CN1150659C - 用于无线电通信设备的天线连接器 - Google Patents
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Abstract
一种用于无线电通信设备的天线连接器。上述连接器在不改变天线特性的同时，通过在其阻抗变压器上或天线的信号馈送部分上形成平面状切除部分，将天线的常规并联谐振转换为串联谐振，从而加宽了天线的带宽。上述连接器还被设计用于根据阻抗变压器的结构来控制或增大天线的带宽。本发明的连接器通过改变阻抗变压器的尺寸和高度，改变阻抗变压器切除部分的表面积，或通过改变装配在阻抗变压器上的天线或螺旋天线的圈数，来轻松随意地控制天线的带宽。因此，该连接器可被有效地用于各种频率，从而有效并迅速地适应天线中央频率的变化以及由天线环境条件改变所引起的变化。
Description
技术领域
本发明主要涉及用于无线电通信设备的天线连接器，并具体涉及一种天线连接器，包括具有平面状切除部分的阻抗变压器。该连接器还被设计用于根据天线的长度和装配在阻抗变压器上的天线或螺旋天线的圈数来控制天线的带宽，能轻松随意地控制天线的带宽。
背景技术
正如本领域技术人员所熟知的那样，用于无线电通信设备的常规小尺寸天线的信号馈送结构被设计为将信号直接输送给同轴电缆。这种信号馈送结构包括两种类型：单极型，其中信号被输送至同轴电缆的阳极部分；和双极型，其中信号被同时输送至同轴电缆的阳极和阴极部分。
然而，天线的上述信号馈送结构的问题在于导致了天线信号馈送线之间的不平衡，因而难以与天线阻抗相匹配。这种信号馈送结构还导致天线与信号输送线间的接触部分频繁变化，从而使天线的特性发生不希望的变化，导致天线效率下降。
图4展示了美国专利No.4,772,895中公开的常规宽带螺旋天线的结构。上述宽带螺旋天线被设计用于加宽频率响应并包括馈送通道，其中馈送通道包括信号馈送部分和接地部分。上述天线还包括两个螺旋状的导电元件：第一元件200和第二元件400。第一元件200包括相反端，并具有第一螺距和第一电长度。第一元件200的一端被耦合在馈送通道的信号馈送部分。另一方面，第二元件400包括相反端，并具有第二螺距和第二电长度。第二元件400被同轴缠绕在第一元件的某部分上。第二元件400的一端被耦合在馈送通道的接地部分上。第二螺距近似等于第一螺距的一半，而第二电长度近似等于第一电长度的三分之一。上述天线进一步包括圆柱状间隔装置300。上述间隔装置300同轴位于第一元件200与第二元件400之间，从而使两个元件200与400电绝缘。而且间隔装置300足够薄，以便第一元件与第二元件紧密耦合，从而加宽了第一元件所具有的频率响应。
在上述宽带螺旋天线中，第一与第二螺旋元件分别位于天线的内部和外部，同轴位于第一与第二螺旋元件之间的间隔装置被用作接触装置，以使两个元件耦合在一起。然而，上述天线未能克服常规天线中信号馈送线间的不平衡，因而降低了天线效率。另一个与上述宽带螺旋天线有关的问题在于几乎不可能制造出小尺寸天线。
发明内容
因此，针对现有技术中出现的上述问题，本发明的目的之一是提供一种用于无线电通信设备的天线连接器，它在不改变天线特性的同时，通过在其阻抗变压器上或天线的信号馈送部分上形成平面状切除部分，将天线的常规并联谐振转换为串联谐振，从而加宽了天线的带宽，并通过改变阻抗变压器的尺寸和高度，改变阻抗变压器切除部分的表面积，或通过改变装配在阻抗变压器上的天线或螺旋天线的圈数，来轻松随意地控制天线的带宽。
本发明的另一个目的是提供一种用于无线电通信设备的天线连接器，它可被有效地用于各种频率，从而有效并迅速地适应天线中央频率的变化以及由天线环境条件改变所引起的变化。
为了实现以上目的，本发明提供的用于无线电通信设备的天线连接器包括：相反端，连接器的一端与天线接触并形成阻抗变压器部件，而另一端与无线电通信设备相连。其中阻抗变压器部件包括一个或多个阻抗变压器，其中至少一个阻抗变压器沿着中轴被切除，从而形成平面状切除部分。在上述天线连接器中，平面状切除部分可以形成在阻抗变压器的整个长度上或一部分长度上。在阻抗变压器上可以沿着阻抗变压器的中轴形成两个或多个平面状切除部分，并以规则间隔隔开。沿着阻抗变压器的每个平面状切除部分的中轴可以同轴形成凹槽。连接器包括止动档，用于支承天线，阻抗变压器可以与止动挡分离，缠绕导线位于阻抗变压器与止动挡之间，从而将阻抗变压器与止动挡电连接。
附图说明
通过以下的具体说明和附图可以更清楚地理解本发明的上述和其它目的，特点和其它优点，其中：
图1为根据本发明第一实施例的天线连接器的立体图；
图2a和2b分别为根据本发明第二和第三实施例的天线连接器的立体图；
图3a的图表展示了采用本发明连接器的天线中，表现为频率函数的回波损耗，其中天线的中央频率为315MHZ。图3b的图表展示了采用本发明连接器的天线中，表现为频率函数的VSWR和阻抗数据，其中天线的中央频率为850MHZ；
图4为常规宽带螺旋天线的立体图；和
图5a的图表展示了图4的天线中，表现为频率函数的回波损耗，图5b的图表展示了图4的天线中，表现为频率函数的VSWR和阻抗数据。
具体实施方式
图1，2a和2b分别为根据本发明第一至第三实施例的天线连接器的立体图。如图1所示，根据本发明第一实施例的天线连接器10包括止动挡12，支撑着按照发送和接收频带的中央频率谐振的天线。连接器10还包括连接部件13，在该部件位置，连接器10与无线电通信设备(未示出)的连接器支架连接。上述连接器10进一步包括圆柱状阻抗变压器11或用于天线的信号馈送部分。上述阻抗变压器11沿着其中轴被切除，因而形成平面状切除部分11a。
图2a展示了依照本发明第二实施例的天线连接器10。在第二实施例的天线连接器10中，在阻抗变压器11的平面状切除部分11a上沿着中轴同轴形成凹槽11b，以致于凹槽11b与止动挡12和连接部件13中形成的孔连通并对齐。
图2b展示了依照本发明第三实施例的天线连接器10。在第三实施例的天线连接器10中，在圆柱状阻抗变压器11上形成两个相隔一定间距的平面状切除部分11a。每个切除部分11a由具有半圆形截面的缝隙14形成。
本发明的上述天线连接器10具有以下操作效果。即，螺旋天线装配在阻抗变压器11上并通过天线接地，天线被设计按照发送和接收频带的中央频率谐振。在这种情况下，通过连接器10的阻抗变压器11或信号馈送部分，天线的常规并联谐振被转化为串联谐振，从而加宽了天线在实际中央频率上的带宽。
具体地说，当天线的谐振电路表现为并联谐振时，损耗电抗元件或谐振电路的数值Q或品质因数显著上升。这最终将大大降低天线的带宽。
然而，当上述天线连接器10的结构被转化为分布式整数电路时，从而使从信号馈送点观测到的输入阻抗表现为串联谐振，能够获得宽频带的理想带宽。
在验证本发明实际效果的实验中，使用普通方式的螺旋天线。图5a的图表展示了图4的常规螺旋天线中，表现为频率函数的回波损耗。在图4所示的常规螺旋天线中，信号馈送结构采用I形连接结构和直径为3mm，高度为10mm的圆柱状接触部分。在这种情况下，如图5a所示，天线在-20dB的回波损耗下表现出的带宽大约为8MHZ。
另一方面，图3a的图表展示了采用本发明连接器10的天线中，表现为频率函数的回波损耗，其中天线的中央频率为315MHZ。在本发明的连接器10中，沿着中轴切除直径3mm，高度为10mm的圆柱体形成阻抗变压器，从而形成平面状切除部分。如图3a所示，采用本发明连接器10的天线在-20dB的回波损耗下表现出的带宽大约为20MHZ。
如图3a和5a所示，采用本发明的连接器10且表现出的中央频率为315MHZ的天线，其带宽相对于中央频率提高大约250％。除了螺旋天线以外，还可望在各种线性天线或微带天线中获得天线带宽的提高。
图3b的图表展示了采用本发明连接器10的天线中，表现为频率函数的VSWR和阻抗数据，其中天线的中央频率为850MHZ。在这种情况下，通过沿着中轴切除直径为5mm，高度为2mm的圆柱体形成连接器10的阻抗变压器11，从而形成平面状切除部分11a。如图所示，采用本发明连接器10的天线的频带范围从750MHZ到950MHZ，其中央频率为850MHZ。当把图3b的图表与图5b的图表作比较时，采用本发明连接器10的天线的频带明显宽于图4所示的常规螺旋天线的频带。
而且，本发明的连接器10通过对阻抗变压器11和/或天线的尺寸的如下改变来控制天线的带宽。
当阻抗变压器的高度改变，而天线的长度和阻抗变压器的直径都没有发生改变时，天线的带宽减小。在这种情况下，天线以低频谐振。
另一方面，当阻抗变压器的直径增大，而天线的长度和阻抗变压器的高度都没有发生改变时，天线的带宽不变。在这种情况下，天线以低频谐振。同时，当阻抗变压器的直径减小，而天线的长度和阻抗变压器的高度都没有发生改变时，天线的带宽减小且天线以低频谐振。
另外，天线的VSWR带宽根据连接器10的阻抗变压器11的平面状切除部分11a的表面积而改变。也就是说，当阻抗变压器11的平面状切除部分11a面积较大时，天线的VSWR带宽减小，而天线的谐振频率不变。然而，当阻抗变压器11的平面状切除部分11a面积较小时，天线的VSWR带宽加宽。在这种情况下，天线以高频谐振。
可以通过改变缠绕在连接器10的阻抗变压器11上的圈数来控制天线的谐振频率和带宽，而阻抗变压器11的直径和高度都不变。也就是说，当圈数减少时，天线的有效长度也减小，因此天线以高频谐振，并且天线的带宽减小。
另一方面，在图2b所示的天线连接器10中，在圆柱状的阻抗变压器11上形成相隔固定间距的两个或更多缝隙14。由于连接器10与天线在阻抗变压器11或信号馈送部分接触，因此上述连接器10使天线表现出理想的带宽。
如上所述，在本发明中连接器10可与阻抗变压器11结合在一起。可选地，本发明的连接器10可包括与连接器10的止动挡12电分离的独立阻抗变压器11。在这种情况下，独立阻抗变压器11安装在天线的中轴上，而缠绕导线位于阻抗变压器11与连接器10的止动挡12之间，从而将阻抗变压器11与止动挡12电连接。作为另一种选择，在阻抗变压器11上可以形成两个切除部分，两个切除部分位于中墙的相反侧。
简而言之，当根据本发明的连接器10的阻抗变压器11的形状和尺寸改变后，能够将天线谐振电路的常规并联谐振转换为串联谐振。本发明的连接器10使通常以中央频率并联谐振的天线表现出的带宽为常规预期带宽的两或三倍。本发明的连接器10还使天线的带宽能够被随意控制。
如上所述，本发明提供了一种用于无线电通信设备的天线连接器。本发明的连接器在不改变天线特性的同时，通过在其阻抗变压器上或天线的信号馈送部分上形成平面状切除部分，将天线的常规并联谐振转换为串联谐振，从而增加了天线的带宽。上述连接器被设计用于根据其阻抗变压器的结构来控制或增大天线的带宽，而不管天线是何种类型。
本发明的连接器还可以通过改变阻抗变压器的尺寸和高度，改变阻抗变压器切除部分的表面积，或通过改变装配在阻抗变压器上的天线或螺旋天线的圈数，来轻松随意地控制天线的带宽。因此，本发明的连接器可被有效地用于各种频率，从而有效并迅速地适应天线中央频率的变化以及由天线环境条件改变所引起的变化。
尽管为了说明，本发明的优选实施例已被公开，但本领域的技术人员应当理解在不脱离附属权利要求中所公开的本发明的精神和范围的前提下，可以进行各种改进，补充和替换。
Claims (5)
1.一种用于无线电通信设备的天线连接器，包括：一对相反端，所述连接器的一端与天线接触并形成阻抗变压器部件，而另一端与无线电通信设备相连，其特征在于所述阻抗变压器部件包括一个或多个阻抗变压器，其中至少一个阻抗变压器沿着其中轴被切除，从而形成平面状切除部分。
2.根据权利要求1的天线连接器，其特征在于所述平面状切除部分形成在所述阻抗变压器的整个长度上或一部分长度上。
3.根据权利要求1的天线连接器，其特征在于在阻抗变压器上沿着所述阻抗变压器的中轴形成两个或多个平面状切除部分，并以规则间隔隔开。
4.根据权利要求2或3的天线连接器，其特征在于沿着阻抗变压器的每个平面状切除部分的中轴同轴形成凹槽。
5.根据权利要求1的天线连接器，其特征在于所述连接器包括止动档，所述止动档用于支承天线，所述阻抗变压器可以与所述止动挡分离，缠绕导线位于阻抗变压器与止动挡之间，从而将阻抗变压器与止动挡电连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CO., LTD. E.M.W.ANTENNA Free format text: FORMER OWNER: LIU BINGXUN Effective date: 20051125 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20051125 Address after: Seoul, South Kerean Patentee after: KK E.M.W. antenna Address before: Gyeonggi Do, South Korea Patentee before: Liu Bingxun |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20040519 Termination date: 20120531 |