CN1086633A - 便携式设备的天线装置 - Google Patents

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)并联到所 说阻抗变换器(8)，以形成两种不同的工作天线功 能。

Description

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900NHz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（groun    d    plane）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900NHz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，这是一种可接收的方案，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，因螺旋天线的接地面依赖性和又因在同一时刻只能连接一个天线和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。而且，螺旋天线具有的效率要比诸如杆状天线更低的效率。

利用本发明的天线装置可以克服上述所有的缺点。

这种用于便携式设备的新型天线利用一个安置在所说便携式设备主体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变换器组合应用。因此，该天线功能不需要接地面。另外，由于半波长天线的足够长度，显著地减小了使用者的头部屏蔽天线的问题。此外，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装置，该转换装置可以通过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电性（galvanical）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。在可能的耦合状态中，在回缩状态中的低端被转换成具有高阻抗的高端，这就减小了影响。

在被延伸的状态中，螺旋天线和半波长天线被并联连接到阻抗变换器。由于半波长天线阻抗与螺旋天线的阻抗相比较是小的，故在该状态的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状态时该电话机的输入呼叫的接通性。

要获得上述的具有在诸如半波长天线和螺旋天线/阻抗变换器之间、或者在螺旋天线/半波天线和阻抗变换器之间的射频信号的电耦合或非电耦合特性是可能的。

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。

图4b、4a表示根据本发明的天线装置中包含的螺旋天线，半波长天线以及阻抗变换器之间提供耦合的另一种方法。

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），该天线设有一个绝缘3其低端2裸露，便于电耦合，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的低端以机械和电气方式耦合，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，与受环境所调节的电容构成。阻抗变换器配备有联接到电话机的收发部分的同轴电缆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。

在半波长天线和螺旋天线/阻抗变换器之间，或者在螺旋天线/半波长天线阻抗变器之间的射频信号的任意组合中进行非电耦合也是可能的，在这种情况下，天线装置的性能可以基本保持不变。

根据图4a所示的例子，在内联到螺旋天线的套管12和设置在电路板11上的阻抗变换器之间获得一个耦合，这是借助于一个导电的、柔性薄片45获得的，而薄片45与套管12的低部紧密相连，所说的低部配备一个薄绝缘层47。在这种情况下的耦合是容性的，而且对应的电容量分别与绝缘层47的厚度成反比、与该层的介电常数成正比以及与限定套管12和聚性薄片的较低部分的相邻区域的一个区域成正比。所希望的耦合电容通过上述参数的适当选择而获得。在等效电路图中，按照上述情况产生的电容器由46表示，套管12由方框42表示，而至阻抗变换器的连接则由点43表示。

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。当半波长天线从螺旋天线6中进行电分离而且实际上是容性分离时，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可电性的或容性地耦合到阻抗变换器8上。因半波长天线1的阻抗比螺旋天线6的阻抗低，故在这种情况下的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。半波天线的较低部分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。

根据图4b所示的范例，通过提供半波长天线1的较低端2与一个薄的绝缘层40一起，可以在处于其拉伸状态的半波长天线1与套管12之间获得一个耦合。在半波长天线1和套管12之间这种情况下的耦合是容性的。对应的电容分别反比于绝缘层40的厚度而正比于该层的介电常数和限定套管12及较低部2的相邻区域的一个区域。由于高电容值对这种耦合是希望的，据此可以选择参数。在等效电路图中，按照上述情况产生的电容器由41表示，套管12由方框42表示，螺旋天线和半波天线分别由符号6和1表示，而与阻抗变换器的连接由点43表示。

Claims (9)

1、一种发送和/或接收无线信号的便携式设备的天线装置，所说天线装置包括有一个实际具有半波长天线特征的螺旋天线(6)、一个半波长天线(1)、和一个阻抗变换器(8)，所说螺旋天线(6)、半波长天线(1)和阻抗变换器(8)以至少两种不同工作天线功能的不同组合进行相互连接，其特征在于：所说螺旋天线(6)可单独地耦合到所说阻抗变换器(8)，或者所说螺旋天线(6)与所说半波长天线(1)并联连接地耦合到所说阻抗变换器(8)，以便形成两种不同的工作天线功能。

2、按照权利要求1的天线装置，其特征在于，所说天线装置装备有转换装置（2、12、13），它们使所说阻抗变换器（8）与半波长线（1）和螺旋天线（6）的并联连接进行电耦合，或与所说半波天线（1）脱离耦合。

3、按照权利要求1的天线装置，其特征在于，所说天线装置配备有转换装置（2、12），它们使所说阻抗变换器（8）与半波天线（1）和螺旋天线（6）的并联连接进行电容性耦合，或与所说半波长天线（1）脱离耦合。

4、按照权利要求1-3中任何一个权利要求的天线装置，其特征在于，螺旋天线（6）或半波长天线（1）的特性主要按对天线性能的不同要求使用。

5、按照权利要求2或3的天线装置，其特征在于，所说半波天线（1）是可拉伸的和可回缩的。

6、按照权利要求5的天线装置，其特征在于，所说半波天线（1）是套叠地拉伸和可回缩的。

7、按照权利要求2、3或5的天线装置，其特征在于，所说半波天线（1）配备有转换装置（2、12、13），在拉伸状态时，该转换装置可工作于耦合所说半波长天线（1），而在回缩状态时，该转换装置可工作于脱离耦合半波长天线（1）。

8、按照权利要求7的天线装置，其特征在于，所说转换装置（2、12、13）也作为半波长天线（1）在其拉伸状态的机械锁定机构。

9、按照权利要求7或8的天线装置，其特征在于，所说转换装置包括有半波长天线的较低部件（2），耦合到螺旋天线（6）和阻抗变换器（8）的套管12，以及在电耦状态时与较低部件（2）和套管（12）相互连接的接触件（13）。

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