CN1124660C - 天线适配器 - Google Patents

Abstract

揭示了一种新颖和改进的天线适配器，它用于把便携式无线电话(200)与测试设备连接。在一较佳实施例中，适配器组件包括在细长导体(102)的一端的RF接头(104)，它直接连接到无线电话(200)的天线端口，以取替通常的天线组件。细长的导体(102)在另一端与在无线电话(200)的底部的电池充电部分的外部地(204)电气接触。当连接到RF测试设备时，RF接头(104)可以阻抗匹配以将RF信号衰减降至最小。在示例的实施例中，RF接头(104)包括50Ω阻抗匹配的SMA接头。

Description

天线适配器

发明背景

本申请是1995年12月27日递交的第08/579,170号美国专利申请的部分延续。

本发明涉及一种便携式无线电话的射频(RF)测试设备。本发明尤其涉及一种新颖的改进了的适配器，用于将便携式无线电话与RF测试设备连接。

在蜂窝通信的领域中，便携式无线电话用于和基站经射频(RF)进行通信。当制造这些便携式无线电话时，一般在各个生产阶段对它们进行测试。例如，在装配便携式无线电话时，一般无线电话的各个电路插件组件在“插件级”(card level)上分别作功能和部件完整性测试，而在“子组件级”(subassembly--level)上组合测试。这种生产一般在工厂环境中进行，其中许多测试是自动的，并且最终将被封闭在无线电话外壳中的电路插件大体上是暴露的。由于无线电话电路插件大体上是暴露的，可以方便地接入至电路插件上的各个测试点。但是，当便携式无线电话全部装配好时，电路插件和其它的部件一般全部封闭在无线电话的外壳中，从而不能方便地接入至无线电话的内部部分。

常常要在完全装配好后，在受控的条件下测试无线电话的RF性能(既有单独的，也有和基站一起的)。另外，常常要通过将一个或者多个便携式无线电话的RF信号直接连接到基站来测试相关基站的性能。一般，当无线电话完全安装配好时，无线电话所产生的RF信号的唯一出口位于天线端口处。但是，一般在天线端口本身处没有RF返回通路，因为天线通常是简单的偶极子天线。由于不能方便地接入到无线电话内部部分，将无线电话连接到任何想要的RF测试设备而又不“现凑”不方便和笨重的测试装备是困难的。例如，这个问题的一种解决办法是通过将一大块双面电路板用作RF返通回路制造“虚拟地”(virtual ground)。在这样的装备中，天线端口可以连接到电路板的顶面，而底面作为虚拟地。但是，由于它大而不方便的尺寸、测试中它不能作可预言的校准、RF信号泄漏高和不能接受的经电路板的RF信号衰减，这样的测试装备是不实际的。

所需要的是一种用于连接完全装配好的便携式无线电话和RF测试设备的组件，它的尺寸小、结构坚固并且容易使用。这样的RF测试设备连接组件必需提供RF返回通路，这种返回通路呈现出低的RF信号衰减(即，插入损耗)和低的辐射发射电平。

发明摘要

用一种连接无线电话和外部装置的设备实施本发明，其中无线电话具有外部地和天线，该天线可拆卸地耦合到天线端口。这种设备包括细长的导电部件，其中该细长部件具有第一和第二端及附着于细长部件第一端处的电路板组件。当无线电话的天线被去除时，将接头组件耦合到电路板组件，并把第一接头部分连接到天线端口，及把第二接头部分连接到外部装备。电路板组件还包括安装在其上的电子元件，这些电子元件在第一和第二接头部分之间，以和天线端口匹配阻抗。电子元件耦合第一和第二接头部分。这种设备还包括耦合到细长部件的第二端处的电触头组件，用于当无线电话和细长部件机械地接合时，接触无线电话的外部地。

在一个实施例中，这种设备还包括耦合到电路板组件的插头夹，以抓住第一接头部分，从而第一接头部分可绕纵轴旋转。可旋转的接头部分使第一接头部分插入天线端口简化。第一接头部分还可包括大体上为圆柱突出物，它从第一接头部分沿其纵轴延伸。突出物具有预定的长度以连接到天线端口。

安装在电路板组件上的电子元件可包括无源电子元件，以匹配天线端口阻抗和选出的频带。电子元件可包括至少第一电感器和第一电容器。有利地定出细长部件的尺寸，通过第一接头部分和电触头组件(它们提高设备与天线电话的机械接合)容纳和机械地接合便携式无线电话。电子插头部件可包括至少一个导电插脚和至少一个不导电插脚。在一个示例的实施例中，第二接头部分包括一个阻抗匹配的同轴接头，诸如具有大致上为50欧阻抗的SMA接头。

附图说明

从下面结合附图的详细描述可使本发明的特点、目的和优点将更显然，附图中相同的字符指相应的部分，其中：

图1A是本发明的天线适配器的侧视图；

图1B是本发明的天线适配器的正视图；

图2A是使用本发明的天线适配器的便携式无线电话的部分切开的正视图；

图2B是使用本发明的天线适配器的便携式无线电话的部分切开的正视图；

图3是本发明的RF接头的示例的实施例的部分分解的侧视图；

图4是本发明的安装的RF接头的示例的实施例的部分切开的侧视图；

图5是本发明的天线适配器的另一个实施例的正视图；

图6A是图5的另一个实施例的放大的局部侧视图，描述了部件的安置；

图6B是图6A中描述的天线适配器的另一个实施例的局部正视图；

图7是本发明的天线适配器的阻抗匹配元件的电路示意图。

最佳实施例的详细描述

能和本发明一起使用的便携式无线电话使用位于顶端的外部天线，用于发送RF信号，以及位于底端的电接头或者平板触头，用于连接便携式无线电话电池充电装置。图1A描述了本发明的天线适配器100的侧视图。天线适配器100包括导电的细长部件102。在另外的实施例中细长部件102可能是完全由一种导电材料(诸如金属)制成的框架结构，或者它可能是由实质上不导电材料(诸如复合塑料)制成的，然后用导电材料涂覆。还有，细长部件102可能做成具有侧面部件103的框架，用于容纳和“支承”(cradling)便携式无线电话。或者，虽然用框架结构才能有较高的RF性能和耐用性，但细长部件102也可以只是一根导线。

在细长部件102的第一端是一个接头104。当把外部天线从无线电话上移走时，接头104连接无线电话的天线端口。在一较佳实施例中，接头104是50Ω的阻抗匹配的SMA RF接头。但是，可以知道，在现有技术中标准的许多不同的接头类型可用在细长部件102的第一端，以完成实质上相同的结果，即，依赖于要与便携式无线电话连接的测试设备的类型，将待测的无线电话的天线端口直接连接到想要的RF测试设备。在一较佳实施例中，接头104通过接头夹105连接到细长部件102。接头夹105固定地附着在细长部件102上，并且可以是其整体部分。接头夹105如此抓住接头104，使接头104可以绕纵轴自由旋转，从而它可以容易地与便携式无线电话的天线端口配合，这将示于图2A和2B中。可以知道，可以使用其它将接头104耦合到细长部件102的方法，这不需使用创造才能。

在细长部件102的第二端的是电触头106。在一较佳实施例中，电触头106包括至少一个导电插脚，该插脚能够和便携式无线电话的外部电池充电触头作可靠的电气接触，该便携式无线电话使用平板触头和电池充电装置(图中未示出)连接。但是，可以知道，现有技术中许多标准的不同类型的电触点或者接头插座可在细长部件102的第二个端点处使用，以完成本质上相同的结果，即，依赖于待测的特殊的无线电话的结构和设计，将RF返回通路提供给待测的无线电话的地平面。

本发明的天线适配器的正视图如图1B所示。如从图1B中可看到的，电接触头106可以包括两个插脚。在一较佳实施例中，两个插脚中只有一个是导电的。当便携式无线电话的电池充电端口包括两个导电板(一个用于功率，一个用于接地)时，可以使用这样的结构，在这种情况下，电触头106的导电插脚可和电池充电装置的接地板接触，而电触头106的不导电的插脚可以和电池充电装置的功率板接。在这种结构中，不导电插脚可以起引导电触头106和无线电话适当对准的作用，并提供更大的强度。另外，可以从图1B看到，细长部件102可以做成框架，以容纳便携式无线电话，并且其形状与典型的便携式无线电话的大致尺寸和形状相适应。

图2A描述了部分切开的便携式无线电话200的正视图，其中无线电话200使用本发明的天线适配器100。图2B描述了图2A的同一无线电话200的部分切开的侧视图。如可从图2A和2B看到的，细长部件102的第一端的接头104直接连接到无线电话200的顶端的天线端口。还有，细长部件102的相对端处的电触头106和元线电话200的底端处的电池充电端口上的露出的接地片204的电接触。当天线适配器100如图2A和2B所示连接到无线电话200时，天线适配器100和无线电话200形成单个的结实的装置。可以知道，不需任何进一步的发明才能就可以添加提供天线适配器100牢固附着到无线电话200的附加装置。

由无线电话200产生的RF信号由天线端口提供给接头104。接头104可以通过在现有技术中为标准的各种电缆(图中未示出)连接到想要的RF测试设备(图中未示出)。提供RF返回通路穿过接头104及细长部件102至电触头106。电触头106和在无线电话200的底端处的电池充电端口上的露出的接地片电接触。

如可从图2A上看到的，细长部件102可以如此，成形在宽度方面适合无线电话200的物理尺寸。还有，如从图2B可看到的，细长部件102可以做得厚度较小，并与无线电话200的物理外形相适合的曲率，在接头104和电触头106之间有效地抓住无线电话200。用这种方法，当允许用于将无线电话200拿在使用者的掌中时，看起来天线适配器100是提供必需的RF返回通路的非侵入式装置。无线电话200的正面的所有按钮、喇叭和麦克风保持可用，允许用户在仍将无线电话200保持在自然位置时执行整个范围的RF性能测试。

图3描述了本发明的第一实施例示例的接头104的部分分解的侧视图。在这个例示的实施例中，接头104是SMA同轴阴接头。把带螺纹的金属突出部302接合在塑料绝缘体304内部。把带螺纹的金属突出部302旋入无线电话200的天线端口，替代无线电话200的常规的偶极子天线。突出部302的附着装置可以适用于与无线电话200的天线端口连接，这在现有技术中已知有各种装置。中心引线306在一端焊接到金属突出部302，并在另一端焊接到电感器308。突出部302和中心引线306轴向地安装在塑料绝缘体304中，并自那个地方延伸。电感器308的值根据无线电话200内部的天线匹配电路的阻抗决定。在示例的实施例中，电感器308的电感是18纳亨。接触插脚310焊到电感器308，当SMA阳接头和接头104配对时，接触插脚310并和SMA阳接头(图中未示出)上的中心插脚连接。

外部圆柱形外壳312通过插头夹105与细长部件102电气耦合(见图1A-2B)，并被接头105抓住，从而接头104绕其纵轴自由旋转。外部的圆柱形外壳312内部刻有螺纹，它和塑料绝缘体304的外螺纹相配。如从图4中所示的接头104的部分切开的图可以看到的，外部圆柱形外壳312围绕并包着内圆柱314，内圆柱314起着包围接触插脚310、电感器308和中心引线306的RF屏蔽的作用。内圆柱314还用作寄生电容，该寄生电容与电感器308联合，提供想要的阻抗匹配。由内圆柱314提供的寄生电容的数量较小。内圆柱314中的过度寄生电容将使天线和想要的测试设备之间产生不想要的阻抗失匹配。SMA阴接头316在被抓住端的外部有螺纹，以和外部圆柱形外壳312的内螺纹配合，抓住SMA阴接头316和塑料绝缘体304之间的内圆314。SMA阴接头316在露出端外部有螺纹，以和想要的RF测试设备同轴阳接头(图中未示出)配合。接触插脚310提供来自无线电话200的想要的RF信号给想要的测试设备。

接头104如此装在细长部件102上，从而形成无线电话200上的充电地端所需要的RF返回通路。当有螺纹的金属突出部302与天线端202配合时，它在天线适配器100和天线电话200之间形成牢固和持久的连接，提供非侵入连接无线电话200与任何想要的RF测试设备的装置。在连接的位置中，天线适配器100提供小于1dB的插入损耗，并比其它设计大大地减小了辐射的RF泄漏。

接头104频繁的装上和拆下可在中心引线306到金属突出部302和电感器308的焊接处导致疲劳。在另一个实施例中，电匹配元件被置于接头104的外部。为了适应外部安装的匹配元件，通过合适的紧固件402将电路板400附着在细长部件102上。细长部件102的邻接的竖直部分102a和102b用于改进给RF能量至无线电话200的充电地端的返回通路(见图2A和2B)。当无线电话耦合到适配器100时，邻接的竖直部分102之位置和无线电话200的顶面200a(见图2B)大体平行。邻接的竖直部分102b相对于邻接的竖直部分102a位于大致上正交的位置。

接头和电匹配元件安装在电路板400上。如图6A中所示，电路板400包括接头组件404。当去除外部天线时，将第一接头部分406设计得和无线电话200的天线端口相配。在这个实施例中，接头夹105固定地附着在电路板400上。接头夹105抓住第一接头部分406，从而第一接头部分406自由地绕纵轴旋转，从而它可容易地和便携式无线电话200的天线端口配合。第一接头部分406可包括具有预定的长度的轴406a，以允许它在插入便携式无线电话200的天线端口中时用作调谐短截线。在一个示例的实施例中，轴4606a长度大约0.51英寸。但是，轴406a的长度可以依赖便携式无线电话200的具体式样而改变。接头组件404还包括第二接头部分408，把它固定地安装到电路板400。在较佳实施例中，第二接头部分408是一个50欧的阻抗匹配的SMA RF接头。但是，可以知道，第二接头部分408可以是现有技术中多种不同接头类型中的任何一种。

电路板400还包括匹配电子元件410。匹配电子元件410的特定的元件值被选择以提供预定的阻抗，该阻抗和无线电话200的天线端口的阻抗在选出的频带中匹配。下面提供匹配电子元件410的细节。

图6B是天线适配器100的局部的平面图。在工作中，无线电话200可用电触头106(图5)和细长部件102接合，以电气耦合细长部件102至无线电话200的接地参考点。为了完成天线适配器100中无线电话200的安装，第一接头406插入无线电话200的天线端口，由此保持无线电话200和细长部件102的接合。如上指出的，第一接头部分406可旋转地保留在插头夹105中，以允许第一接头部分406容易插入无线电话200的天线端口。第一接头部分406在无线电话200的天线端口和匹配电子元件410之间提供电气连接。

匹配电子元件410的例子示于图7中。为了在第一频带(诸如在接近于800MHz处工作中工作的蜂窝电话带)，电容器C具有接近于2.2皮法的值，而电感器L₁具有接近于8.2纳亨的值。为了在第二频带(诸如在接近于1,900MHz处工作的PCS带)工作，电容器C具有接近于3.3皮法的值，而电感器L₂具有接近于2.2纳亨的值。

上面讨论的匹配电子元件410的示例的实施例使用集总的、LC-无源电路元件，以提供想要的匹配。但是，现有技术中的普通技术人员将认识到，其它电路结构和元件值可容易地使用，以提供想要的匹配特性。除了无源元件之外，有源匹配电路或者不同设计的无源电路也可以被用作匹配电子元件410。本发明不被匹配电子元件410的特殊结构或者元件值所限制。

图6A和6B中所示的另一个实施例提供了简单而结实的天线适配器，它能够把便携式无线电话200的天线端口和外部测试设备连接起来。测试指出，插入损耗在较宽的温度范围中接近于2.5dB。这样，天线适配器100的另一个实施例提供了低成本技术，该技术允许对便携式无线电话200作简单测试。

提供较佳实施例的以上描述，使熟悉本领域技术的人可以制造或者使用本发明。这些实施例的各种修改对熟悉本领域的技术的人将是显见的，并且这里规定的一般原理可提供给其它的实施例，而不需使用发明才能。这样，本发明将不会限于这里示出的实施例，而是和这里揭示的原理和新颖特征相符的最宽的范围一致。

Claims (10)

1.一种用于把无线电话(200)与测试设备相接的设备，所述无线电话具有天线端口以及可经由与所述天线端口隔开的外部接地端口接入的内部接地面，其特征在于所述设备包括：

具有第一端和第二端的导电的细长部件(102)；

在所述第一端耦合到所述细长部件的接头(104)，所述接头用于使无线电话的天线端口与测试设备电气连接；以及

在所述第二端耦合到所述细长部件的所述电触头组件(106)，所述电触头组件与无线电话的外部接地端口接触，以提供从无线电话的接地面到测试设备的返回通路。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于还包括在所述第一端耦合到所述细长部件的接头夹(105)，所述接头夹用于抓住所述接头，从而所述接头可绕纵轴旋转。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述电触头组件包括至少一个导电插脚和至少一个不导电插脚。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述接头是阻抗匹配的同轴接头。

5.如权利要求3所述的设备，其特征在于所述接头是阻抗匹配的同轴接头。

6.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述同轴接头包括：

带螺纹的金属突出部(302)，所述带螺纹的金属突出部用于插入所述天线端口中，并传导由所述无线电话产生的信号；

连接到所述带螺纹的金属突出部的塑料绝缘体(304)，所述塑料绝缘体用于与所述同轴接头电气隔离；

耦合到所述带螺纹的金属突出部的接触插脚(310)，接触插脚用于传导由所述无线电话产生的信号；

耦合到所述细长部件并大体上围绕所述接触插脚的金属外壳(312，314)，所述金属外壳用于电气屏蔽所述接触插脚；以及

置于所述金属外壳内的带螺纹的插座(316)，用于接受相配对的接头。

7.一种用于把无线电话(200)与外部设备相连的设备，所述无线电话具有耦合到天线端口的可折卸天线以及可经由与所述天线端口隔开的外部接地端口接入的内部接地面，其特征在于所述设备包括：

具有第一端和第二端的导电的细长部件(102)，所述第一和第二端限定接地返回通路；

在所述第一端耦合到所述细长部件的接头(104)，所述接头用于在所述可拆卸天线被折去时使天线端口与外部设备电气连接；以及

在所述第二端耦合到所述细长部件的所述电触头组件(106)，所述电触头组件与无线电话的外部接地端口接触，以提供从无线电话的接地面到外部设备的返回通路。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于还包括在所述第一端耦合到所述细长部件的接头夹(105)，所述接头夹用于抓住所述接头，从而所述接头可绕纵轴旋转。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于还包括所述接头内的电匹配电路，以匹配预定的阻抗。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于所述预定的阻抗是五十欧姆。

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