CN1107991C - 便携式无线电话的天线耦合器 - Google Patents

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Abstract

提供一种在便携式无线电话(200)的适配器中十分有用的新型改进的天线耦合器(100)。在第一实施例中，把多个弯曲金属带(204a-204c)定位在接地板(102)上。使多个弯曲金属带(204a-204c)中的至少一个与接地板(102)电绝缘，从而把RF信号耦连到便携式电话(200)的天线(204)，或耦合来自天线(204)的RF信号。还将至少一个接地插脚(206a、206b、206c)安装在接地板(102)上。当便携式无线电话(200)与天线耦合器(100)接口时，至少一个接地插脚(206a、206b、206c)与组件螺旋(202a、202b)或在便携式无线电话(200)上的电池充电端口的外部接地衬垫(208)电接触。在第二实施例中，耦合插脚(404)与便携式无线电话(200)的RF链的元件直接接触。在第三实施例中，螺旋耦合器(504)包围便携式无线电话(200)的天线(204)。

Description

便携式无线电话的天线耦合器
发明领域
本发明一般涉及天线耦合器。特别是，本发明涉及用于便携式无线电话的新型的、改进的天线耦合器。
相关技术描述
在蜂窝式通信领域中，便携式无线电话用于以射频与基站通信。一般说来，这些便携式无线电话在相对较低功率电平下操作，以保存电池电源并增加对话时间。然而，当可以获得另一种电源(诸如，驾驶时的车辆电池，或室内的传统电插座)时，便携式无线电话的用户经常运用专用适配器来利用可获得的较高电源。例如，有许多车辆适配器，它把车辆生成的电源变换成适于便携式电话用的电平，而且与外部功率增加器和天线一起使用，把RF信号耦连到(或从)便携式无线电话。此外，这些适配器可以包括“免提”装备(它包括辅助麦克风和扬声器)。用这种方法，用户可以利用较高功率发送和免提对话，而不牺牲电池寿命，而且当他离开他的车时还可以携带相同的便携式无线电话。
为了把RF信号耦连到(或从)便携式无线电话，一般的车辆适配器运用设置在便携式无线电话天线附近的感应耦合器。然而，该技术可能导致大量RF信号能量损耗，特别是当向便携式无线电话提供不足的RF回程通路、或接地时(而所述便携式无线电话在配用器中)。由于把一般的便携式无线电话的内部元件装在电磁干扰屏蔽中以阻止杂散电磁能量从无线电外壳漏出来，现有技术车辆适配器不能获得通向便携式无线电话的充分的RF回程通路。
发明概述
本发明是一种在便携式无线电话的适配器中十分有用的新型改进的天线耦合器。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于耦合来自具有天线和至少一个外部可接通接地点的通信装置的射频信号的天线耦合器，它包括：接地板；安装在所述接地板顶面上的装置，它用于将无线电信号耦连到所述天线，或耦合来自所述天线的无线电信号；和至少一个接地插脚，它与所述接地板的所述顶面连接，以与所述外部可接通接地点相接触。
在本发明中，用于耦合的所述装置可以包括多个面向上的弯曲金属带，并且至少一个弯曲金属带与接地板电绝缘。
在本发明中，天线可以具有装在绝缘材料中的导电内部部分，并且用于耦合的所述装置可以包括一金属插脚。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于耦合来自具有天线和至少一个外部可接通接地点的通信装置的射频信号的通信装置适配器。该通信装置适配器包括：具有接地板的基座元件；安装在所述接地板的顶面上的装置，它用于将无线电信号耦连到所述天线，或耦合来自所述天线的无线电信号；至少一个接地插脚，它与所述接地板的所述顶面连接，以与所述外部可接通的接地点相接触；和装入所述基座元件的外壳组件，所述外壳组件具有在顶面上的插座，用于接收所述通信装置，从而把所述天线定位在用于耦合无线电信号的所述装置附近，而且所述至少一个接地插脚与所述外部可接通的接地点相接触。
在第一实施例中，将多个弯曲金属带定位在接地板基座上，同时多个弯曲金属带中的至少一个与接地板电绝缘，从而把RF信号耦连到便携式电话的天线，或耦合来自天线的RF信号。还把至少一个接地插脚安装在接地板基座上。当便携式无线电话与天线耦合器接合时，至少一个接地插脚与在便携式无线电话上的组件螺旋电接触。由于组件螺旋穿透EMI屏蔽，所以给便携式无线电话提供完整的RF接地回程通路。接地插脚与便携式无线电话的电池充电端的外部接地衬垫直接电接触，另一种是把无线电话的地耦连到天线耦合器的接地板的装置，这可以任选一种。
在第二实施例中，耦合插脚与便携式无线电话的RF链的元件(例如，便携式无线电话的天线)直接接触。在第二实施例中，弯曲金属带不需要通过空气耦合信号。在第三实施例中，螺旋耦合器包围便携式无线电话的天线，通过空气耦合RF信号。
由本发明的天线耦合器耦合的来自便携式无线电话天线的RF信号通过阻抗匹配电路，而且任选地通过功率增强器，然后在外部辅助天线上发送它们。反过来，本发明的天线耦合器也可把由外部辅助天线接收到的信号耦连到便携式无线电话。
附图概述
结合附图，通过以下的详细描述，本发明的特性、目的和优点将变得明显。在附图中相同标号表示相应部分，其中：
图1A示出适于本发明用的示例便携式无线电话；
图1B示出与示例便携式无线电话接口的本发明的第一实施例天线耦合器；
图2A示出本发明的耦合元件的一个实施例；
图2B示出本发明的耦合元件的另一个实施例；
图3A是示出以直接连接的方式与示例便携式无线电话接合的本发明天线耦合器的第二实施例的部分剖面图。
图3B示出以直接连接的方式与示例便携式无线电话的内部元件接合的本发明耦合元件的第二实施例。
图4A示出与示例便携式无线电话接合的本发明的第三实施例天线耦合器；和
图4B示出与示例便携式无线电话接合的本发明第三实施例的螺旋式耦合器。
较佳实施例的描述
参照图1B，本发明的天线耦合器100的第一实施例包括接地板102、耦合元件204a、204b和204c、接地插脚206a和206b、以及可选择接地插脚206c。耦合元件204a、204b和204c最好由垂直面对、弯曲的带状导电材料制成(诸如，铜、钢等)。当便携式无线电话200与天线耦合器100接合时，耦合元件204a、204b和204c接收便携式无线电话200的折回螺旋式天线204，并把RF信号耦连到(或从)天线204。用这种方法构造并定位耦合元件204a、204b和204c，从而当便携式无线电话200与天线耦合器100接合时，耦合元件204a、204b和204c以半圆阵列扩展，每个元件覆盖天线204的四分之一圆周。应注意，与现有技术中的不同，天线204可以是非螺旋式结构(诸如，杆形或环形天线)。还应注意，便携式无线电话200一般是任何类型的移动通信装置(诸如，蜂窝或PCS无线电话，或无线局部环形通信装置)。
把耦合元件204a、204b和204c安装在接地板102上的各自耦合器基座上。在较佳实施例中，接地板102是双面印刷电路板(PWB)。然而，单面PWB还为接地板102提供适当的结构，或者覆盖有一层导电材料的任何大型基座。为了耦合来自天线204的RF能量，将耦合元件204a、204b和204c中的至少一个元件与接地板102电绝缘。接地板102还用来把接地插脚206a、206b和(任选地)206c电耦连到耦合元件204a、204b和204c中的至少一个元件上。即，每个接地插脚206a-206c、接地板102和耦合元件204a-204c中的至少一个元件共享相同的地面电势。同样地，可以提供完整的RF信号通路用于通过把接地插脚206a、206b和(任选地)206c与在便携式无线电话200上的适当地面相连，把RF信号耦连到(或从)天线204。
本发明的耦合元件204a-204c的示例连接方案如图2A所示。在图2A中，把耦合元件204a和204b互相连接起来，而且与接地板102电绝缘，而直接把连接器204c与接地板102相连。对于利用本发明的信号发送，由天线204在空气中发送来自便携式无线电话200的RF信号(见图1B)。耦合元件204a和204b耦合来自天线204的RF能量并把它传到匹配电路110，所述匹配电路提供在功率增强器302和天线耦合器100之间的阻抗匹配。可选功率增强器302增加从天线204耦合的RF信号的功率，而且把所得的高功率信号传到外部天线304以在空气中发送。对于接收，形成反向信号流。由外部天线304接收的RF信号任选地通过功率增强器和匹配电路110到达耦合元件204a和204b，在此把信号能量与便携式无线电话200的天线204耦合。
图2B示出耦合元件204a-204c的另一种连接方案。图2B与图2A类似，除了耦连到接地板102的外部两个耦合元件204a和204c外，而且只有内部耦合元件204b与接地板102电绝缘并与匹配电路110相连。图2B的另一种布局具有与图2A不同的RF特性，而且更加适合于不同操作频率范围或天线结构。
现在参照图1B，接地插脚206a和206b与便携式无线电话200的组件螺旋202a和202b(见图1A)电接触。由于这些组件螺旋穿透包围无线电话200的内部元件的内部电磁屏蔽(未图示)，所以它们改进天线耦合器100的地和便携式无线电话200之间的接触。虽然，一般在便携式无线电话200的组件螺旋202a和202b与内部电磁干扰(EMI)屏蔽(未图示)之间没有直接接触，但是螺旋通过屏蔽的边缘，提供充分地电位。在较佳实施例中，弹簧承载接地插脚206a和206b以确保与组件螺旋202a和202b之间的可靠接触。另一方面，可以如此设计无线电话200，从而组件螺旋202a和202b与内部EMI屏蔽直接物理接触。
通过与便携式无线电话200的电池接地端口208相接触的接地插脚206c，在接地板102和便携式无线电话200的内部地之间还可以直接接触。在可选结构中，还可以实现便携式无线电话200的内部地和接地板102直接的耦合。应理解，虽然如图1所示的实施例包括三个接地插脚206a、206b和206c，但是其它实施例可以包括更多或更少接地插脚以实现相同功能。
在如图3A和3B所示的本发明天线耦合器的第二实施例中，用直接接触耦合插脚404代替图1的耦合元件204a、204b和204c。把直接接触耦合插脚404安装在接地板102上(但与它电绝缘)。直接接触耦合插脚404与在无线电话200的RF链中的内部元件物理接触。例如，如果把天线204装在绝缘材料中(诸如，塑料)，那么直接接触耦合插脚404通过在天线204的保护外壳中的小开口406与天线的内部导电部分408物理接触，如图3A所示。另一方面，便携式无线电话200在它的保护外壳中具有小开口，以使直接接触耦合插脚404与天线螺帽414或天线接线柱412，或在电路板410的RF链中的任何适当元件(所有这些都在便携式无线电话200的内部)物理接触。耦合插脚404与在便携式无线电话200的RF链中内部元件的直接接触(如图3A或3B所示)不需要与如图1和2所示的与通过空气耦合相关的多耦合器结构。此外，应注意，天线204是非螺旋形(诸如，已知现有技术中的杆形或环形或其它天线设计方案)。
在如图4A和4B所示的天线耦合器100的第三实施例中，用螺旋耦合器504代替耦合元件204a-204b。在该实施例中，当便携式无线电话200与天线耦合器100接合时，把天线204沿着纵轴方向插在螺旋耦合器504内。螺旋耦合器504最好由导电线(诸如，铜、钢等)构成。通过空气实现RF耦合，这与耦合元件204a-204c相似。然而，与如图1所示的耦合元件204a-204c的半圆形阵列布局不同，螺旋耦合器504完全围绕天线204。此外，螺旋耦合器504与接地板102电绝缘。图4A和4B的实施例具有与图1或3A和3B不同的RF特性，而且可能更加适合于不同操作频率范围或天线结构。
在每个上述实施例中，可将天线耦合器100装在塑料或其它非导电外壳组件300等中，以防止耦合元件204a-204c、接地插脚206a-206c和接地板102被损坏，而且为天线耦合器100的结构提供支持。较佳的是，装入天线耦合器100的外壳组件300在顶面具有插座，用以接收并牢牢地抓住便携式无线电话200，从而天线204非常接近于耦合元件204a-204b，而且接地插脚206a-206c与在便携式无线电话200上的外部可接通的地(即，组件螺旋202和/或电池接地端口206)成一直线，并与之可靠匹配。显而易见，对于外壳组件300可运用许多不同设计方案，而不偏离本发明的发明构思。例如，可将外壳组件300牢牢地安装在汽车仪表板上。另一方面，外壳组件300可以是更加便携的手提形式，它可以更接近于用户的头的部位。
所提供的较佳实施例描述是使本领域的技术人员进行或运用本发明。对于本领域的技术人员，这些实施例的各种变更是显而易见，而且可将这里提出的一般原理用于其它实施例，而不用进行任何创新。然而，本发明并不限制于这里所述的实施例，而是符合与这里所揭示的原理和新颖性一致的最广范围。

Claims (23)

1.一种用于耦合来自具有天线和至少一个外部可接通接地点的通信装置的射频信号的天线耦合器，它包括：
接地板；
安装在所述接地板顶面上的装置，它用于将无线电信号耦连到所述天线，或耦合来自所述天线的无线电信号；和
其特征在于，所述天线耦合器还包括至少一个接地插脚，它与所述接地板的所述顶面连接，以与所述外部可接通接地点相接触。
2.如权利要求1所述的天线耦合器，其特征在于，用于耦合的所述装置包括多个面向上的弯曲金属带，至少一个所述弯曲金属带与所述接地板电绝缘。
3.如权利要求2所述的天线耦合器，其特征在于，所述外部可接通接地点是组件螺旋，它穿透所述便携式无线电话的内部电磁屏蔽。
4.如权利要求2所述的天线耦合器，其特征在于，所述外部可接通接地点是电池充电端口的接地衬垫。
5.如权利要求1所述的天线耦合器，其特征在于，用于耦合的所述装置包括与所述天线物理接触的金属插脚。
6.如权利要求5所述的天线耦合器，其特征在于，所述外部可接通接地点是组件螺旋，它穿透所述便携式无线电话的内部电磁屏蔽。
7.如权利要求5所述的天线耦合器，其特征在于，所述外部可接通接地点是电池充电端口的接地衬垫。
8.如权利要求1所述的天线耦合器，其特征在于，用于耦合的所述装置包括用于包围所述天线的螺旋导线。
9.如权利要求8所述的天线耦合器，其特征在于，所述外部可接通接地点是组件螺旋，它穿透所述便携式无线电话的内部电磁屏蔽。
10.如权利要求8所述的天线耦合器，其特征在于，所述外部可接通接地点是电池充电端口的接地衬垫。
11.如权利要求1所述的天线耦合器，其特征在于，所述天线具有装在绝缘材料中的导电内部部分，并且用于耦合的所述装置包括一金属插脚。
12.如权利要求11所述的天线耦合器，其特征在于，所述外部可接通接地点是组件螺旋，它穿透所述便携式无线电话的内部电磁屏蔽。
13.如权利要求11所述的天线耦合器，其特征在于，所述外部可接通接地点是电池充电端口的接地衬垫。
14.一种用于耦合来自具有天线和至少一个外部可接通接地点的通信装置的射频信号的通信装置适配器，其特征在于，所述通信装置适配器包括：
具有接地板的基座元件；
安装在所述接地板的顶面上的装置，它用于将无线电信号耦连到所述天线，或耦合来自所述天线的无线电信号；
至少一个接地插脚，它与所述接地板的所述顶面连接，以与所述外部可接通的接地点相接触；和
装入所述基座元件的外壳组件，所述外壳组件具有在顶面上的插座，用于接收所述通信装置，从而把所述天线定位在用于耦合无线电信号的所述装置附近，而且所述至少一个接地插脚与所述外部可接通的接地点相接触。
15.如权利要求14所述的天线适配器，其特征在于，用于耦合的所述装置包括多个面朝上的弯曲金属带至少一个所述弯曲金属带与所述接地板电绝缘。
16.如权利要求15所述的天线适配器，其特征在于，所述外部可接通接地点是组件螺旋，它穿透所述便携式无线电话的内部电磁屏蔽。
17.如权利要求15所述的天线适配器，其特征在于，所述外部可接通接地点是电池充电端口的接地衬垫。
18.如权利要求14所述的天线适配器，其特征在于，用于耦合的所述装置包括金属插脚，以与所述天线物理接触。
19.如权利要求18所述的天线适配器，其特征在于，所述外部可接通接地点是组件螺旋，它穿透所述便携式无线电话的内部电磁屏蔽。
20.如权利要求18所述的天线适配器，其特征在于，所述外部可接通接地点是电池充电端口的接地衬垫。
21.如权利要求14所述的天线适配器，其特征在于，用于耦合的所述装置包括用于包围所述天线的螺旋导线。
22.如权利要求21所述的天线适配器，其特征在于，所述外部可接通接地点是组件螺旋，它穿透所述便携式无线电话的内部电磁屏蔽。
23.如权利要求21所述的天线适配器，其特征在于，所述外部可接通接地点是电池充电端口的接地衬垫。
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