CN1134609A - 无线电天线 - Google Patents

Abstract

一种具有至少两个或多个天线的无线电天线，该无线电天线包括：配置在无线电设备主体的天线外壳中的、由螺旋线圈构成的螺旋天线；安装在螺旋天线底部、用以将螺旋天线连接到无线电设备的电路上的馈送连接器；和杆状天线，当杆状天线伸展时，通过电气连接到馈送连接器顶部和螺旋天线并穿过它们来电气短路螺旋天线，杆状天线通过螺旋天线和馈送连接器回缩进无线电设备内部而处于绝缘状态。

Description

无线电天线

本发明是有关无线电天线，特别是具有两个或多个天线的无线电天线。

通常，在仅仅使用一个能够伸缩的杆状天线的可移动无线电设备中当杆状天线收缩进无线电设备中时，诸如安装在无线电设备内部的印刷电路板之类的金属物体具有了成为无线电电波传播障碍的效果，从而减少了有效孔径。因此，同天线伸展时相比，这种情况下的天线有效增益大大降低。并且，由于天线伸展和收缩时的天线阻抗之间存在差异，所以，满足上面两种情况下的全部天线阻抗匹配就很困难。此外，假如把伸展时产生的天线阻抗当成最优状态，天线收缩时的接收灵敏度和辐射功率效率将变得很差，从而减少了可移动无线电设备的通讯距离。

因此，由于存在上述问题，许多天线和可移动无线电设备的制造商使用了各种各样的方法。第一种方法是把杆状天线做成伸展状态，即便这样做会使人们在移动无线电设备时遇到麻烦；第二种方法是在一定程度上降低效率来改善伸展/收缩结构；第三种方法是当杆状天线收缩时使用第二天线，即螺旋天线。特别地，制造商通常使用第三种方法，当天线收缩时，让第二天线工作。

上面提到的第二天线配置在无线电设备的主体内；同时，当杆状天线收缩时，第二天线应该工作。另外，包括第二天线的凸出部分应该尽可能地小，并且无线电天线应该被移动到杆状天线收缩的状态。因此，与杆状天线相比，螺旋天线的增益在一定程度上降低了。然而，因为可以显著地减少第二天线即螺旋天线的实际长度和所占空间，所以它还是被广泛使用。

美国专利第4,121,218号、第4,868,576号和第5,204,687号揭示了把螺旋天线当作第二天线的传统可移动无线电天线。

首先考虑美国专利第4,868,576号所揭示的螺旋天线，当杆状天线伸缩从而作为天线工作时，它总是与天线的一个馈送连接器相连。另外，依照美国专利第4,868,576号，当杆状天线伸展时，杆状天线和螺旋天线在绝缘材料间形成容性耦合，因此，杆状天线和螺旋天线作为单一天线工作。另外，按照美国专利第4,868,576所揭示的传统天线，为了容性地连接螺旋天线到辐射器，辐射器的长度必须扩展。因此，辐射器天线变得不必要地长。并且，既然辐射器天线的中心部分是由导电螺旋线圈构成的，辐射器天线的直径也太大，因而不美观了。还有，当杆状天线和螺旋天线不是独立工作时会造成问题。

按照美国专利第5,204,687号所揭示的天线，当杆状天线伸展时，只让杆状天线工作；当杆状天线回缩时，只让螺旋天线工作。另外，为使两个天线独立工作，当杆状天线伸展和收缩时，螺旋天线配置在杆状天线的顶部，两个天线由具有隔离特性的模制材料构成并且电气隔离。这样，当杆状天线伸展时，只有杆状天线才连到配置在螺旋天线底部的天线馈送连接器上而工作；另一方面，当杆状天线回缩时，只有螺旋天线连到天线馈送连接器上而工作。

然而，按照美国专利第5,204,687号所揭示的传统天线，既然螺旋天线配置在杆状天线的顶部，杆状天线顶部变大时，就产生了问题。并且，因为螺旋天线的相邻部分和杆状天线由模制材料构成，还产生了难以抵抗外力的另一问题。并且，所有的天线结构都不具备美感的和谐。

此外，韩国专利第93-8786号(美国专利申请系列号08/176,455)揭示了把螺旋天线当成第二天线并且也装配在可移动无线电设备上的传统天线。韩国专利申请第93-8786号揭示出：杆状天线和螺旋天线相绝缘，当杆状天线回缩时使螺旋天线工作；另一方面，当杆状天线伸展时，杆状天线和螺旋天线通常接到处于电气绝缘状态的天线馈送连接器上。

然而，按照韩国专利申请第93-8786号，由于即使当杆状天线伸展时螺旋天线还是连到天线馈送连接器上，就产生了难以只让杆状天线独立工作的问题。如上所述，如果杆状天线和螺旋天线不是独立工作，那么任何一个天线长度的改变会影响另一个天线。因此，难以在不设有转换电路的情况下使况阻抗匹配，也难以设计可移动无线电设备及其天线。

本发明目的之一是提供一种无线电天线，它有杆状天线和螺旋天线，并且当杆状天线伸展和收缩时独立地操作它们；

本发明目的之二是提供一种可由单一杆状天线构成的无线电天线，而与具有杆状天线和螺旋天线的该无线电天线中的螺旋天线无关；

本发明目的之三是提供一种无线电天线，当按照频率和特性变化而改变一个天线的阻抗匹配点时，不会影响具有杆状天线和螺旋天线的该无线电天线中的另一个。

为达到上述目的，本发明中的无线电天线包括：一个安装在无线电设备主体的天线外壳中的由螺旋线圈构成的螺旋天线；一个安装在螺旋天线底部的馈送连接器，用来把螺旋天线连到无线电设备的电路上；以及一个杆状天线，当杆状天线伸展时，通过在电气上连接到馈送连接器顶部和螺旋天线并穿过它们从而在电气上短路螺旋天线，并且，杆状天线穿过螺旋天线和馈送连接器回缩到无线电设备内部而处于绝缘状态。

上述及其他目的、本发明的优点及特征通过下面结合附图的进一步描述将更一目了然。其中：

图1是根据本发明的原理构造的可移动无线电天线的前视图，其中图1A示出了本发明的伸开的可移动无线电天线，图1B示出了本发明的回缩的可移动无线电天线；

图2是根据本发明一个实施例的无线电天线的剖面图，其中图2A是表示无线电天线结构的极限耦合状态的剖面图，图2B是表示除去天线外壳后每一构造单元的处于分离状态的剖面图；

图3是根据本发明的另一实施例表示杆状天线伸、缩时电气耦合状态的原理图，其中图3A是表示杆状天线回缩时天线连接状态的原理图，图3B是表示杆状天线伸展时天线连接状态的原理图；图3C表示杆状天线伸展时的天线电连接状态的原理图；

图4说明了根据本发明当杆状天线伸展时与使用频带对应的驻波比；

图5说明了根据本发明当杆状天线回缩时与使用频带相对应的驻波比；

图6是表示根据本发明当杆状天线伸展时与使用频带对应的杆状天线阻抗的Smith图(即：阻抗圆图)；和

图7是表示根据本发明当杆状天线回缩时与使用频带对应的杆状天线阻抗的阻抗圆图。

图1是根据本发明的原理构造的可移动无线电天线的前视图，图1A示出了本发明的伸展开的可移动无线电天线。左图1A中，杆状天线的杆1从安装于无线电设备主体顶部的天线外壳5中伸展出来。图1B示出了本发明的收缩时的可移动无线电天线。杆1通过天线外壳5收缩进无线电设备主体中，杆状天线头3固定地连接在天线外壳5上。

图2是根据本发明一个实施例的无线电天线的剖面图。图2A是表示无线电天线结构的极限耦合状态的剖面图，图2B是表示除去天线外壳后每一构造单元处于分离状态的剖面图；

如图2B所示，按照本发明的天线结构包括：一个天线外壳5、一个杆状天线、一个螺旋天线、一个绝缘支撑部分14和一个馈送连接器8。天线外壳5由绝缘材料构成。杆状天线由以下部分构成，即：头3；一个具有导电芯线外敷绝缘敷层材料、并用以连到头3上的杆1；一个配置于杆底部，以导体来覆盖导电芯线、并与导电芯线电连接成一体的杆金属接触部件11；以及一个连接至杆金属接触部分以防杆状天线损坏的杆支撑部件9。螺旋天线由一个螺旋形的螺旋线圈7、和一个与螺旋线圈顶部电气连接的螺旋管6构成。绝缘支撑部件14支撑螺旋天线内部的螺旋线圈。作为导体的馈送连接器8，其顶部和底部有螺纹。附在馈送连接器顶部之上的螺纹与天线外壳联接，另外附在底部的螺纹与无线电设备主体联接。这样，馈电连接器与电路板就连接在一起了。

相应地，参看图1和图2A，如所知道的那样，杆状天线通过螺旋天线、绝缘支撑部件和馈送连接器来执行伸展和回缩的操作。

与本发明的其他实施例相对应，杆状天线可以通过预定长的任何绝缘材料把头3和杆1相连接。

图3是表示本发明的其他实施例杆状天线伸缩时电气耦合状态的原理图。图3A是表示杆状天线收缩时天线连接状态的原理图。图3B是表示杆状天线伸展时天线连接状态的原理图。图3C是表示杆状天线伸展时天线的电气连接状态的原理图。

下面详细解释本发明的其他实施例的天线。

首先，杆状天线伸展时，杆状天线的杆金属连接部件11通过绝缘支撑部件14电气联接到金属管6的内部，以支撑馈送连接器8和螺旋线圈7。此外，配置于杆金属连接部件11底部的杆支撑部件9与馈电连接器8的底部电气联接。并且，如图2B所示，杆状天线的杆金属连接部件11通过馈送连接器8电气联接到螺旋线圈底部，并且通过金属管6电气联接到螺旋线圈的顶部。因此，当杆状天线伸展时，天线的电气连接状态如图3C所示。

如图3C，螺旋线圈7的两端通过杆状天线的杆金属连接部件11的两端而短路。也就是说，如从图3中所知，这是表示比杆状金属连接部件11长1/4波长的螺旋线圈被杆金属连接部件11两端电气短路时的等效电路。

目前，即使螺旋线圈7的长度发生一定程度的变化时，当杆状天线伸展时，馈送连接器8的阻抗也很少改变。在这种情况下，相对于杆1的情形而言，螺旋线圈7作为天线辐射器的功能减弱了。

因此，杆状天线伸展时，通过设置馈送连接器8作为馈电点，仅仅由一个简单的杆状天线就构成了天线。在这种情况下，有可能根据螺旋线圈7长度的变化最大限度地减少杆状天线的特性的变化。

另一方面，当杆状天线收缩时，头3固定地连到天线外壳5和杆1的顶部，然而，杆金属连接部件11的外部敷有绝缘层材料而被电气隔离。并且，杆1穿过金属管6、螺旋线圈7和馈送连接器8。

这样，如图3A所示，电气联接到馈送连接器8的螺旋天线仅仅执行天线辐射器的工作。然而，在这种场合，因为杆状天线与螺旋天线相绝缘，杆状天线长度改变引起的参数改变很少影响天线辐射器的特性。

图4是说明根据本发明的杆状天线伸展时与使用频带相对应的驻波比的图示。如图4所示，按照本发明的一个实施例的天线在使用频率为0.8661GHz(a)时给出的驻波比是1.0587；当使用频率变成0.8640GHz(b)时，给出的驻波比是1.0726；当使用频率改变到0.86805GHz(c)时，给出的驻波比是1.0973。

图5是说明与本发明的杆状天线收缩时与使用频带相对应的驻波比的图示。如图5所示，按照本发明一个实施例的天线在使用频率为0.8661GHz(a)时的驻波比是1.2224。当使用频率变到0.8640GHz(b)时，给出的驻波比是1.1543；当使用频率变到0.86805GHz(c)时，给出的驻波比是1.2992。

这样，从图4和5可知，无线电信号的辐射效率提高了很多，与传统的无线电天线有所不同。

图6是表示根据本发明的杆状天线伸展时与使用频带相对应的杆状天线阻抗的阻抗圆图。如图6，当使用频率为0.8661GHz(a)时，给出的杆状天线阻抗是45.064Ω，当使用频率为0.8640GHz(b)时，给出的杆状天线阻抗值是48.225Ω。并且，当使用频率是0.86805GHz(c)时，给出的杆状天线的阻抗值是43.434Ω。

图7是表示根据本发明的杆状天线回缩时与使用频带对应的杆状天线阻抗的阻抗圆图。如图7所示，当使用频率为0.8661GHz(a)时，给出的螺旋天线的阻抗是43.107Ω，当使用频率为0.8640GHz(b)时，给出的杆状天线的阻抗是44.756Ω。并且，当使用频率为0.86805GHz(c)时，给出的杆状天线的阻抗是40.727Ω。

这样，从图6和图7可知，根据本发明的各实施例，当杆状天线伸缩时，螺旋天线的阻抗特性与杆状天线的阻抗特性极为相似。

同时，本发明在杆状天线伸展时以杆状天线作为天线辐射器工作，而在其收缩时以螺旋天线作为天线辐射器工作，而不需要其他电隔离电路。并且，杆状天线和螺旋天线长度改变引起的电气参数改变很少影响各天线。因此，如果任一天线的阻抗匹配点由其长度确定后，另一个天线的阻抗匹配点只作极其微细的调整。在这种情况下，不必修正阻抗匹配电路，两个天线就能独立工作。

因此，与本发明相应的独立工作的双天线结构能够容易地适应无线电天线的主体2的外部设计的改变而不降低其功能。并且，按照本发明的天线结构，即便使用频率在某种程度内改变时，也容易调整阻抗匹配电路。

如上所述，本发明提供了当杆状天线收缩时杆状天线和螺旋天线独立工作的有效性。并且，因为一个天线工作时很少影响另一个天线，本发明被用来提高天线的辐射效率。

同时，尽管在其中仅仅叙述了本发明的优选实施例，但在本发明的精神和范围之内，可以有各种各样的具体实现。尤其是在本发明的实现中，虽然用金属管来电气连接螺旋线圈和杆金属接触部件，构成时也可以用螺旋线圈作为第二天线而不用金属管。还有，在本发明中，当杆状天线回缩时，通过减小螺旋线圈顶部的直径就可以实现杆金属接触部件和螺旋线圈顶部的电气联接。

Claims (10)

1.一种无线电天线，其特征在于，包括：

一个装配在所说的无线电设备主体天线外壳中的由螺旋线圈构成的螺旋天线装置；

一个安装于所说的螺旋天线装置底部、用以将所说的螺旋天线装置与所说无线电设备的电路相联接的馈送装置；和

一个杆状天线装置，当杆状天线伸展时，它通过电气连接到所说的馈送装置的顶部和所说的螺旋天线装置从而电气短路所说的螺旋天线装置并穿过它们；所说的杆状天线装置穿过所说的螺旋天线装置和所说的馈送装置回缩到所说的无线电设备内部而处于绝缘状态。

2.按照权利要求1所述的无线电天线，其特征在于，在该处所说的螺旋天线装置还包括由固定地连接到所说螺旋线圈的顶部的螺旋顶部耦合装置；当杆状天线装置伸展时，它被电气连接到杆状天线上。

3.按照权利要求2所述的无线电天线，其特征在于，其中所说的螺旋顶部耦合装置由一个管状金属导体构成；当所述杆状天线装置伸展时，所说的螺旋顶部耦合装置穿过所说的管状金属导体固定地连接到所说的杆状天线装置上。

4.按照权利要求2所述的无线电天线，其特征在于，在其中所述的杆状天线装置包括：

一个导电金属芯线杆，

金属接触装置，当所说杆状天线装置伸展时，通过使其伸长到至少触及所述的馈送装置和所说的螺旋顶部耦合装置、并通过将所说的金属接触装置的两端固定地联接和电气连接到所说的螺旋顶部耦合装置和所说的馈送装置内部从而电气短路所说的螺旋天线；所说的金属接触装置安置着所说的金属芯线杆的底部；和

绝缘敷层材料，用来覆盖所说的从所说金属接触装置脱离出来的金属芯线杆。

5.按照权利要求2所述的无线电天线，其特征在于，在其中所说的杆状天线装置包括：

绝缘装置，设置在所说的杆状天线装置的顶部，并具有一个预定的长度；

一个离开绝缘装置有一个预定距离的、覆盖着绝缘敷层材料的金属芯线杆；

被电气连接到所说的金属芯线杆并具有一个预定长度的金属接触装置；和

一个棒支撑部件，它设置在所说的金属连接装置的底部并连接在所说的馈送装置上。

6.按照权利要求1所说的无线电天线，其特征在于，在其中杆状天线装置的构成包括：

一个导电金属芯线杆；

金属接触装置，当所说的杆状天线装置伸展时，通过使其伸长到至少触及所说的馈送装置和所说的螺旋顶部耦合装置，并通过将所说的金属接触装置的两端固定地连接到所说的螺旋顶部耦合装置和所说的馈送装置内部从而电气短路所说的螺旋天线；所说的金属接触装置安置着所说的金属芯线杆的底部；和

绝缘敷层材料，用以覆盖从所说的金属接触装置脱离出来的金属芯线杆。

7.按照权利要求1所述的无线电天线，其特征在于，其中所述的螺旋线天线装置包括螺旋线圈；当所说的杆状天线回缩时，该螺旋线圈与所说的杆状天线装置相绝缘；当所说的杆状天线伸展时，该螺旋线圈电气连接到所说的杆状天线装置的底部。

8.按照权利要求7所述的无线电天线，其特征在于，其中所述的杆状天线装置包括：

绝缘装置，它设置在所说的杆状天线装置的顶部，并具有一个预定的长度；

一个金属芯线杆，它从距离所说绝缘装置一个预定长度起覆盖着所说的绝缘敷层材料；

一个金属接触装置，它被电气连接到所说金属芯线杆，并具有一个预定的长度；和

一个棒支撑部件，设置在所说金属接触装置的底部，并与所说的馈送装置相连接。

9.一种可移动无线电天线，其特征在于，包括：

一个由导体构成的螺旋线圈，它配置在具有天线外壳的所说的无线电设备的主体上；

螺旋顶部耦合装置，它固定地连接在所说的螺旋线圈的顶部，并且与其有电气连接，所述螺旋顶部耦合装置由导体构成；

馈送装置，它配置在所说的螺旋天线的底部，从而将所说的螺旋线圈连接到所说的无线电设备的电路上，所说的馈送装置由导体构成；

杆状天线装置，当所说的无线电设备伸展时，它穿过所说的馈送装置、所说的螺旋线圈和所说的螺旋顶部耦合装置的内部来将所说的馈送装置电气联接到所说的螺旋顶部耦合装置上，从而电气短路所说的螺旋线圈；当所说的无线电设备收缩时，所说的杆状天线通过所说的螺旋顶部耦合装置、所说的螺旋线圈和所说的馈送装置回缩成安装状态。

10.按照权利要求9所述的无线电天线，其特征在于，所说的杆状天线装置包括：

一个导电金属芯线杆；

一个金属接触装置，当所说杆状天线装置伸展时，通过使其伸长到至少触及所说馈送装置和所说的螺旋顶部耦合装置，并通过将所说的金属接触装置的两端固定地连接和电气联接到所说的螺旋顶部耦合装置和所述馈送装置的内部从而电气短路所说的螺旋线天线，所说的金属接触装置配置在所说的金属芯线杆的底部；和

绝缘敷层材料，它用来覆盖所说的从所说的金属接触装置脱离出来的金属芯线杆。

Images