CN1140342A - 用于便携式无线电装置的天线 - Google Patents

Abstract

用于便携式无线电装置的天线，从装置主体(1)伸出的一对带子(2a，2b)将其固定于使用者。通电的第一天线导体(21a，21b)和不通电的第二天线导体(22a，22b)埋入2a和2b的每一根中，并平行于带子的轴线延伸。21a，22a与21b，22b在一末端连接。没有负载与22a或22b相连。按第二天线导体的长度起不同的作用。若长度≥欲接收波的λ/2，起反射器作用。若＜λ/2，起导向器作用。四个天线导体的长度和位置可调，构成高灵敏且足以放在所述装置中的天线。

Description

用于便携式无线电装置的天线

本发明涉及在便携式无线电装置中使用的天线，更具体地说，是涉及安放在无线电装置的壳体中或无线电装置的外围部件中的天线。

商业上拥有各种形式的便携式无线电装置，如便携式无线电接收机和寻呼机(pager)。因为它们尺寸小，重量轻和有用，所以被大量应用。这些无线电装置有一根天线用以接收无线电波。在大多数情况下，天线设在装置的壳体或其外围部件中。

集成电路技术的最新进展提供了微型的无线电线路元件，这些元件只消耗很小的功率。另外，用于便携式无线电装置的小型、高性能和大容量的干电池和可充电电池已经进入实际使用。然而，用于便携式无线电装置的天线也应该微型化。这是因为天线能够输出的功率与天线的电波接收面积和天线的长度成比例。应当注意，天线的长度是与要检测的无线电波长密切相关的。

在至今开发的便携式无线电装置中有一种手表形的无线电装置，它包括一个壳体和一条带子。假如它是调辐(AM)收音机，则它具有设在壳体内的杆形天线，用于接收MF(中频)无线电波。假如它是调频(FM)收音机或寻呼机，则它具有放在带子内的环带状天线，用于接收FM(调频)无线电波。便携式调频无线电接收机和寻呼机，即便携式无线电装置的两种其他形式具有电线形的天线，该天线也起耳机作用。

通常用于便携式无线电装置的天线，如杆形天线，电线形天线和环形带状天线的在以下方面是有缺点的。

(a)放置在手表形天线电装置壳体内的杆形天线等，假设与寻呼机，移动电话或具有需要接收几百兆赫至几千兆赫的高频无线电波的无线电接收机/发射机的个人数字式助理(PDA)组合时，则不能发挥理想的作用。另外，为了容纳杆形天线等，壳体必需用导电的材料，例如金属制造。

(b)用在便携式调频无线电接收机中，也可起耳机作用的电线形天线，在使用时必需与接收机连接或绕在接收机上。

(c)环形带状天线结构复杂，天线部分的制造成本高。这是因为当天线与手腕表带的扣环连接时，必需形成一个环。由于天线是缠绕在手腕上，环的直径随着手腕的尺寸而改变，这不可避免地改变了天线的长度。为了保持天线的特性，必须使用一个调节线路来补偿天线长度的改变。

(d)即使将金属导体粘接在手表形无线电装置的带子上，天线的特性仍然不稳定。这是因为天线的尺寸受限制，并且也因为导体或也是导体的手腕通过天线回路。结果，天线的灵敏度不能达到理想的那么高，并且不能可靠地接收或发射无线电波。

(e)一般，在环形天线中，辐射电阻对输入电阻的比率小。另外，除非输入电抗被抵消，不可能使用环形天线。这使用起来效率极低。

因此，本发明的目的是要提供一种用在便携式无线电装置中的天线，该天线可作为一种使用超短波波段或较高波段的高频电波的无线电装置来使用，该天线制造成本低并具有良好的特性，可提高无线电装置的灵敏度，效率和稳定性。为了达到这个目的，提供一种用在便携式无线电装置中的天线，它包括：从装置的主体伸出的用于将装置固定在使用者身上的带子部分；设在各个带子部分上并用塑料制成的第一导体，在该第一导体的中心部分设置有电源，而使得电流分布相对于中心部分是对称的；设在每一个带子部分上的由塑料制成的第二导体，该第二导体与第一导体隔开一个预先设定的距离。

具有这种特殊结构的天线非常轻便，可以可靠地接收各种频率的无线电波，并且制造成本低。

附图的简要说明

图1A和1B表示装有根据本发明的第一实施例的天线的手表形无线电装置的正视图和截面图；

图2A和2B分别为表示天线和其等价的线路图的示意图；

图3A和3B分别为表示根据本发明的第二实施例的天线及其等价的线路图的示意图；

图4A和4B分别为表示图3A所示的天线的改进的示意图以及与该改进天线的等价的线路图；

图5A、5B和5C分别为表示根据本发明的第三实施例的天线示意图，其等价线路图及其原理图；

图6A和6B分别为表示根据本发明的第四实施例的天线的示意图及其等价的线路图；

图7A和7B分别为表示图6所示的天线的改进的示意图和该改进天线的等价线路图；

图8A和8B分别为表示和图6A所示的天线的另一种改进方案的示意图和该改进天线的等价线路图；

图9A和9B分别为表示和图6A所示的天线的又一种改进方案的示意图和这个改进天线的等价线路图；

图10A和10B分别为表示和图6A所示的天线的再一个改进方案的示意图和改进天线的等价线路图；

图11A和11B分别为装有本发明的第五实施例的天线的手表形无线电装置的正视图，以及该天线的原理图；

图12A和12B分别为图11B所示天线的原理图和折叠天线的原理图；

图13A至13E为根据第五实施例的天线的等价线路图；

图14为根据本发明的第五实施例的天线的等价线路图；

图15为根据本发明的第六实施例的天线的原理性表示；

图16A和16B分别为图15所示天线的原理图和等价线路图；

图17由装备有本发明的第七实施例的板块天线(patch antenna)的手表形无线电装置的正视图和截面图组成；

图18由根据第七个实施例的板块天线正视图和截面图组成；

图19为微型窄条线(micro-strip line)的透视图，它说明板块天线的工作原理；

图20A、20B和20C分别为微型窄条天线的等价线路图，表示在微型窄条天线中电流和电压分布的图和微型窄条天线的截面图；

图21A和21B分别为作成长方形板块形的微型窄条线的透视图和表示能量如何从微型窄条线辐射的图形；

图22A和22B表示在中心部分具有槽的导体平板上产生的电场和由小的偶极子电流(dipole current)产生的电场；

图23A和23B分别表示在板块天线中流动的磁流和电流以与磁流相同的方式流动的长方形回路天线的示意图；

图24A、24B、24C和24D分别为板块天线的透视图，小型板块天线的透视图，表示倒L形天线的示意图和表示倒F形天线的示意图；

图25由分别为板块天线的正视图，板块天线的截面图和表示其电流-电压特性的示意图组成；

图26由分别为另一个板块天线的正视图，板块天线的截面图和表示其电流-电压特性的示意图组成；

图27由分别为又一个板块天线的正视图，这个板块天线的截面图和表示其电流-电压特性的示意图组成；

图28为根据本发明的第八实施例的天线的原理性表示；

图29为图28所示天线的一部分的截面图；

图30A至30C为图28天线的正视图，它表示构成天线的各层；

图31A和31B为根据本发明的第九实施例的天线的正视图和部分剖开的截面图；

图31C和31D为图31A和31B所示天线的正视图，它们表示构成天线的各层；

图32A和32B为根据本发明的第十实施例的天线的正视图和部分剖开的截面图；

图32C和32D为图32A和32B所示天线的正视图，它们表示构成天线的各层；

图33A和33B为根据本发明的第十一实施例的天线的正视图和部分剖开的截面图；

图33C和33D为图33A和33B所示天线的正视图，它们表示构成天线的各层；

图34为手表形调频立体声收音机/调频电传文稿(teletext)接收机的方框图，其接收天线为根据本发明的板块天线；

图35为手表形调频无绳麦克风/调频字符编码(character code)发射机的方框图，其发射天线为根据本发明的板块天线；以及

图36为手表形移动电话的方框图，其接收/发射天线为根据本发明的板块天线。

优选实施例的详细说明

本发明的实施例将参照附图进行说明。实施例是设计用在手表形便携式无线电装置中的。第一实施例

1、结构

图1A为装备有本发明的第一个实施例的带状天线的手表形无线电装置的正视图。图1B为手表形无线电装置的截面图。如图1A所示，无线电装置包括主体1，两条带子部分2a和2b和一个扣环部分3。主体1包含有起手表作用和无线电装置作用的电子元件。带子部分2a和2b与主体1连接，将主体1固定在使用者手腕上。扣环部分3固定在带子部分2a的自由端。主体1，在其上表面上有一显示屏1b，它是液晶显示器(LCD)等。主体1在其每一侧面上有二个开关1c。

在带子部分2a上装有圆环4。当使用者将两个带子部分2a和2b绕在手腕上来戴手表形无线电装置时，他或她将另一带子部分2b插入这个圆环4中。带子部分2b具有一排孔5。扣环部分3有一销子3a和一个装饰环3b。使用者将销子3a插入孔5的一个中，将无线电装置固定在他或她的手腕上。只要使用者戴上手表形无线电装置，销子3a保持与装饰环3b接触。

主体1包含一个无线电电路部分6和导电的电源终端7a和7b。无线电电路部分设计成向天线导体10a和10b供电，有关无线导体将在下面说明。输入/输出终端从部分6突出，用于将天线导体10a和10b接收的能量供给部分6。输入/输出终端在电气上和物理上与导电基片11a和11b连接。电源终端7a和7b在带子部分2a和2b的轴线方向延伸。这些终端的一端通过，例如低温焊料，在电气上和物理上分别与基片11a和11b连接。

在带子部分2a，电源终端7a的另一端，通过导电螺钉7c，在电气上和物理上与天线导体10a的一端固定，天线导体10a在带子部分2a的轴线方向延伸。在带子部分2b，电源终端7b的另一端，通过导电螺钉7d在电气和物理上与天线导体10b的一端固定，天线导体10b在带子部分2b的轴线方向延伸。天线导体10a和10b为金属窄带，薄有金属片或金属丝，它们是塑料件。电源终端7a设在主体1和带子部分2a之间，而电源终端7b设在主体1和带子部分2b之间。两个电源终端7a和7b都由挠性材料制成，使2a和2b部分可以相对主体1运动。

2、电气特性

图2A为上述带状天线的示意性表示，图2B为该带状天线的等价线路图。如图2A所示，带状天线具有天线长度L1，它是电源终端7a的长度和天线导体10a的长度之和。天线长度L1由下式给出：

2L₁＝λ/2

∴L₁＝λ/4       (λ：波长)              (1)

因此，带状天线结构上与所谓“半波偶极天线”相同，以后将把它称为“半波天线”。大部分半波天线在相对于天线轴线对称，并放置在与天线轴线同一距离的两个平面内是全向辐射的。半波天线的输入阻抗表示如下：^z2L＝(λ/2+Δ)≌73.13+j42.55+jWekΔ(Ω)

          ≌73.13+j42.55+ j60·ln(2L/ρ)(Ω)

                      ↓式中：2L(＝2L1)为总的天线长度，ρ为任何一个天线导体的直径，k＝2π/λ，λ为波长，We为波阻抗。半波天线的电阻R与总长度2L(＝λ/2)的平方成比例。即总长度2L越小，电阻R越低。于是，天线的输入电抗X与总长度2L几乎呈线性变化。假如总长度2L较小，则天线导体的直径ρ越大，输入电抗X越大。一般希望半波天线的输入阻抗几乎与前向电阻(forward resistance)相同。为了使输入阻抗尽可能接近等于前向电阻，从式(2)中可以了解，要求总长度2L比半波长度Eλ/2小一点点。换言之，只要使天线长度的一半L(＝L1)为λ/4的0.90至0.95倍就可以了。

半波天线的辐射功率Wr由下式决定： $\mathrm{Wr}\≅60|I{|}^2{{\∫}_0}^{\mathrm{\π}}\frac{{\cos }^2(\mathrm{\π}/2\cos \mathrm{\θ})}{\sin \mathrm{\θ}}\mathrm{d\θ}$ ＝30|I|²(γ+ln 2π-Ci2π)                   (3)＝30|I|²×2.44...≌73.13|I|²(W)

天线的辐射电阻Rr用下式表示：Rr＝Wr/|I|²≌73.13(Ω)                      (4)天线的方向增益Gd由下式给出： $\mathrm{Gd}=\frac{1}{{{\∫}_0}^{\mathrm{\π}/2}\frac{{\cos }^2(\mathrm{\π}/2\cos \mathrm{\θ})}{\sin \mathrm{\θ}}\mathrm{d\θ}}$ ＝4/2.44...＝1.6409...                      (5)第二实施例

1、结构

图3A为装备有本发明的第二实施例的带状天线的手表形无线电装置的正视图，图3B为手表形无线电装置的截面图。这个带状天线A具有许多半波天线导体。更精确地，如图3A所示，在带子部分2a上设有两个天线导体12a和13a，它们隔开一个距离d，并在电气上由环形的电源终端14a连接。同样地，在带子部分2b上设有两个天线导体12b和13b，它们隔开一个距离d，并在电气上由U形电源终端14b连接。第二实施例的天线长度的一半L1为电源终端(14a和14b)的长度和天线导体(10a和10b)的长度之和。

第二实施例包括两个相同的半波天线，它们彼此隔开一个距离d。因此，第二实施例的输入阻抗由下式给出：

Z1＝Z2＝V2/V1＝Z11+Z12

互阻抗Z12(＝R12+j×12)由下式表示： $R12=R21=30[2\mathrm{Ci}\left(\mathrm{kd}\right)-\mathrm{Ci}\{\sqrt{{\left(\mathrm{kd}\right)}^2+{\mathrm{\π}}^2+\mathrm{\π}}\}$ $-\mathrm{Ci}\{\sqrt{{\left(\mathrm{kd}\right)}^2+{\mathrm{\π}}^2}-\mathrm{\π}\}]\left(\mathrm{\Ω}\right)$ $X12=X21-30[2\mathrm{Si}\left(\mathrm{kd}\right)-\mathrm{Si}\{\sqrt{{\left(\mathrm{kd}\right)}^2+{\mathrm{\π}}^2}+\mathrm{\π}\}$ $-\mathrm{Si}\{\sqrt{{\left(\mathrm{kd}\right)}^2+{\mathrm{\π}}^2}-\mathrm{\π}\}]\left(\mathrm{\Ω}\right)$ 式中：

在第二个实施例的带状天线中，应用互阻抗Z12与输入阻抗串联。为了将电抗分量X12减少至零，即使其变成纯电阻，只要满足条件d/(λ/4)＝0.5或2.8，或者d＝λ/8或0.7λ即可以了。更简单地说，天线导体12a和13a应该隔开λ/8或0.7λ，且天线导体12b和13b应该隔开λ/8或0.7λ。在这种情况下，在最大辐射方向上得到的增益Gh为： $\mathrm{Gh}=\frac{{\left|2\mathrm{EO}\right|}^2}{2(R11+R12){\left|I\right|}^2}/\frac{{\left|\mathrm{EO}\right|}^2}{R11{\left|I\right|}^2}$ $\≅\frac{2\×73.13}{73.13+R12}---\left(8\right)$

显然，当距离d在2.5-3倍λ/4范围内时，增益Gh比第一实施例的半波天线的增益Gd大4至5分贝。第二实施例的改进

图4A为表示图3A所示的第二实施例的改进的示意图，图4B为改进的带状天线的等价线路图。改进的带状天线具有两个U形天线导体15a和15b，它们分别埋入带子部分2a和2b中。天线导体15a和15b在2a和2b部分的轴线方向延伸。它们电气上与电源终端16a和16b连接。每一个天线导体有二个平行部分，它们具有不同的长度L1和L2(L1＜L2)，并且隔开一个距离d。改进的带子具有与图3A和3B所示的第二个实施例的带子相同的特性。第三实施例

图5A为表示本发明的第三实施例的带状天线的示意图。图5B为这个带状天线的等价线路图。图5C为带状天线的原理性表示。

如图5A所示，两个天线导体17a和18a埋入带子部分2a中，隔开一个距离d，并在带子部分2a的轴向方向延伸。同样地，两个天线导体17b和18b埋入带子部分2b中，隔开一个距离d，并在带子部分2d的轴向方向延伸。天线导体17a和18a电气上通过电源终端20a和20b与无线电线路部分6(即电源部分)连接。天线导体17b和18b电气上也通过电源终端20c和20d与无线电线路部分6连接。在电源终端20b和无线电线路部分6的连线上设有移相器(phase shifter)21。由于移相器21的影响，导体17a和18a起半波天线的作用，它的相位与由导体17b和18b构成的半波天线不同。这样，即使距离d减小，带状天线也可获得与距离d在5λ/8至3λ/4范围变化，因此而具有大增益的天线特性一样好的特性。因此，第三实施例的天线特性与第一和第二实施例相等。第四实施例

图6A为表示本发明的第四实施例的带状天线的示意图，图6B为该带状天线的等价线路图。从图6A中可以看出，天线导体21a和22a埋入在带子部分2a中，并在2a部分的轴向方向延伸。另外，天线导体21b和22b埋入在带子部分2b中，并在2b部分的轴向方向延伸。在四个天线导体中，只有导体21a和21b分别通过电源终端23a和23b与无线电线路部分6(即电源部分)在电气上连接。其他导体22a和22b彼此通过负载ZL串联连接。导体22a与导体21a隔开一个距离d，导体22b与导体21b隔开同一距离d。当导体21a和21b通电时，在导体21a和21b附近产生强电场。结果，虽然导体22a或导体22b没有通电，电流通过在位于靠近导体21a和21b的导体22a和22b流动。因此，导体22a和22b起天线导体的作用。更精确地说，它们起反射器(reflectors)或导向器(directors)的作用。

整个天线所具有的输入阻抗，即在天线导体21a和21b上的输入阻抗用下式表示： $Z=Z11-\frac{{Z12}^2}{Z22+\mathrm{ZL}}---\left(9\right)$

由天线导体21a和21b组成的半波天线的增益Gh(θ，φ)由下式决定： $\mathrm{Gh}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})=\stackrel{R_o}{R}|1-\frac{Z22\mathrm{ejkd}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\φ}}{Z22+\mathrm{ZL}}{|}^2\frac{{\cos }^2(\mathrm{\π}/2\cos \mathrm{\θ})}{{\sin }^2\mathrm{\θ}}---\left(10\right)$ 式中Ro为半波天线的辐射电阻，由下式给出：

R_o＝Wr/|I|²≌73.13(Ω)

从(10)式可以了解，半波天线的输入阻抗和增益可通过调节连接在没有通电的天线导体22a和22b之间的负载ZL来改变。因此，假如调节负载ZL，使在φ＝0方向的增益增加，则天线导体22a和22b将如导向器一样工作。假如调节负载ZL，从而使φ＝80方向的增益增加，则天线导体22a和22b将如反射器一样工作。第四实施例的第一个改进方案

图7A为表示第四个实施例，即图6A所示的带状天线的第一个改进方案的示意图。图7B为该第一个改进的带状天线的等价线路图。如图7A所示，在这个天线中没有用负载ZL，使天线导体22a和22b短路，天线导体22a和22b上不通电。这样，导体22a和22b起着称为“Yagi-Uda天线”的天线反射器的同样作用。在这个改进天线中，天线导体22a和22b的长度与天线导体21a和21b不同，因此可以达到通过调节图6A和6B所示的天线中负载ZL的值所得到的同样结果。更具体地说，假如天线导体22a和22b的长度L2比构成半波天线(2L1＝λ/2，L1＝λ/4)的天线导体21a和21b的长度长些或短些，则总长度接近等于半波λ/2的导体22a和22b中的每一个的自阻抗的电抗分量改变很大，而自阻抗的电阻分量改变很小。因此，导体22a和22b长度的改变只造成电抗X22的改变。

假如它们的长度L2等于或大小λ/4(2L2＝λ/2)，则天线导体22a和22b将象反射器一样工作，而带状天线的轴向增益将减小约6分贝。另一方面，假如它们的长度L2为λ/4的0.8至0.9倍，它们将如导向器一样工作，轴向增益将增加2分贝至3分贝。作为导向器工作的天线导体22a和22b越厚，则它们可以更短。第四实施例的第二个改进方案

图8A为表示第四个实施例，即图6A和6B所示的带状天线的第二个改进方案的图。图8B为第二个改进的带状天线的等价线路图。如图8A和8B所示，采用了比天线导体21a和21b短的天线导体24a和24b来代替比导体21a和21b长的天线导体22a和22b。更精确地说，导体24a和24b的长度L3为导体21a和21b的长度L1的0.8至0.9倍。不通电的导体24a和24b分别与导体21a和21b隔开一个距离d3。天线导体24a和24b作为导向器工作。第四实施例的第三个改进方案

图9A为表示第四个实施例，即图6A和6B所示的带状天线的第三个改进方案的示意图。图9B为这个改进天线的等价线路图。从图9A可看出，带子部分2c和2d比图6A所示的带子部分2a和2b宽。带子部分2d具有二排孔。三个天线导体25a，26a和27a埋入带子部分2c中，并隔开一个距离d3。类似地，三个天线导体25b，26b和27b埋入带子部分2d中，并隔开一个距离d3。导体25a和25b与无线电线线路部分6(即电源部分)连接，构成半波天线。剩余的导体26a，26b，27a和27b不通电，它们如导向器一样工作。当导体26a，26b，27a和27b作为导向器工作时，为了使带状天线的发射(或接收)方向性相反，只将导体25a和25b与无线电线路部分6的位置与天线导体26a和26b的位置交换即可。第四实施例的第四个改进方案

图10A为表示第四个实施例，即图6A和6B所示的带状天线的第四个改进方案的图。图10B为第四个改进的天线的等价线路图。如图10A所示，三个天线导体30a，31a和32a埋入带子部分2c中，而三个天线导体30b，31b和32b埋入带子部分2d中。长度为L1的导体31a和31b与无线电线路部分6(即电源部分)连接，构成半波天线。导体30a和30b分别放置在导体31a和31b附近，隔开一个距离d2。导体32a和32b分别放在导体31a和31b附近，隔开一个距离d3。

天线导体30a和30b的有效长度L2比天线导体31a和31b的有效长度L1大。相反，导体32a和32b的有效长度L3比天线导体31a和31b的有效长度L1小。导体30a和30b构成反射器，而导体32a和32b构成导向器。第四个改进方案为带状天线形状的三元件Yagi-Uda天线。这个天线的输入阻抗和增益可以通过调节导体31a和31b，另一方面，导体32a和32b之间的距离d3，另一方面，通过调节导体32a与32b的有效长度L3来改变。第四个改进方案为三元件(反射器+反射器+天线)式天线，其增益比普通半波天线的增益大4至6分贝。第五实施例

1、结构

图11A为装备有本发明第五实施例的天线的手表形无线电装置的正视图。图11B为天线的原理图。如上述的任何一个实施例一样，第五实施例具有无线电线路部分6和电源终端7a和7b，如图11A和11B所示。输入/输出终端从无线电线路部分6突出。输入/输出终端，通过例如，低温焊料，在电气上和物理上与导电基片11a和11b连接。设置终端是为了分别将电能从部分6供给至埋入在带子部分2a和2b中的天线导体40a和40b，并将天线导体40a和40b接收的能量供给至部分6。另外，电源终端7a和7b在带子部分2a和2b的轴线方向延伸，其一端通过，例如，低温焊料在电气上和物理上分别与基片11a和11b连接。

在带子部分2a中，电源终端7a的另一端，在电气上和物理上与在带子部分2a的轴向方向延伸的天线导体40a的一端固定。在带子部分2b中，电源终端7b的另一端，电气上和物理上与在带子部分2b轴向方延伸的天线导体40b的一端固定。天线导体40a和40b为金属窄条，薄金属片或金属丝，它们都是塑料件。在主体1和带子部分2a之间设有电源终端7a，在主体1和带子2b之间设有电源终端7b。两个电源终端7a和7b均由挠性材料制成，使2a和2b部分可相对主体1运动。

天线导体40a由两个电源天线元件42a和43a组成，它们构成总长度(2L4)等于半波长度(λ/2)的半波天线，同样地，天线导体40b由二个电源天线元件42b和43b组成，它们相互平行，在一端彼此连接(OK？)并构成总长度(2L4)等于半波长度(λ/2)的半波天线。

2、电气特性

从图11B看出，不通电的天线导体的直径2ρ2(半径＝ρ2)为构成半波天线和通电的天线导体42a和42b的直径2ρ1(半径＝ρ1)的1至6倍大。天线导体42a和43a的轴线隔开一个距离d。另外，天线导体42b和43b的轴线也隔开一个距离d。

由于尺寸大，根据第五实施例的带状天线，在高频区可作为折叠天线使用。如图12A和12B所示，折叠天线的特征为两个导体的半径为ρ1和ρ2，它们轴线之间的距离d是足够小。当使用折叠天线代替诸如普通形式的半波天线一类的杆形天线时，天线的输入阻抗可以容易地改变至恰当的数值，而不会改变天线的辐射特性。为什么会这样的理由将在下面说明。

假设，如图13A所示，在折叠半波天线的电源点施加电压V，使电流流动。在这种情况下产生的电磁场为图13B和13C所示的二个电磁场的组合。图13B的电磁场是当同样的电压Vr加在二个导体的轴线上，从而使电流Ir和arIr流入两个导体时产生的电磁场。图13C的电磁场是当电压afVf和-Vf分别加在两个导体上，从而使电流If和-If沿着两个导体的轴线，在相反方向流动时产生的电磁场。

将交互作用定理应用于图13B和13C所示的两个电磁场，可以得到：

(VrIf-afVfIr)+{Vr(-If)-(-Vf)arI}＝0(11)

式(11)可简化为下列形式：

VrIf-afVfIr-VrIf+arVfIr＝0

     arVfIr＝afVfIr

         ar＝af                    (12)

图13A所示的电磁场为图13B和13C所示的电磁场之和。假设ar＝af＝a，可得：

Vr+aVf＝0                          (13)

Vr-Vf＝0                           (14)

Ir+If＝I                           (15)

图13B所示的系统可以作为一个由两个导体来组成的线性天线来考虑。因此，它等价于图13D所示的天线，该天线是由单一的厚导体构成的。图13D所示的天线的输入阻抗Zr由下式给出：

Vr＝(1+a)IrZr                         (16)

图13C所示的系统等价于图13E所示的天线，该天线包括两个部件，每一部件由两条平行线路构成，这些平行线路在远端短路，而在近端通电。这些部件的阻抗Zf可表示为：

1/2(1+a)Vf＝IfZf                      (17)

由式(13)和(14)可推导出下列式子：

Vr＝Vf＝V/(1+a)                       (18)

Ir＝V/(1+a)²Zr                        (19)

If＝V/2Zf                             (20)

将式(18)、(19)和(20)用于式(15)可得： $I=\mathrm{Ir}+\mathrm{If}=\frac{V}{{(1+a)}^2\mathrm{Zr}}+\frac{V}{2\mathrm{ZF}}---\left(21\right)$ 因此，折叠天线的输入阻抗由下式给出： $Z=\frac{V}{I}=\frac{{2(1+a)}^2\mathrm{ZrZf}}{{(1+a)}^2\mathrm{Zr}+2\mathrm{Zf}}---\left(22\right)$

即，输入阻抗Z等价于由阻抗Zr(1+a)²)和阻抗2Zf组成的并联线路，该线路可用图14的线路图表示。从图13A至13E可清楚，辐射的电流只为2Ir，而且折叠天线等价于图13D所示的天线，该天线在图13D中示出。因此，假如折叠天线没有功率损失，则折叠天线具有与一个线性天线相同的方向性。图13E所示的电磁场只改变在天线附近产生的电磁场，最终改变输入阻抗或接收电压，而没有其它作用，这点可从图14得以了解。

折叠天线的输入阻抗Zf可由如下获得：

Zr＝jZ0tankL                         (23)其中，Z0为两个并联线路所固有的阻抗，而2L为天线的总长度。假如天线为半波天线，其中2L＝λ/2，则/Zf/＝∞。这样，式(22)可简化为下列形式：

Z＝(1+a)²Zr                          (24)

显然，输入阻抗Z为半波天线阻抗Zr的(1+a)²倍。变量a由下式给出： $a=\frac{{\cosh }^{-1}\left(\frac{v^2-{\mathrm{\μ}}^2+1}{2v}\right)}{{\cosh }^{-1}\left(\frac{v^2+{\mathrm{\μ}}^2-1}{2\mathrm{\μv}}\right)}---\left(25\right)$ $\≅\frac{\ln v}{\ln v-\ln \mathrm{\μ}}$ 式中，ρ2＝μρ1

  d＝υρ1

假如ρ1＝ρ2，则μ＝1。在这种情况下，不管υ值如何，a＝1。这样(1+a)²＝4。即是说，输入阻抗Z只为半波天线输入阻抗的4倍那么高。仅仅通过调节变量μ(＝ρ2/ρ1)和变量υ(＝d/l)可以改变输入阻抗Z，这二个变量均包括在式(25)中。换言之，Z可通过调节天线导体42a和42b的直径ρ1，天线导体43a和43b的直径ρ2和上述的距离d而改变。

一般，阻抗转换比α(即(1+a)²)受天线导体直径的限制。由于天线的电阻损失和机械强度，这个比值很容易设置在2至10的范围内。折叠天线为宽带天线，在这方面它对具有同样导体直径的单一导体是有优越性的。这是因为Zr和Zf分别包括串联谐振和并联谐振，并且彼此并联连接。第六实施例

图15为根据本发明的第六实施例的带状天线的原理性表示。图16A为带状天线的另一个原理图，图16B为其等价线路图。

如图15所示，环形天线导体44a和直的天线导体45a埋入带子部分2a中，彼此平行延伸，并且彼此隔开一个距离d3。同样地，环形天线导体44b和直的天线导体45b埋入带子部分2b中，彼此平行延伸，并且彼此隔开一个距离d3。在工作过程中，电能加在天线导体44a和44b上，而天线导体45a和45b不通电。天线导体44a，44b，45a和45b为金属窄条，薄金属片或金属丝，它们都是塑料件，距离d3为四分之一波长(λ/4)的0.2至1.5倍。

U形天线导体44a由两个平行导体46a和47a组成，这两个平行导体在其远端连接在一起，它们轴线隔开一个距离d。环形天线导体44b由二个平行导体46b和47b组成，这二个平行导体在远端连接在一起，它们轴线隔开一个距离d，导体46a和46b构成一个总长为2L8的半波天线(λ/2)。不通电的导体47a和47b构成一个同一总长2L8的半波(λ/2)天线。天线导体44a和44b构成总长为2L4(见图16A)的折叠半波天线。

天线导体45a和45b短路，构成总长为2L7的导向器。长度2L7比折叠的半波天线的总长度2L4(λ/2)小。更精确地说，长度2L7为折叠的半波天线的总长度2L4的0.8至0.9倍。因此，天线导体45a和45b如导向器一样工作。导体45a和45b越厚，则作为导向器工作的导体45a和45b就可以越短。

这样，如图16A所示，第六实施例为一包括折叠天线和导向器的带状天线。根据第六个实施例的带状天线的结构可用图16B的等价线路图表示。

假如天线导体45a和45b比天线导体44a和44b长些或短些，更精确地说，假如导向器的总长2L7比由导体44a和44b构成的折叠半波天线的总长度2L4大些或小些时，则总长度接近与半波长λ/2相等的导体44a和44b中的每一个的自阻抗的电抗分量就大大地改变，而自阻抗的电阻分量改变很小。根据导向器(即导体45a和45b)的总长度2L7，则半波天线和导向器之间的互阻抗Z21改变，但改变很小。这样，导体45a和45b长度2L7的变化只引起电阻X22的变化。

第六个实施例的输入阻抗比具有不通电的元件的半波天线的输入阻抗增加，而不会降低大的增益值或好的方向性。此外，轴向增益(φ＝0)或反轴增益(φ＝180°)可以比用第五实施例的折叠天线可能达到的值增加更多，因为天线导体45a和45b的长度可相对天线导体44a和44b的长度调节。另外，导体45a和45b可起导向器或反射器的作用，从而通过调节该两个导体相对于天线导体44a和44b的长度来改变带状天线的增益或方向性。第七实施例

1、无线电装置

图17由装备有本发明的第七个实施例的板块天线的手表形无线电装置的正视图和截面图组成。如图17所示，手表形无线电装置包括主体1和二个带子部分2a和2b。主体1包含起手表作用和无线电装置作用的电子元件。带子部分2a和2b与主体1连接，将主体1固定在使用者手腕上。主体1在其上表面上具有显示器1f它为液晶显示器(LCD)等。显示器1f由玻璃盖1E保护。在主体1的每一个侧面上有开关1d，用于切换装置的工作模态和显示器1f的显示模态。

无线电线路部分6a和电池7包含在主体1内。电池7用于将电能供给至无线电线路部分6a。6a部分包括电子线路，它用于将电能供给板块天线9和接收从板块天线送出的能量(板块天线9将在后面说明。6a部分通过同轴电缆8与板块天线9连接，板块天线9放置在天线接受器10c中，该天线接受器安装在主体1的一侧上。

2、板块天线的结构

图18由板块9的正视图和截面图组成。如图18所示，板块天线9为一三层的元件，它包括基板11c，介质层12c和板块形导体13c。基板11c由导电材料制成。介质层12c由与带子部分2a和2b(图17)相同的材料，例如，聚四氟乙烯制成。导体13c的有效长度小于或等于λ/

，或者小于或等于λ/4，这里λ为波长。基板11c和导体13c在电源点14c与同轴电缆8连接。接近主体1的导体13c的末端部分弯成L字形，并与基板11c短路。简言之，板块天线9包括两个导体和夹在导体之间的一个绝缘层。板块天线9的工作原理将在下面说明。

3、板块天线的工作原理

通常在印刷电路板上制成的微型窄片天线大量地作为小尺寸天线或阵列天线的一个元件使用。这是因为它容易制造，并且具有平面结构。如图19所示，微型窄条天线包括介质层15c，基板16c和微型窄片线17c。基板16c为一导电层，它粘接在层15c的一个表面上，并且比层15c薄。微型窄片线17c通过处理粘接在层15c的另一表面上的导电层而构成。线17c为一信号传输线，它比同轴电缆薄一些。

一旦基板16c和微型窄片线17c与电源连接。线17c变成与设在基板16c下面的两条平行的信号传输线等价，如图20A的虚线所示。当这些信号传输线在其终端敞开时，会产生驻波，如图20B所示。从图20B可看出，在任何一根信号传输线的终端，电场最强，如实线曲线所示，而在任何一根信号传输线的终端，电流为零，如虚线所示。如图20C所示，微型窄片线17c在离其末端半波距离处切断，并且电能从基板16c下面，通过同轴电缆18c，在位于线17c的中心前面一定距离的点P处，加到线17c上。这样，就制成一微型窄片天线。

当这些信号传输线在终端都开放时，反射因子变为“1”，从而，供给的所有能量都反射了，而电场在任一信号传输线的终端获得极大强度。另一方面，电流变为零，磁场停止存在。当这些信号传输线在终端短路时，电场停止存在，并且磁场达到其最大强度。在这种情况下，在任一信号传输线的终端存在导电墙。当信号传输线在终端开放时，电场和磁场在相反方向改变。由于电场的改变和磁场的改变是相似的现象，因此，任一信号传输线的末端可以当作被磁性墙封闭来考虑。电场和导电墙之间的关系同磁场和磁性墙之间的关系一样。因此，不会产生与磁性墙平行的磁场。换言之，任何产生的磁场都与磁性墙垂直。

由于微型窄片线17c被切断和暴露，可以说它被磁性墙包围，并因此而短路。这样切断的微型窄片线17c又称为“板块(patch)”。假如板块被磁性墙包围和短路，则无线电波不会从板块辐射出去。因此，板块不再起天线的作用。然而，板块可用作所谓“磁性墙模型”，用于计算在板块中的电磁场或谐振频率的简单近似值。图21A表示安装在基板23c上的长方形板块22c。在板块22c和基板23c之间产生的电场只有y-轴分量。当板块22c经受谐振时所产生的y-轴分量由下式给出：

Ey＝Esinπx/2a                            (26)式中：2a为微型窄片线的半波长度。半波长度2a可如下表示： $2a=\mathrm{\λ}/2\sqrt{\mathrm{\ϵ}}---\left(27\right)$ 其中：λ为自由空间波长，ε为基板23c的介电常数。在大部分板块天线中，基板23c由聚四氟乙烯制成。聚四氟乙烯具有特定的介电常数ε＝2.4。因此，波的长度为自由空间波长λ的0.6倍。

当信号传输线路终端开放时，除了一部分之外，所有的能量都被反射。一部分能量向外泄漏，如图21B所示，其方式与电场通过在导电平板上切出的槽泄漏一样。如图22A所示，电场26c通过在导电平板24c上作出的槽25c向上泄漏。假如由微小的偶极子产生的电流在槽25c上流动，则如图22B所示，将产生磁场27c，图22B中只表示了磁场27c的上半部。通过槽25c泄漏的电场26c和由偶极子电流产生的磁场27c形状相同，两者都在极坐标系的φ-轴方向延伸。从这点出发可以说，流经槽25C的磁流构成了磁(电)场。于是，从槽25c辐射出来的电磁场可以通过将电场和磁场相互替换而得到，这些电场和磁场构成一个电磁场，而且是由电流产生的。

微型窄片天线的方向性可由磁流获得。磁流构成一个电场，该电场与由象磁流一样流动的电流形成的磁场相对应。由于电场是在板块22C的边缘产生的，如图21B所示，磁流如图23A所示相同方式流动，形成无线电汉源。波源为如这个磁流一样流动的电流的天线为图23B所示的矩形回路天线。回路天线在y-轴方向辐射强烈的无线电波。在图23A所示的磁流中，在x-轴方向延伸的两部分短，并且方向彼此相反。其余的两部分在Z-轴方向延伸，主要作为无线电波源。因此，回路天线具有几乎与包括在Z-轴方向并列的二个偶极天线的阵列天线同样的方向性。在Z-轴方向延伸的电场强度为零，这可从式(26)和在板块22c上产生的电场(图21B)了解到。这样，假如板块22c在其中心部分短路，电磁场的分布保持不变。

于是，即使板块22c切断成两半，或两个板块33a，每一板块33a均起天线的作用，如图24A所示。显然，板块33a作为小尺寸的天线是有用的。如图24A所示，板块33a在一个侧面，通过短路板34与基板35a接地。为了供电，同轴电缆36与板块33a的中心部分连接。图24A所示的板块天线结构与图17和图18所示的天线结构相同，在x-轴方向测量的捕捉(catch)天线的长度为λ/4。假如设计用于发射和接收900兆赫波段的无线电波，如移动电话波，若基板35a的特定介电常数为1，则板块天线约为8.3厘米长。对于在移动电话中使用，板块天线不可以说足够小了。

沿着Z-轴(即横轴)测量的板块天线的宽度决定于天线要发射和接收的无线电波的频段。即，频段越宽，天线越宽。在配给移动电话的频段在900兆赫至910兆赫范围内的情况下，板块33a几乎为方的。这是因为，假如板块33a的宽度大时，板块33a容易在宽的频带上辐射无线电波。板块33a的宽度等于磁流偶极子的长度。偶极子越长，辐射电阻越高，无线电波的辐射效率越高。

图24C为表示小尺寸的板块天线的图。除了两个方面以外，这个板块天线与图24A所示的板块天线相同。首先，使用了狭窄的窄片37代替短路板34。其次，与板块33a(图24A)等价的板块33b在一个边缘处向下弯曲。狭窄的窄片37作为安装在板块33b上的电感工作。板块33b的弯曲边缘给与天线一个电容，该电容对在板块33b的那个边缘处产生强的电场是足够大的。一般，当阻抗安装在天线上时，天线变得小些。因此，板块33b的长度可以减少至≤λ/4。

图24C所示的倒L形天线是迄今已知的。这个天线的板块具有半波长度。板块弯成L字形，因为实际上难以将板块拉直。假如天线设计成发射和接收300米长的1兆赫的波，则四分之一波长(λ/4)将为75米。图24D所示的，称为“倒F形天线”的天线的另一种形式也是公知的。倒F形天线与倒L形天线的区别在于，电能是加至板块的中间部分，改善了天线的工作效率。

在杆形天线的情况下，导体越厚，天线的频带越宽。杆形导体可以用宽度大的平板形导体代替。具有这种平板形导体的天线正是图24B所示的板块天线。

参照图25、26和27，将要说明具有不同形状的三种板块天线。

图25为捕捉天线的正视图，板块天线的截面图和表示其电流-电压特性的示意图。板块天线的半波天线。如图25所示，它是三层结构，包括基板40，介质层41和板块形导体42。基板40由导电材料制造。放在基板40和导体42之间的介质层41由介电材料制成，如聚四氟乙烯。板块形导体42的有效长度为2a $(=\mathrm{\λ}/2\sqrt{\mathrm{\ϵ}})$ 。天线还包括一根同轴电缆43，该电缆从电源点44伸出，与基板40和导体42连接。

图26为另一个板块天线的正视图，板块天线的截面图和表示其电流-电压特性的示意图。这是图24A所示的形式的λ/4倒L形板块天线。它也是三层结构，包括基板50，介质层51和板块形导体52。基板50由导电材料制成。放置在基板50和导体52之间的介质层51由介电材料制成，如聚四氟乙烯。板块形导体52的有效长度为 $a=(\mathrm{\λ}/4\sqrt{\mathrm{\ϵ}})$ 。倒L形板块天线还包括短路板53，它在电气上使导体52的一个边缘与基板50连接。

图27为又一个板块形天线的正视图，这个板块形天线的截面图和表示其电流-电压特性的示意图。这是图24B所示形式的λ/4倒F形板块天线。它也是三层结构，包括基板60，介质层61和板块形导体62。基板60由导电材料制成。放在基板60和导体62之间的介质层61由介电材料制成，如聚四氟乙烯。板块形导体62的有效长度为a $(\≤\mathrm{\λ}/\left(4\sqrt{\mathrm{\ϵ}}\right))$ 。倒F形板块天线还包括短路板63，它在电气上将导体62的一个边缘与基板60连接。板块形导体62，在一个边缘处弯曲成L字形。第八实施例

不需说，本发明可适用于图25、26、27所示的三种板块形天线中的任何一种。图26所示的板块形天线，结合图28，29，30A，30B和30C将作为本发明的第八实施例来说明。

图28为板块形天线的原理表示，图29为板块天线一部分的截面图，图30A和30C为表示构成天线的各层的板块形天线的正视图。与图17所示的元件相同或相似的元件，在图28、27、30A、30B和30C中用同一参考数字标注，在下面的说明中将不再详细说明。

如图28和29所示，三层结构的板块天线-1.0埋入带子部分2a中，或与它整体形成。天线50包括一个板块形导体71和基板72。导体片73连接导体71且基板72与放在主体1中的无线电线路部分6连接。板块形导体71与带子部分2a的轴线平行延伸，其总长度为a(≤λ/4ε)。导体71利用通过介质层74的导体75与基板72连接。导体71利用通过介质层74的导体76也与导体片73连接。电能加在板块形导体71和导体片73连接的点77上。

板块形天线70为三层结构，如图30A所示。第一层包括板块形导体71和连接终端78和79。终端78和79将导体71与无线电线路部分6连接起来。第二层为基板72，它在电源点77处有一通孔80。第三层为导体片73，它从点77延伸至连接终端78，如图30C所示。

如在大多数手表形天线电装置中一样，带子部分2a可以做得比主体1长些。板块形天线70的长度可为大约6-8厘米。由于导体71和基板72(即天线70的两个导体)在它们的末端，通过导体75电气上连接在一起，因此天线70可以作为具有杆形半波天线长度的一半的四分之一波(λ/4)天线使用。另外，天线70可起所谓有倒F形四分之一波天线的作用，因为电源点77从板块形导体71的中心向着主体1移动了一点点。

由聚四氟乙烯等制成的介质层74夹在板块形导体71和基板72之间。因此，介质层74如微型窄带形的信号传输线一样工作。这有助于将如板块形，微型窄片天线一样工作的天线70的长度减小至λ/4ε或更小。即，天线70可以做得小。板块形导体71，基板72和导体片73可以容易地通过冲孔、印刷腐蚀等形成在带子部分2a上。板块天线70可以足够薄，以便放在带子部分2a中，因为天线的构成各层为薄的金属层。第九实施例

图31A和31B为根据本发明的第九实施例的天线的正视图和部分截面图。图31C和31D为这个天线的正视图，它们表示构成天线的各层。与图28和29所示的元件相同或相似的元件，在图31A至31D中用同一参数数字标注，不再详述。

第九实施例为板块天线85，它埋入带子部分2a中。板块天线85为三层结构，与第八实施例一样，或整体形成。天线85包括板块形导体86，基板87和介质层88。介质层88由聚四氟乙烯等制成，并夹在导体86和基板87之间(另一个可供选择的方案是，层88由与带子部分2a相同的材料制成)。板块形导体86和基板87，利用二个通过介质层88的终端89彼此连接。导体86与带子部分2a的轴线平行延伸，并且其总长度为a $(\≤\mathrm{\λ}/4\sqrt{\mathrm{\ϵ}})$ 。电能在点90加到板块形导体86上，点90从导体86的中心，向着包括板块天线85的手表形无线电装置的主体(没有示出)移动一点点。天线85还包括导体片92，它从点90向着主体延伸，形成连接终端91。

如图31C所示，板块形导体86，导体片92和连接终端93设在同一平面内。连接终端93将基板87与设在主体中的无线电线路部分(没有示出)连接起来。如图31B所示，基板87位于导体86下面。如图31D所示，基板87有一突出部分94，它与连接终端93连接。板块天线85只有两个导电层(即板块形导体86和基板87)，并只有一个放在导体层之间的绝缘层(即介质层88)。毫无疑问，板块天线85的结构比第八实施例简单得多。这样，天线85可以较薄，并且用较低的成本制造。第十实施例

图32A和32B为根据本发明的第十实施例的天线的正视图和部分截面图。图32C和32D为这个天线的正视图。它们表示构成天线的各层。与图28和29所示的元件相同或相似的元件，在图32A和32D中用同一参考数字标注，不再详述。

第十实施例也是板块天线100。与第八和第九个实施例一样，板块天线100埋入带子部分2a中与它形成整体，并为三层结构，天线100包括板块形导体101，基板102和介质层103。介质层103由聚四氟乙烯等制成，并夹在导体101和基板102之间(另一种可供选择的方案是，层103可由与带子部分2a一样的材料制成)。板块形导体101和基板102利用通过介质层103的导体片104彼此连接。导体101与带子部分2a的轴线平行延伸，其总长度为a $(\≤\mathrm{\λ}/4\sqrt{\mathrm{\ϵ}})$ 。电能在点105处加到板块形导体101上，点105从导体101的中心，向着包括板块形天线100的手表形无线电装置的主体(没有示出)移动一点点。天线100还包括L形导体片107，它与板块形导体101形成一整体。L形片107的第一部分与导体101连接，并从点105向着带子部分2a的一个边缘延伸。片107的第二部分沿着带子部分的边缘2a，向着主体延伸。L形导体107的自由端部分用作连接终端106。

如图32C所示，板块形导体101，导体片107，连接终端106和连接终端108设在同一平面内。连接终端108将基板102与设在主体中的无线电线路部分(没有示出)连接。如图32B所示，基板102位于导体101的下面。如图32D所示，基板102有一个突出部分109，它与连接终端108连接。板块形天线100只有二个导电层(即板块形导体101和基板102)，和只有一个插入导体层之间的绝缘层(即介质层103)。无疑，板块天线101结构比第八实施例更简单。因此，天线100可以更薄，并用较低成本制造。第十一实施例

图33A和33B为根据第十一实施例的天线的正视图和部分截面图。图33C和33D为这种天线的正视图，表示构成天线的各层。与图28和29的元件相同或相似的元件，在图33A至33D中，用同一参考数字标注，不再详述。

第十一实施例也是板块形天线120。与第八至第十个实施例一样，板块天线120埋入带子部分2a中，或与带子部分形成一整体，并且是三层结构。天线120包括板块形导体121，基板122和介质层123。介质层123由聚四氟乙烯等制成，并夹在导体121和基板122之间。(另一个可供选择的方案是，层123可由与带子部分2a同一材料制成)。板块形导体121和基板122利用通过介质层123的导体片124连接在一起。导体121与带子部分2a的轴线平行延伸，其总长度为a $(\≤\mathrm{\λ}/4\sqrt{\mathrm{\ϵ}})$ 。电能在点125处加在板块形导体121上，点125从导体121的中心，向着包括板块形天线120的手表形无线电装置的主体(没有示出)移动一点点。天线120还包括导体片128，导体片128与板块形导体121形成一整体。导体片128的一端与电源点125在一直线上，并且导体片128的另一端起连接终端127的作用。

如图33C所示，板块形导体121，导体片128，连接终端127和连接终端126设在同一平面内。连接终端125将基板122与设在主体上的无线电线路部分(没有示出)连接。如图33B所示，基板122放置在导体121下面。如图33D所示，基板122有一个突出部分129，它与连接终端126连接。板块天线120只有两个导电层(即板块形导体121和基板122)，和只有一个绝缘层(即介质层123)，介质层插入导电层之间。板块天线120无疑在结构上比第八个实施例更简单。因此，天线120可以更薄些，和用更低的成本制造。便携式无线电装置

下面将说明包括上述板块天线中任何一种的便携式无线电装置。

1、手表形，调频立体声收音机/调频电传文稿(FM Teletext)接收机

现参照图34的框图来说明其接收天线为本发明的板块天线140的手表形，调频立体声收音机/调频电传文稿接收机。

从图34可以了解，板块天线140接收的无线电波信号通过带通滤波器141送至调频前端142(FMFRONT END)。调频前端142，受到控制线路155的控制，产生中频(IF)波。中频波与理想通道的无线电波信号叠加，形成中频信号。中频信号通过中频变压器143送至中频放大器144。中频放大器144将中频信号放大，该中频信号通过带通滤波器145和调频检测器146，送至立体声解调器147，还再送至带通滤波器149。解调器147将放大的中频信号解调为左(L)声频信号和右(R)声频信号。L-声频信号和R-声频信号送至声频(AF)放大器148。声频放大器148将两个声频信号放大，声频信号再分别送至扬声器SP(L)和SP(R)。扬声器SP(L)和SP(R)产生声音。

同时，从调频检测器146送出的调频混合信号送至带通滤波器149，带通滤波器149抽出副载频的多路信号。多路信号送至MSK解调器150。MSK解调器150将多路信号解调，得到文稿数据(text d ata)。文稿数据通过低通滤波器151送至译码器152，还送至时钟再现装置153。译码器152将送往控制线路155的文稿数据译码。时钟再现装置153从文稿数据产生一参考时钟信号。参考时钟信号输入同步电路154。电路154产生同步时钟信号，该同步时钟信号送往控制线路155。

同时，控制线路155由输入部分156接收不同的指令，包括所选择的操作模式，电波接收功能指令和手表功能指令。根据这些指令，控制线路155将代表所选通道的数据送往调频前端142，并控制存贮器157，误差校正器158和显示控制器160。存贮器157在控制线路155的控制下，存贮文稿数据。误差校正器158修正存贮在存贮器157中的文稿数据中的错误，假如有错误的话。文稿数据从存贮器157送至字符产生器159。字符产生器159由文稿数据生成字符数据。字符数据通过显示控制器160送至液晶显示器161。显示器161在控制线路155的控制下，显示字符数据。

2、手表形，调频无绳麦克风/调频字符码发射机

现参照图35的框图来说明其发射天线为根据本发明的板块天线186的手表形，调频无绳麦克风/调频字符码发射机。

如图35所示，由麦克风170检测出的声频信号由低频放大器171放大。放大的信号送至信号选择器172。同时，文稿数据从输入部分173送至控制部分174，并存贮在存贮器175中。文稿数据在控制线路174的控制下，传送至显示数据寄存器176。然后，文稿数据送至字符产生器177。产生器177从文稿数据中生成字符数据。字符数据送至显示控制器178，显示控制器178控制液晶显示器179。显示器179受控制器178控制，显示字符数据。

同时，从输入部分173输入和存贮在存贮器175中的文稿数据送至并行至串行转换器180。转换器180将文稿数据转换为串行数据，该串行数据由FSK调制器181调制。这样调制的文稿数据由信号选择器172送出。选择器172受控制部分174控制，选择声频信号或文稿数据。选择的数据，以预先决定的格式送至调频调制器182。调频调制器182，利用由振荡器183产生的副载波调制输入数据，这样产生无线电波。无线电波被乘法器184相乘，并由功率放大器185放大。然后，无线电波从板块天线186上辐射出去。

3、手表形移动电话

现在参照图36的框图来说明其接收/发射天线为根据本发明的板块天线190的手表形移动电话。

如图36所示，天线190接收的信号，通过RF(无线电频率)开关191送至无线电频率转换器192。无线电频率转换器192将信号与PLL合成器(没有示出)输出的规定频率的当地信号(local signal)混合，从而产生1.9至1兆赫的中频信号。中频信号送至调制解调器193的解调器193a。解调器193a使中频信号解调，产生一连串的IQ数据项。IQ数据流送至TDMA链控制器194。链控制器194的接收部分，在预先决定的时间，从IQ数据串中抽出一段数据(one slot of data)。另外，接收部分从该数据段中抽出唯一的字(a unique word)(即同步信号)，从而产生帧同步信号。接收部分也使在数据段中包含的控制数据和声频数据解除量化(descramble)。解除量化的控制数据送至声频编码解码器(audio codec)195。在声频编码解码器195中，AD-PCM译码器195a将从TDMA链控制器194送来的AD-PCM声频信号(4位×8千赫＝32千位/秒)扩展为PCM声频信号(8位×8兆赫＝64千位/秒)。另外，在声频编码器195中，声频接口195b将PCM声频信号转换为模拟声频信号。模拟声频信号送至扬声器SP，扬声器产生声音。

另一方面，由麦克风MIC输入的声频信号送至声频编码解码器195的声频接口195b。声频接口195b将声频信号转换为数字声频信号，数据声频信号再送至AD-PCM解码器195a。解码器195a将数字声频信号压缩，形成ADPCM声频数据。ADPCM数据送往TDMA链控制器194。TDMA链控制器194的发射部分将控制数据等加到从声频编码解码器195送出的声频数据中，然后使声频数据量化(sc ramble)，并最后将唯一的字加到量化的声频数据中，从而提供了要发射的一段数据。这一段数据送至调制解调器193。在调制解调器193中，调制器193b从TDMA链控制器194送出的数据产生IQ数据，并且在IQ数据上进行π/4移位QPSK调制。这样调制的IQ数据送往无线电频率(RF)转换器192。无线电频率转换器192的发射部分将IQ数据与PLL合成器(没有示出)输出的当地信号混合，从而产生1.9至1兆赫的中频信号。中频信号通过无线电频率开关191送至板块天线190。板块天线190辐射1.9至1兆赫的无线电波。

无线电频率开关191，TDMA通道链控制器192，声频编码解码器195等所有上述的东西均由控制线路196控制。显示控制器197，标志(ID)存贮器199和输入部分200与控制线路196连接。控制线路196将显示数据送至显示控制器197，因而液晶显示器198显示数据。标志存贮器199存贮验明手表形移动电话的授权使用者的鉴定数据。输入部分200包括数字键，一个通/断挂钩开关，音量开关等。当操作这些键和开关时，产生数据。这样产生的数据送至控制线路196。

如上所述，根据本发明的板块天线可以与手表形无线电装置，如手表形调频立体声收音机/调频电传文稿接收机，手表形调频无绳麦克风/调频字符码发射机和手表形移动电话综合使用，作为其接收/发射天线。

Claims (16)

1、一种用于便携式无线电装置的天线，其特征为它包括：

带子部分(2a，2b)，它从装置的主体(1)伸出，用于将装置固定在使用者身上；

一个第一导体(21a或21b)，它设置在所述带子部分(2a，2b)的每一根上，由塑料制成，在中心部分通电使得电流相对中心部分对称分布；和

一个第二导体(22a或22b)，它设置在所述带子部分(2a，2b)的每一根上，由塑料制成，并与所述第一导体(21a或21b)隔开一个预定的距离。

2、根据权利要求1的天线，其特征为它还包括一个与所述第二导体串联连接的负载(ZL)。

3、根据权利要求1的天线，其特征为所述第二导体(22a或22b)比所述第一导体(21a或21b)短，并可作为导向器工作。

4、根据权利要求1的天线，其特征为，所述第二导体(22a或22b)比所述第一导体(21a或21b)长，并可作为反射器工作。

5、根据权利要求1的天线，其特征为，所述第二导体(22a或22b)包括多个天线元件(26a，27a；26b，27b)，它们与所述第一导体(21a或21b)隔开一个预定的距离。

6、用于便携式无线电装置的天线，其特征为它包括：

带子部分(2a，2b)，它从装置的主体(1)伸出，用于把装置与使用者固定；一个第一导体(42a或42b)，它设置在所述带子部分(2a，2b)的每一根上，由塑料制成，在中心部分供电，使得在轴向方向流动的电源相对于中心部分对称分布；和

一个第二导体(43a或43b)，它设置在所述带子部分(2a，2b)的一根上，由塑料制成，与所述第一导体(42a或42b)隔开一个预定的距离，并且直径或宽度与所述第一导体(42a或42b)不同，其特征为所述第一和第二导体(42a，43a；42b，43b)在一端连接，构成折叠天线(40a或40b)。

7、根据权利要求6的天线，其特征为，所述第二导体(43a或43b)的厚度或宽度为所述第一导体(42a或42b)的1至6倍。

8、根据权利要求6的天线，其特征为，所述第二导体(43a或43b)与所述第一个导体(42a或42b)形成一个整体。

9、根据权利要求6的天线，还包括一个第三导体(45a或45b)，该导体比所述折叠天线(40a或40b)短，并且与所述折叠天线(40a或40b)隔开。

10、根据权利要求9的天线，其特征为，所述第三导体(45a或45b)的长度为所述折叠天线(40a或40b)的0.8至0.9倍，它与折叠天线平行延伸，并与折叠天线隔开一个距离，该距离为四分之一的波长的0.2至1.5倍。

11、用于便携式无线电装置的天线，其特征为，它包括：

带子部分(2a，2b)，它从装置的主体(1)伸出，用于使装置与使用者固定；和

一个第一导体板，它设置在所述带子部分(2a，2b)的每一根上；和

一个第二导体板，它设置在所述带子部分(2a，2b)的每一根上；和

一个介质层，它插入所述第一和第二导体板之间，并具有一个上表面和一个下表面。

12、根据权利要求11的天线，其特征为所述第一导体板为设在所述介质层的上表面上的板块形导体(52)，而所述第二导体板为设在所述介质层的下表面上的基板(50)，所述板块形导体(52)和所述基板(50)在一个末端部分相互短路，并在其实际上中心部分通电，构成倒F形天线，而在所述板块形导体(52)和所述基板(50)短路的点与它们的另一端之间的距离等于四分之一波长。

13、根据权利要求11的天线，其特征为，所述第一导体板为设在所述介质层上表面上的板块形导体(62)，所述第二导体板为设在所述介质层下表面上的基板(60)，所述板块形导体(62)和所述基板(60)在一个末端部分彼此短路，所述板块形导体(62)的另一末端部分对所述基板(60)弯曲成直角，所述板块形导体(62)和所述基板(60)在实际上中心部分通电，并构成一个倒F形天线，在所述板块形导体(62)和所述基板(60)短路的点和其另一端之间的距离等于四分之一波长，所述板块形导体(62)和所述基板(60)构成倒F形天线。

14、用于便携式无线电装置的天线，其特征为，它包括：

一个具有板块形导体(71)的第一导电层；

一个第二导电层，它具有基板(72)，基板(72)在给所述第一导电层通电的电源点具有一个通孔；

一个第一介质层(74)，它插入所述第一和第二导电层之间；

一个第三导电层，它具有一个导体片(73)，用于给电源点通电；和

一个第二介质层，它插入所述第二和第三导电层之间。

15、用于便携式无线电装置的天线，其特征为，它包括：

一个第一导电层，它具有板块形导体(86)，该导体具有一导体片，用于对电源点通电；

一个第二导电层，它具有基板(87)；和

一个介质层(88)，它插入所述第一和第二导电层之间。

16、用于便携式无线电装置的天线，其特征为，它包括：

一个第一导电层，它具有板块形导体(121)和用于给在所述板块形导体(121)中的电源点通电的第一导体片(128)；

一个第二导电层，它具有基板(122)和一个第二导体片(131)，用于给所述第一导电片(128)的一端和电源点通电；和

一个介质层，它插入所述第一和第二个导电层之间。

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