部分16固定，并且内导体14将不会仅由于自身的重量从图2B所示的拉出状态落入外导体13，成为如图2A所示的状态。换句话说，内导体14保持在图2B所示的状态。这时，通过紧靠接触部分16的接触部分15和/或紧靠环17的内导体14的下端的大直径部分141，避免了内导体14离开外导体13。

在图2B所示的状态下，由于对高频而言，内导体14与外导体13串联连接，所以这一串联连接的长度是天线部件的实际长度。然而这时，线圈12作为匹配线圈，并且也作为底部负载线圈，天线部件的电长度在一个方向上得到了补充，因此它比实际长度要长。另外，线圈12和围绕它的套筒形导体21之间的浮动电容以相同方式作用。

因此，通过将线圈12的阻抗，由于套筒形导体21引起的静态电容以及串联连接的导体13和14的实际长度设为预定的值，即使处于拉出状态时导体13和14的实际长度小于λ/2，也能够使天线拉出时的电长度为3λ/8至5λ/8。借助于线圈18和套筒形导体21的静态电容，可以实现与发射和接收电路匹配。

在图2A和2B的天线中，由于提供了作为顶部负载线圈的线圈18和作为底部负载线圈的线圈12，并且当如图2A所示天线10缩入时，作为底部负载线圈的线圈12短路，所以在设计天线10的缩入长度时有一定的自由度，原则上与任何种类的发射和接收电路匹配都是可能的。

因此，增加了设计处于图2A所示缩入状态下的天线的自由度，并且当天线10安装在便携式电话机1上时，改善了美学方面的均衡性。此外，减小了设计便携式电话机1时的限制。

此外，由于通过提供作为顶部负载线圈的线圈18增加了静态电容，所以可以减小由于套筒形导体21引起的静态电容。结果，可以减小套筒形导体21的高度，即内导体14拉出/缩入方向上套筒形导体21的长度，以这种方式还增加了设计自由度。

另外，由于外导体13由螺旋条形导体如薄片弹簧组成并安装在线圈12上，所以当外导体13碰撞某些物体时，外导体13或线圈12仅仅发生弯曲，并且外导体13不会折断或变成永久性弯曲。

接着参照图3A和3B描述根据本发明的第二最佳实施例的天线。第二最佳实施例的天线具有下面将要进一步讨论的中间导体，该中间导体置于外导体和内导体之间，并且天线以两级方式拉出和缩入。

在图3A和3B中，与上述第一最佳实施例相同的部分以相同的参考号表示，并省略对它们的详细描述。

如图3A和3B所示，天线20具有置于外导体13和内导体14之间的中间导体34。如同外导体13，中间导体34通过使具有适当弹性的条形导体如薄片弹簧成为螺旋形而做成套筒形，因此线圈的相邻匝相互接触。同轴安装这一中间导体34，使其可缩入外导体13，并且同轴安装内导体14，使其可缩入中间导体34。

图3A和3B中中间导体34的下端提供了大直径部分341，其直径大于中间导体34的主要部分的直径，并且基本与外导体13的内径相同，在中间导体34上端的内圆周表面上有环形接触部分161。如同上述环形接触部分16那样，当如图3B所示内导体14拉出中间导体34时，这一环形接触部分161有摩擦地固定内导体14下端的大直径部分141。结果如同在第一最佳实施例中那样，内导体14将不会仅由于自身的重量从图3B所示的状态落入中间导体34。由弹性合成树脂材料制成的环171安装到中间导体34的上端面。

由合成树脂材料等制成的环131安装到图3A和3B中外导体13的上端面。尽管图中并没有示出，但是外导体13的上端面安装有环形接触部分，当如图3B所示中间导体34已经从外导体13中拉出时，中间导体34的大直径部分341通过作用在其本身和外导体13的环形接触部分之间的摩擦力而被固定。结果，中间导体34不会在其自身重量和内导体14的重量的作用下落入外导体13。通过将连接器插头11拧入便携式电话机1上端面中的连接器插座，这样构造的天线20就被安装在便携式电话机1的顶部，如图1A和1B所示。

当内导体14和中间导体34已经从外导体13中拉出时，通过中间导体34的环形接触部分161和外导体13的环形接触部分，中间导体34的大直径部分341和内导体14下端的大直径部分141被保持在拉出状态，如图3B所示。这时，如同在第一最佳实施例中那样，借助于线圈12和套筒形导体21，以及通过预先将线圈12的阻抗，套筒形导体21的静态电容和串联连接的导体13、14和34的实际长度设为预定值，可以实现天线20与发射和接收电路匹配，拉出的天线20的电长度可以是3λ/5至5λ/8。

通过向着图3B中向下的方向将内导体14和/或中间导体34压入外导体13，天线20从图3B所示状态变到图3A所示状态，即从内导体14和中间导体34已经从外导体13中拉出的状态，变到内导体14已经被收入中间导体34中和中间导体34已经被收入外导体13中的状态。

如图3A所示，当天线20处于其缩入状态时，即当内导体14和中间导体34已经被收入外导体13中时，如同在第一最佳实施例中那样，内导体14的接触部分15与连接器插头11的接触部分接触，并且线圈12被内导体14短路。线圈12和套筒形导体21之间的浮动电容也被短路。

由于第二最佳实施例的天线20的缩入长度可以做得比第一最佳实施例的天线10的缩入长度要短，所以就能增加当天线如图3A所示缩入时的设计自由度，以及增加与上述便携式电话机1结合时的设计自由度。

如上所述，采用根据本发明的天线，由于提供了作为顶部负载线圈的线圈和作为底部负载线圈的线圈，并且当天线缩入时，作为底部负载线圈的线圈短路，所以在设计天线的缩入长度时有一定的自由度，原则上与任何种类的发射和接收电路匹配都是可能的。

因此，增加了设计处于缩入状态下的天线的自由度，并且当天线安装在便携式电话机上时，改善了美学方面的均衡性。此外，减小了设计便携式电话机时的限制。

此外，由于借助于顶部负载线圈有可能增加静态电容，所以可以减小由于套筒形导体引起的静态电容。结果，可以减小套筒形导体的高度，即内导体拉出/缩入方向上套筒形导体的长度，以这种方式还增加了设计自由度。

本发明不限于上述最佳实施例，在任何种类的多级套筒式天线中可以增加设计自由度，并且对于天线缩入时和天线拉出时可以设置独立的匹配电路。此外，本发明不限于应用在便携式电话机中，并且当然可以用于其它无线通信设备如无线电收发机。

Claims (5)

1．一种天线，包括：

套筒形外导体；

放在外导体中的内导体，内导体可活动地安装在已经从外导体的一端拉出的第一位置和已经缩入外导体的第二位置之间；

第一线圈，连接在天线的馈送点和天线的馈送侧处的外导体的端部之间；

第二线圈，安装在从外导体突出的内导体的一个端部上；以及

安装在馈送点上的电接触部分；

其中当内导体已经缩入外导体时，内导体与电接触部分接触，并且第一线圈短路，电长度由第二线圈补充。

2．根据权利要求1的天线，进一步包括在外导体的馈送侧处的再一个导体，与第一线圈形成静态电容，其中当内导体已经从外导体中拉出时，电长度由在第一线圈和上述再一个导体之间形成的静态电容补充。

3．根据权利要求1的天线，进一步包括具有在外导体的馈送侧处的中心接触部分的连接器，其中连接器的中心接触部分形成天线的馈送点。

4．根据权利要求1的天线，进一步包括置于外导体和内导体之间并与其平行的至少一个中间导体，其中至少一个中间导体相对于外导体和内导体这两个导体中的至少一个导体是可活动的。

5．根据权利要求1的天线，其中当所用频率的波长是λ时，这样来设定外导体和内导体的长度以及第一线圈和第二线圈的阻抗：

当内导体已经缩入外导体时，电长度是λ/4；以及

当内导体已经从外导体中拉出时，电长度是3λ/5至5λ/8。

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