CN1218308A - 适于用在移动式无线电装置中的多频带天线 - Google Patents

Abstract

在多频带天线(10)中,提供了一个天线元件,此天线元件具有一个LC并联共振电路(3)和连在LC并联共振电路相对应两端的第一个和第二个辐射元件(1,2),LC并联共振电路由电感本身的自共振构成。把一个小尺寸天线和一个可收回到无线电装置壳内且可伸展的鞭状天线结合在一起就可以构成一个可伸缩的鞭状天线。

Description

适于用在移动式无线电装置中的多频带天线

本发明涉及一种供移动式无线电装置等使用的天线，尤其涉及一种能在多个互不相同的频带上进行发送和接收的多频带天线。

近来，已有许多地区和国家备有使用不同频带的多个携带式电话系统。例如，在日本，PDC系统使用800MHz和1.5GHz的频带，而PHS系统使用1.9GHz的频带。另一方面800MHz和1.9GHz的频带被用于美国，而900MHz和1.8GHz的频带被用于欧洲。

随着近来携带式终端的快速推广，就某一确定的频带而言已造成了信息拥挤的问题。鉴于此，已提出这样的要求，即每个携带式终端能在多个频带进行发送和接收。按照这个要求，当最初指配的第一个频带发生拥挤或者在某一地区无法使用第一个频带时，发送和接收可以通过第二次指配的第二个频带进行。

通常，当一个无线电装置被用在不同频带时，一般需要用多个天线。作为这类无线电装置的一个典型例子，可以举一台FM/AM收音机为例。与此相对，已有一种陷波天线，它的装配方法能使其用于不同的频带。此陷波天线已作为多频带天线被广泛用于业余无线电装置中。

例如，JP-A-5-121924公开了一种通用陷波天线。所公开的陷波天线包括一个线性天线元件和一个具有一个线圈和一个电容的陷波电路。

但是，通用陷波天线所需的加工过程和元件数目都较大，这已成为一个问题。此外，当把通用陷波天线以暴露的形式从外面安装到无线电装置中时，它在强度上的欠缺将导致线圈和电容在遭受冲击时容易受损。对于意在携带的携带式终端而言，这形成了一个严重的问题。而且，由于通用陷波天线不能被抽到无线电装置的外部并且只有较小的增益，因此，特别地，还可能产生的一个问题是，当从无线电装置发送时，发送特性无法得到保证。还有，由于通用陷波天线的结构复杂，其尺寸上的减小已很难实现。另外存在的一些问题有，通用陷波天线共振频率的频散随着加工过程的增多而增大，且它的生产率较低并且相对来说也较重。

所以，不能说通用陷波天线适于用在携带式电话系统的携带式终端中。

因此，本发明的一个目的是，为携带式电话系统提供一种适于用在携带式终端中的多频带天线。

本发明的另一个目的是，构造一个元件数目可以减少、容易加工且尺寸较小的陷波电路，从而提供一种廉价但发送特性良好的多频带天线，它可以提高抗冲击等的可靠性，并能在不同频带上进行发送和接收。

本发明的再一个目的是，提供一种可伸缩的多频带天线，它总能够获得良好的多频带特性。

本发明还有一个目的是，提供一种小尺寸的多频带螺旋式天线，它能在不同频带上进行发送和接收。

本发明再有的一个目的是，提供一种可伸缩的鞭状天线，它共振频率的频散小，生产率高，并且配有一个重量轻、尺寸小的小尺寸天线。

按照本发明的一个方面，提供了一种多频带天线，它包括一个天线元件，此天线元件具有一个LC并联共振电路和连在LC并联共振电路相对应两端的第一和第二个辐射元件，其中LC并联共振电路由电感本身的自共振构成。

按照本发明的另一方面，提供了一种可伸缩的多频带鞭状天线，它包括一个小尺寸天线和一个能收回到无线电装置壳内并能伸展的鞭状天线，其中小尺寸天线位于无线电装置的外部，鞭状天线可以相对于小尺寸天线滑动，小尺寸天线和鞭状天线中的每一个都具有多频带特性，从而使多频带特性在鞭状天线收回和伸展时都能被得到。

按照本发明的又一个方面，提供了一种多频带螺旋式天线，它包括多个螺旋线圈，至少一个绕有多个螺旋线圈的螺旋波导，和一个用于夹持该至少一个螺旋波导的导电夹持器，其中能量由导电夹持器被馈送到多个螺旋线圈中的至少一个线圈上，从而获得多个共振频率。

按照本发明的再一个方面，提供了一种多频带螺旋式天线，它包括具有相同直径和不同匝数的多个螺旋线圈，一个绕有多个螺旋线圈的螺旋波导，一个被安在螺旋波导表面作为介质从而使多个螺旋线圈彼此分离的绝缘部分，和一个用于夹持螺旋波导的导电夹持器，能量由夹持器被馈送到多个螺旋线圈中的一个线圈上，进而经电容耦合再被馈送到其它螺旋线圈，从而获得多个共振频率。

按照本发明的再一个方面，提供了一种可伸缩的鞭状天线，它包括一个能收回到无线电装置壳内并能伸展的棒状天线，和一个安装在棒状天线上部的小尺寸天线，其中伸展时能量被馈送到棒状天线而收回时能量被馈送到小尺寸天线，小尺寸天线基本上是一个由绝缘材料制成且上面做有电极图形的板，并且使用的是以板和电极图形的介电常数为基础的共振频率。

图1所示为按照本发明第一个优选实施方案的多频带天线的结构简图；

图2是一个透视图，给出图1所示多频带天线中所用的薄片电感的一个例子；

图3给出图1所示多频带天线的一个特性图；

图4所示为按照本发明第二个优选实施方案的多频带天线的剖视图；

图5所示为按照本发明第三个优选实施方案的多频带天线的剖视图；

图6给出的是图5所示多频带天线螺旋元件的简图；

图7所示为按照本发明第四个优选实施方案的多频带天线的剖视图；

图8是一个部分截取图，所示为图7所示多频带天线的折线形元件。

图9A所示为按照本发明第五个优选实施方案的多频带天线在伸展时的简图；

图9B所示为按照本发明第五个优选实施方案的多频带天线在收回时的简图；

图10A所示为按照本发明第六个优选实施方案的多频带天线在伸展时的简图；

图10B所示为按照本发明第六个优选实施方案的多频带天线在收回时的简图；

图11A所示为按照本发明第七个优选实施方案的多频带天线在伸展时的简图；

图11B所示为按照本发明第七个优选实施方案的多频带天线在收回时的简图；

图12所示为按照本发明第八个优选实施方案的多频带天线的透视图；

图13所示为按照本发明第九个优选实施方案的多频带天线的透视图；

图14所示为按照本发明第十个优选实施方案的多频带天线的透视图；

图15所示为按照本发明第十一个优选实施方案的多频带天线的透视图；

图16所示为按照本发明第十二个优选实施方案的多频带天线主要部分的透视图；

图17所示为一个被组合到图16所示多频带天线中的小尺寸天线的前视图；

图18所示为一个被组合到按照本发明第十三个优选实施方案的多频带天线中的小尺寸天线的前视图；

图19所示为一个被组合到按照本发明第十四个优选实施方案的多频带天线中的小尺寸天线的前视图；

图20所示为按照本发明第十五个优选实施方案的多频带天线主要部分的透视图；

图21所示为一个被组合到图20所示多频带天线中的小尺寸天线的平面图；

图22所示为一个被组合到按照本发明第十六个优选实施方案的多频带天线中的小尺寸天线的平面图；

图23所示为一个被组合到按照本发明第十七个优选实施方案的多频带天线中的小尺寸天线的平面图；

图24所示为按照本发明第十八个优选实施方案的多频带天线主要部分的透视图；

图25是一个展开图，用以说明被组合到图24所示多频带天线中的小尺寸天线的一个主要加工过程；和

图26是一个透视图，用以说明被组合到图24所示多频带天线中的小尺寸天线的一个主要加工过程。

现在，将参考附图对按照本发明第一到第十八个优选实施方案的多频带天线进行一下描述。

首先参考图1，将对按照本发明第一个优选实施方案的多频带天线10选行一下描述，其中多频带天线10与两个分配频带相适应，即800MHz和1.9GHz的频带。

多频带天线10包括一个位于开放端一侧的作为第一个辐射元件的线性元件1，一个位于电话机一侧的作为第二个辐射元件的线性元件2，和一个连在它们之间的陷波电路。线性元件1和2中的每一个都是由超弹性的钛镍合金制成。

在多频带天线10中，陷波电路通过电感的自共振来实现。对于电感的自共振，图1中用一个片状层叠电感元件(以下称之为“薄片电感”)作为表面安装(SMD)型自共振电感。薄片电感3的大小为1005(1.0mm×0.5mm)。

如图2所示，只要把薄片电感3安装到基底上就可以构成一个陷波电路。因此，陷波电路不需要电容元件就可以被实现，而且尺寸小，价格低且组装步骤少。

在多频带天线10中，线性元件1和2中每一个的长度可以是λ/2,λ/4或3λ/8，而在下面给出的一个说明中为λ/4。

在图1中，位于开放端一侧的线性元件1的长度被定为3.9cm，位于电话机一侧的线性元件2的长度被定为2.9cm，线性元件1和2中的每一个都具有0.8mm的直径并由Ni-Ti合金制成，薄片电感3的值为39nH，电感的杂散电容为0.18pF。从而，获得一个如图3所示的多频带特性，其中特性为回波损耗特性，是由一个50Ω的网络分析仪测得的。

现在参考图4，将对按照本发明第二个优选实施方案的多频带天线20进行一下描述。在图4中，图1所示多频带天线10中开放端一侧作为第一个辐射元件的线性元件1被一个螺旋元件11取代。在多频带天线20中，多频带天线10中电话机一侧作为第二个辐射元件的线性元件2依然被使用，且陷波电路中使用的薄片电感3的值与多频带天线10中的电感值相同。

确切地说，螺旋元件11包括一个螺旋线圈16和一个绕有螺旋线圈16的螺旋波导17。薄片电感3被安装在螺旋波导17中且一端与螺旋线圈16的一端相连。作为第二个辐射元件的线，性元件2的一端与薄片电感3的另一端相连。用导体材料做成的套筒6被套配在线性元件2上面提到的一端从而与螺旋波导17接触。通过对诸如聚合物或合成橡胶等弹性绝缘树脂材料进行模压，螺旋元件11和套筒6的一端被罩起从而形成一个模塑8。由诸如聚合物或合成橡胶等弹性绝缘材料经塑型制成的管4将线性元件2从套筒6的另一端一直包裹到线性元件2的另一端。用于连到携带式电话机(未示出)上的夹持器5被装到管4上从而可以沿线性元件2的轴滑动。夹持器5被安装在靠近线性元件2的另一端处，线性元件2的另一端截止于止档7。螺旋元件11的外直径为2.8mm，长度为18mm，螺旋线圈16由一根直径为0.4mm的导线做成，其圈数为4。本实施方案中的多频带天线20具有与图1所示多频带天线10相似的特性。

现在参考图5，将对按照本发明第三个优选实施方案的多频带天线30进行一下描述。图5中，在作为第一个辐射元件的螺旋元件11的一部分处，多频带天线30具有一个自共振空心线圈形式的电感部分23，从而通过自共振形成一个LC并联陷波电路。其它结构与图4所示的多频带天线20的类似。

位于电话机一侧的线性元件2具有与图1所示的线性元件2相同的形状。此外，如图6所示，螺旋元件11包括一个整体线圈，此线圈具有一个作陷波电路用的电感部分23，和一个螺旋线圈16，利用这种结构，得到一个与图1所示多频带天线10相似的多频带特性。

参考图6，将对含有电感部分23和螺旋线圈16的混合线圈做一下说明。电感部分23是一个长度为5mm的线圈，它由一个直径为0.45mm的导线绕成，结果内直径为2mm，匝数为6。另一方面，螺旋线圈16为一个长度为13mm的线圈，它由一个直径为0.45mm的导线绕成，结果内直径为2mm，匝数为10。利用这种结构，得到一个与图1所示的多频带天线10相似的多频带特性。

现在参照图7，将对按照本发明第四个优选实施方案的多频带天线40进行一下描述。在图7中，多频带天线40配有一个折线形元件21，此元件在做有折线图形22的印刷板24上具有一个自共振电感部分33，从而通过自共振形成一个LC并联陷波电路。电话机一侧的线性元件2是一条直径为0.8mm、长度为31mm的Ti-Ni超弹性导线。通过使用含有陷波电路的折线形元件21，得到一个与图1所示多频带天线10相似的多频带特性。

参考图8，将对折线形元件21进行更详细地说明。折线形元件21是用一个螺旋元件做成的，此螺旋元件的纹宽为0.5mm，匝数为24，线圈宽度为4mm，整个线圈的长度为24mm。利用这种结构，图7中所示的多频带天线40得到一个与图1所示多频带天线10相似的多频带特性。

在按照第一到第四个优选实施方案的每一个多频带天线中，LC并联共振电路都是通过电感本身的自共振形成的。

通常，当使用一个由电感元件和电容元件组成的LC并联共振电路时，所需的电容和线圈之类的元件一般不少于两个。另一方面，利用电感自共振的共振电路基本上只有一个电感元件，而电容则由线圈的分布电容形成。这样，元件数目可以得到减少。并且，由于由分布电容形成的电容作为常数较小，因此使共振电路成为以电感为主的LC共振电路(例如，在1.9GHz不小于7nH且不大于1pF，在1.8GHz不小于8nH且不大于1pF)，每个频率的频带宽度都可以定得较大(例如，不大于VSWR2.2)。因此，可以在较低的成本下提供元件数目较少、加工过程/步骤较少且生产率良好的多频带天线。

此外，当上述多频带天线作为天线被用在互不相同的频带(如800MHz和1.9GHz)进行发送和接收时，它能大大有助于多频带携带式无线电装置减小尺寸。

现在参考图9A和图9B，将对按照本发明第五个优选实施方案的作为多频带天线的可伸缩多频带鞭状天线进行一下描述。这种可伸缩多频带鞭状天线包括一个鞭状天线41和一个小尺寸天线42。鞭状天线41的形式为一个绝缘部分45和一个含有薄片电感和薄片电容的LC并联共振电路43的组合。小尺寸天线42是一个小尺寸多频带天线，其构成方法是，把一个装在无线电装置外壳上的螺旋线圈天线与一个LC并联共振电路43组合在一起，然后在其上放一个帽44。鞭状天线41在小尺寸天线42中能够滑动。

图9A所示为多频带天线伸展时的示意图，其中止档器46被耦合到夹持器49上以使其得到固定。夹持器49的用途是把小尺寸天线42固定到无线电装置的外壳上。止档器46在其顶部做有一个导电部分48和一个绝缘部分47。当多频带天线伸展时，绝缘部分47被夹持器49用机械的方法卡住，从而对鞭状天线41和小尺寸天线42进行电隔离。此时，导电部分48通过一个匹配电路被连到无线电装置壳内的电路上。

图9B所示为多频带天线收回时的示意图，其中用于将小尺寸天线42固定到无线电装置外壳上的夹持器49被耦合到鞭状天线41的绝缘部分45中。此时，夹持器49通过一个匹配电路被连到无线电装置壳内的电路上。

图9A和图9B中使用的是一个含有薄片电感和薄片电容的LC并联共振电路。另一方面，利用薄片电感或空心线圈的自共振，或者一个由介电常数不小于20的钛酸钡材料做成的尺寸在2mm×2mm到3mm×3mm之间的介质谐振器，也能实现类似的可伸缩多频带鞭状天线。此外，类似的多频带鞭状天线也可以用一个通过薄片电感或空心线圈的自共振连成的电路来实现。

现在参考图10A和10B，将对按照本发明第六个优选实施方案的作为多频带天线的可伸缩多频带鞭状天线进行一下描述。图10A和图10B所示分别为可伸缩多频带鞭状天线在伸展和收回时的示意图。相同或相似的元件用相同的参考符号代表，以便略去对它们的说明。

在本实施方案的可伸缩多频带鞭状天线中，小尺寸天线52具有一个弹性板，板上做有折线图形59，并且上面还安有一个包含薄片电感和薄片电容的LC并联共振电路53，从而实现多频带特性。类似的可伸缩多频带鞭状天线也可以用薄片电感或空心线圈的自共振来实现。

现在参考图11A和11B，将对按照本发明第七个优选实施方案的作为多频带天线的可伸缩多频带鞭状天线进行一下描述。图11A和图11B所示分别为可伸缩多频带鞭状天线在伸展和收回时的示意图。相同或相似的元件用相同的参考符号代表，以便略去对它们的说明。

在本实施方案的可伸缩多频带鞭状天线中，小尺寸天线62上没有安装LC并联共振电路，因此仅通过做在弹性板上的折线图形69来实现多频带特性。

在按照第五到第七个优选实施方案的每一个多频带天线中，小尺寸天线和鞭状天线的电性能均被定为多频带特性，从而使多频带特性在伸展和收回时都能被获得。特别地，当上述多频带天线作为天线被用在互不相同的频带(如800MHz和1.9GHz)进行发送和接收时，它能大大有助于多频带携带式无线电装置减小尺寸。

现在参考图12，将对按照本发明第八个优选实施方案的作为多频带天线的多频带螺旋式天线进行一下描述。

螺旋式天线72是通过将螺旋线圈74沿螺旋波导绕五匝做成的，而螺旋式天线73则是通过将螺旋线圈74沿螺旋波导75绕三匝做成的。各自的螺旋线圈74,74在其第一匝处与导电夹持器76紧密接触或被焊到其上，以便以并联的方式得到馈电。夹持器76夹持着螺旋波导75。通过在螺旋波导75和螺旋式天线72以及73上放一个帽(未示出)并将帽焊到其上，便构成一个多频带螺旋式天线71。

由于螺旋式天线72和73的长度彼此不同，所以它们的共振频率彼此各异。这样，具有两个共振频率的多频带螺旋式天线71便得以实现。

现在参考图13，将对按照本发明第九个优选实施方案的作为多频带天线的多频带螺旋式天线进行一下描述。图13所示为螺旋式天线73右侧一半被去掉的状态。

螺旋式天线72是通过将螺旋线圈74沿小直径的螺旋波导75A绕五匝做成的，而螺旋式天线73则是通过将螺旋线圈74沿大直径的空心螺旋波导75B绕三匝做成的。螺旋波导75A和75B彼此同心且重叠地被安装在一起。各自的螺旋线圈74,74在其第一匝处与导电夹持器76紧密接触或被焊到其上，以便以并联的方式得到馈电。夹持器76夹持着螺旋波导75A和75B。通过在螺旋波导75B和螺旋式天线73上放一个帽(未示出)并将帽焊到其上，便构成一个多频带螺旋式天线71。

由于螺旋式天线72和73的长度彼此不同，所以它们的共振频率彼此各异。这样，具有两个共振频率的多频带螺旋式天线71便得以实现。

此外，由于螺旋式天线72和73的直径彼此不同，因而可以对两个共振频率的频带宽度进行调整以便获得所需要的频带宽度。

也可以作这样的安排，使螺旋线圈74,74以串联的方式连在一起，并且只给一个螺旋线圈进行馈电。

现在参考图14，将对按照本发明第十个优选实施方案的作为多频带天线的多频带螺旋式天线进行一下描述。

螺旋式天线72是通过将螺旋线圈74沿螺旋波导75绕三匝做成的。螺旋式天线73是通过将螺旋线圈74沿螺旋波导75绕两匝做成的。螺旋式天线72和73通过一个串行连接部分77串联在一起。螺旋式天线72的螺旋线圈74在其第一匝处与导电夹持器76紧密接触或被焊到其上，从而得以馈电。夹持器76夹持着螺旋波导75。通过在螺旋波导75和螺旋式天线72以及73上放一个帽(未示出)并将帽焊到其上，便构成一个多频带螺旋式天线71。

由于螺旋式天线72和73的长度彼此不同，所以它们的共振频率彼此各异。这样，具有两个共振频率的多频带螺旋式天线71便得以实现。

现在参考图15，将对按照本发明第十一个优选实施方案的作为多频带天线的多频带螺旋式天线进行一下描述。

螺旋式天线72是通过将螺旋线圈74沿螺旋波导75绕三匝做成的。螺旋式天线73是通过将螺旋线圈74沿螺旋波导75绕两匝做成的。通过被安装在螺旋波导75表面或其周围作为介质的螺旋绝缘部分78，螺旋式天线72和73被彼此隔开。螺旋式天线72的螺旋线圈74在其第一匝处与导电夹持器76紧密接触或被焊到其上，从而得以馈电。夹持器76夹持着螺旋波导75。螺旋式天线73通过容性耦合到螺旋式天线72上得以馈电。通过在螺旋波导75和螺旋式天线72以及73上放一个帽(未示出)并将帽焊到其上，便构成一个多频带螺旋式天线71。

由于螺旋式天线72和73的长度彼此不同，所以它们的共振频率彼此各异。这样，具有两个共振频率的多频带螺旋式天线71便得以实现。

在按照第八到第十一个优选实施方案的每一个多频带天线中，多频带特性通过使用多个螺旋线圈获得。特别地，当上述多频带天线作为天线被用在互不相同的多个频带(如800MHz和1.9GHz)进行发送和接收时，它能大大有助于多频带携带式无线电装置减小尺寸。

现在参考图16和图17，将对按照本发明第十二个优选实施方案的作为多频带天线的可伸缩鞭状天线进行一下描述。

在本实施方案的可伸缩鞭状天线中，作为馈电点的套筒87上做有一个凹槽84，凹槽内安装着一个印刷板82形式的天线元件81，板上做有电极图形83，同时与折线形电极(此后称之为“折线图形”)83一端相连的连接部分88通过焊接或加压与导电套筒87形成牢固的导电连接，导电套筒87被耦合到安装在棒状天线85一端并由绝缘树脂做成的耦合部分86上，从而构成小尺寸天线90。

实际产品还具有一个用来作天线保护的帽(为示出)。为了比较，下面将给出计算通用螺旋线圈电感的公式(1)和计算按照此实施方案的小尺寸线圈电感的公式(2)～(4)：

线圈：

其中S代表截面积(cm²),N为线圈匝数，1为平均磁路长度(cm),K为Nagaoke系数。

假设折线的自身电感为Ls，根据F.E.Terman公式可建立以下公式(2)：

折线： $\mathrm{Ls}=200\mathrm{lm}(1n\left(\frac{\mathrm{lm}}{w+t}\right)+1.19+0.22\frac{w+t}{\mathrm{lm}})\left[\mathrm{nH}\right]---\left(2\right)$ 其中根据Greenhouse公式，互感Lij(i-th与j-th之间的互感)由以下公式(3)给出：

Lij=200lmKN[nH] $\mathrm{KN}=1n(\left(\frac{\mathrm{lm}}{\mathrm{DN}}\right)+\sqrt{1+{\left(\frac{\mathrm{lm}}{\mathrm{DN}}\right)}^2})-\sqrt{1+{\left(\frac{\mathrm{DN}}{\mathrm{lm}}\right)}^2}+\frac{\mathrm{DN}}{\mathrm{lm}}---\left(3\right)$

其中DN=N(dc+w)代表与折线数目有关的导体间的距离，dc为导体间的距离(m),N为折线数目，2N为导体数。

折线图形的电感La由以下公式(4)给出： $\mathrm{La}=(2\mathrm{NLs}+2\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Lij}{(-1)}^{\mathrm{ij}})\·(i+1-j)\left[\mathrm{nH}\right]---\left(4\right)$

在螺旋线圈的情况下，电感与匝数的平方根成正比，因此计算公式与折线时的公式有很大差别。

利用线性电容C和上面推导出的电感L，可以由公式(5)得出相应的共振频率为： $f=1/2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}-----\left(5\right)$

在螺旋线圈的情况下，线圈被安装到凹槽间距恒定的螺旋波导上，从而避免了线性电容C的频散。

折线图形83a是通过腐蚀印刷板82做成的。一般来说，图形宽度可以达到±20um的误差精度。因此，不必使用象螺旋线圈时所要求的那个用于均衡间距的元件，也能使线性电容恒定从而消除共振频率中出现的频散。小尺寸天线的重量也得以减轻。而且，由于安装时只需将天线元件81装配到套筒87的凹槽84中，因此生产率较高。并且，由于馈电点靠安装印刷板82决定，因此由馈电点偏移所造成的共振频率的频散也能得到消除。

现在参考图16和图18，将对按照本发明第十三个优选实施方案的作为多频带天线的可伸缩鞭状天线进行一下描述。

在本实施方案的可伸缩鞭状天线中，同图16中所示的天线一样，作为馈电点的套筒87上做有一个凹槽84，天线91以印刷板82的形式出现，板上做有作为电极图形83的锯齿线图形或V字线图形(此后统称为锯齿图形)83b，天线91被安装在凹槽84中并通过焊接或加压被固定在其中，从而构成小尺寸天线。

实际产品还具有一个用来作天线保护的帽(为示出)。

如图18所示，同图17所示的折线图形83a一样，锯齿图形83b是通过腐蚀印刷电路板82做成的。一般来说，图形宽度可以达到±20μm的误差精度。因此，不必使用象螺旋线圈时所要求的那个用于均衡间距的元件，也能使线性电容恒定从而消除共振频率中出现的频散。小尺寸天线的重量也得以减轻。

此外，如图16所示，由于安装时只需将天线元件装配到套筒87的凹槽84中，因此生产率较高。并且，由于馈电点靠安装印刷板82决定，因此由馈电点偏移所造成的共振频率的频散也能得到消除。

现在参考图16和图19，将对按照本发明第十四个优选实施方案的作为多频带天线的可伸缩鞭状天线进行一下描述。

在本实施方案的可伸缩鞭状天线中，同图16中所示的天线一样，作为馈电点的套筒87上做有一个凹槽84，天线92以印刷板82的形式出现，板上做有作为电极图形83的螺线图形83c，天线92被安装在凹槽84中并通过焊接或加压被固定在其中，从而构成小尺寸天线。实际产品还具有一个用来作天线保护的帽(为示出)。

以下，将给出计算通用螺旋线圈电感的公式(6)和计算按照此实施方案的螺线图形电感的公式(7)：

线圈：

其中S代表截面积(cm²),N为线圈匝数，1为平均磁路长度(cm)，K为Nagaoke常数。

螺线：

L螺线=0.141an^5/3log8a/c[μH] $a=\frac{\mathrm{Di}+\mathrm{Do}}{4},c=\frac{\mathrm{Do}-\mathrm{Di}}{2}-----\left(7\right)$

其中l代表导体半径(cm),n为匝数，Di为螺线内直径(inch)，Do为螺线外直径(inch)。

利用线性电容C和上面推导出的电感L，可以由公式(8)得出相应的共振频率为： $f=1/2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}-----\left(8\right)$

同折线图形83a和锯齿图形83b一样，螺线图形83c是通过腐蚀印刷电路板82做成的。一般来说，图形宽度可以达到±20um的误差精度。因此，不必使用象螺旋线圈时所要求的那个用于均衡间距的元件，也能使线性电容C恒定从而消除共振频率中出现的频散。小尺寸天线的重量也得以减轻。而且，由于安装时只需将天线元件92装配到套筒87的凹槽84中，因此生产率较高。并且，由于馈电点靠安装印刷板82决定，因此由馈电点偏移所造成的共振频率的频散也能得到消除。

在按照第十二到第十六个优选实施方案的每一个多频带天线中，电感已得到了说明。另一方面，通过做一个例如用钛酸钡之类的ε为20～100的绝缘陶瓷板，在折线电极(折线图形83a)，锯齿电极(锯齿图形83b)或螺线电极(螺线图形83c)与地之间构成一个微带天线，对于减小天线的尺寸更有效。

现在参考图20和图21，将对按照本发明第十五个优选实施方案的作为多频带天线的可伸缩鞭状天线进行一下描述。

在本实施方案的可伸缩鞭状天线中，被当作电极图形93使用的是一个圆形平面螺线93a，它具有与作为馈电点用的套筒87一样的外围尺寸。螺线图形93a被做在圆形印刷板94的表面，且其初始缠绕部分经一个通孔(未示出)被连到印刷板94的下侧，从而形成天线元件101。天线元件101通过焊接或加压被固定到套筒87上从而得以馈电。

实际产品还具有一个用来作天线保护的帽(为示出)。

同上述折线图形83a和锯齿图形83b一样，螺线图形93a是通过腐蚀印刷电路板94做成的。一般来说，图形宽度可以达到±20um的误差精度。因此，不必使用象通常螺旋线圈时所要求的那个用于均衡间距的元件，也能使线性电容恒定从而消除共振频率中出现的频散。

小尺寸天线100的重量也得以减轻。而且，由于安装时只需将印刷板94连到套筒87上，因此生产率较高。并且，由于馈电点靠安装印刷板94决定，因此由馈电点偏移所造成的共振频率的频散也能得到消除。

现在参考图20和图22，将对按照本发明第十六个优选实施方案的作为多频带天线的可伸缩鞭状天线进行一下描述。

本实施方案中的可伸缩鞭状天线在结构上与图20所示的鞭状天线一样，只是用的不是圆形螺线图形93a，而是与作为馈电点的套筒87具有相同外围尺寸的角形螺线图形93b。角形螺线图形93b被做在圆形印刷板94的表面，且其初始缠绕部分经一个通孔(未示出)被连到印刷板94的下侧，从而形成天线元件102。天线元件102通过焊接或加压被固定到套筒87上从而得以馈电。

实际产品还具有一个用来作天线保护的帽(为示出)。

同上述折线图形83a和锯齿图形83b一样，螺线图形93b是通过腐蚀印刷电路板94做成的。一般来说，图形宽度可以达到±20um的误差精度。因此，不必使用象通常螺旋线圈时所要求的那个用于均衡间距的元件，也能使线性电容恒定从而消除共振频率中出现的频散。小尺寸天线100的重量也得以减轻。而且，由于安装时只需将印刷板94连到套筒87上，因此生产率较高。并且，由于馈电点靠安装印刷板94决定，因此由馈电点偏移所造成的共振频率的频散也能得到消除。

现在参考图20和图23，将对按照本发明第十七个优选实施方案的作为多频带天线的可伸缩鞭状天线进行一下描述。

在本实施方案的可伸缩鞭状天线中，一对板94,94被彼此叠放在一起从而保证了图形的长度，板94,94上分别做有与作为馈电点的套筒87具有相同外围尺寸的螺线图形93a和93c。被做在印刷板94,94上的螺线图形93a和93c缠绕方向彼此相反，即，一个是顺时针缠绕方向，一个是逆时针缠绕方向。螺线图形93a和93c各自的初始缠绕部分分别经相应的通孔与相应印刷板94,94的下侧相连，从而形成天线105。天线105通过焊接或加压被固定到套筒87上从而得以馈电。

实际产品还具有一个用来作天线保护的帽(为示出)。

同上述折线图形83a和锯齿图形83b一样，螺线图形93a和93c中的每一个都是通过腐蚀印刷电路板94做成的。一般来说，图形宽度可以达到±20μm的误差精度。因此，也能使线性电容C恒定从而消除共振频率中出现的频散。小尺寸天线的重量也得以减轻。而且，由于安装时只需将天线105连到套筒87上，因此生产率较高。并且，由于馈电点靠安装天线105决定，因此由馈电点偏移所造成的共振频率的频散也能得到消除。

把图22所示的角形螺线图形93b与另一个缠绕方向相反的角形螺线图形组合起来，也能获得类似的效果。

现在参考图24到26，将对按照本发明第十八个优选实施方案的作为多频带天线的可伸缩鞭状天线进行一下描述。

在本实施方案的可伸缩鞭状天线中，小尺寸天线110上装有一个天线元件115，此元件的构成方法是，如图25所示那样在一块弹性板111上做一个折线图形112，然后再如图26那样将它围绕在圆柱形树脂元件114上。

为了从折线图形112的一端进行馈电，安在弹性板111一端的连接电极113与折线图形112彼此相连。为了进行馈电，天线元件115的连接电极113与套筒87通过焊接或加压彼此间被连在一起。

折线图形112是通过腐蚀一个具有一层导电薄金属片的弹性板111做成的。一般来说，图形宽度可以达到±20um的误差精度。因此，可以使线性电容C恒定从而消除共振频率中出现的频散。

此外，由于安装时只需将弹性板111连到套筒87上，因此生产率较高。并且，由于馈电点靠安装弹性板111决定，因此由馈电点偏移所造成的共振频率的频散也能得到消除。

在按照第十二到第十六个优选实施方案的每一个多频带天线中，小尺寸天线与能收回到无线电装置壳内并能伸展的棒状天线被结合在一起从而构成可伸缩鞭状天线。在可伸缩鞭状天线中，电极图形被做在印刷板，弹性板或绝缘板上。通过使用以板和电极图形的介电常数为基础的共振频率，可以提供这样一种可伸缩鞭状天线，它生产率高，共振频率稳定且重量可以减小，并因此能大大有助于携带式终端减小尺寸和重量。

Claims (43)

1．一种多频带天线，包括一个天线元件，此天线元件具有一个LC并联共振电路，和连在LC并联共振电路相对应两端的第一个和第二个辐射元件，其中，上述LC并联共振电路通过电感本身的自共振构成。

2．按照权利要求1所要求的多频带天线，其特征在于上述电感被安装在一块印刷板上。

3．按照权利要求1所要求的多频带天线，其特征在于上述电感具有一个可以用L≥7nH表示的电感系数L。

4．按照权利要求1所要求的多频带天线，其特征在于上述第一个辐射元件具有螺旋形状。

5．按照权利要求4所要求的多频带天线，其特征在于上述第一个辐射元件的一部分提供构成上述LC并联共振电路的自共振。

6．按照权利要求4所要求的多频带天线，其特征在于上述第二个辐射元件是伸长的且由超弹性的合金做成。

7．按照权利要求6所要求的多频带天线，其特征在于通过对弹性绝缘材料进行模制，上述第二个辐射元件被罩起，弹性绝缘材料是从一组包含聚合物和合成橡胶(elastomer)的材料中选取的。

8．按照权利要求4所要求的多频带天线，其特征在于通过模制，上述LC并联共振电路和上述第一个辐射元件被一种绝缘材料罩起。

9．按照权利要求8所要求的多频带天线，其特征在于上述绝缘材料是具有弹性的聚合物和合成橡胶中的一种。

10．按照权利要求5所要求的多频带天线，其特征在于上述第一个辐射元件的形式是一块具有折线图形的印刷板。

11．按照权利要求10所要求的多频带天线，其特征在于上述折线图形的一部分提供构成LC并联共振电路的自共振。

12．按照权利要求8所要求的多频带天线，其特征在于上述LC并联共振电路被安装在上述印刷板上。

13．按照权利要求10所要求的多频带天线，其特征在于通过对弹性绝缘树脂进行模制，上述印刷板被罩起，弹性绝缘树脂是从一组包含聚合物和合成橡胶的材料中选取的。

14．按照权利要求8所要求的多频带天线，其特征在于上述第二个辐射元件是伸长的且由超弹性的合金做成。

15．按照权利要求13所要求的多频带天线，其特征在于通过对弹性绝缘树脂进行模制，上述第二个辐射元件被罩起，弹性绝缘树脂是从一组包含聚合物和合成橡胶的材料中选取的。

16．一种可伸缩的多频带鞭状天线，包括一个小尺寸天线和一个能收回到无线电装置壳内并能伸展的鞭状天线，其中上述小尺寸天线位于无线电装置的壳外，上述鞭状天线相对于小尺寸天线能够滑动，上述小尺寸天线和鞭状天线中的每一个都具有多频带特性从而使多频带特性在上述鞭状天线收回和伸展时都能被获得。

17．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述无线电装置的壳上安有一个用于固定上述小尺寸天线的夹持器，上述鞭状天线在其顶部和底部安有第一和第二个止档器，当鞭状天线收回或伸展时，这两个止档器被上述夹持器卡住，上述第一和第二个止档器与上述夹持器之间形成了电隔离。

18．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于当上述鞭状天线滑入上述夹持器从而被收回到上述无线电装置壳内时，上述鞭状天线与上述小尺寸天线之间通过上述第一个止档器形成电隔离。

19．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述鞭状天线包括一个含有薄片电感和薄片电容的LC并联共振电路，和一个连到上述LC并联共振电路的金属辐射元件。

20．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述鞭状天线的形式为薄片电感的自共振与连到其上的金属辐射元件的组合。

21．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述鞭状天线的形式为一个作为LC并联共振电路的分布常数并联共振电路与一个金属辐射元件的组合。

22．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述鞭状天线的形式为作为LC并联共振电路的空心线圈的自共振与一个金属辐射元件的组合。

23．按照权利要求19～22中任何一种权利要求所述的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述金属辐射元件由Ti-Ni合金做成。

24．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述小尺寸天线的形式为一个具有薄片电感和薄片电容的LC并联共振电路与连到其上的一个螺旋线圈的组合。

25．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述小尺寸天线的形式为一个薄片电感的自共振与一个连到其上的螺旋线圈的组合。

26．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述小尺寸天线的形式为一个空心线圈的自共振与一个连到其上的螺旋线圈的组合。

27．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述小尺寸天线的形式为一个安装在弹性板上的含有薄片电感和薄片电容的LC并联共振电路与一个做在弹性板上的折线图形的组合。

28．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述小尺寸天线的形式为一个含有薄片电感并作为LC并联共振电路的自共振电路与一个折线图形的组合，上述自共振电路和上述折线图形都被做在一块弹性板上。

29．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述小尺寸天线的形式为一个具有一个空心线圈并作为LC并联共振电路的自共振电路与一个折线图形的组合，上述自共振电路和上述折线图形被做在一块弹性板上。

30．按照权利要求16所要求的可伸缩多频带鞭状天线，其特征在于上述小尺寸天线的形式为一个分布常数并联共振电路与一个折线图形的组合，两者被做在一块弹性板上。

31．一种多频带螺旋式天线，包括多个螺旋线圈，至少一个绕有上述多个螺旋线圈的螺旋波导，和一个用于夹持上述至少一个螺旋波导的导电夹持器，其中能量由上述导电夹持器被馈送到上述多个螺旋线圈中的至少一个线圈从而获得多个共振频率。

32．按照权利要求31所要求的多频带螺旋式天线，其特征在于上述多个螺旋线圈具有相同的直径和不同的匝数且被并行地绕在上述螺旋波导上，能量由上述导电夹持器被分别馈送到上述多个螺旋线圈。

33．按照权利要求31所要求的多频带螺旋式天线，其特征在于上述多个螺旋线圈具有不同的直径和不同的匝数且被并行地绕在上述具有不同直径的螺旋波导上，这些螺旋波导彼此同心且重叠地被安装在一起，电源由上述导电夹持器被分别馈送到上述多个螺旋线圈。

34．按照权利要求31所要求的多频带螺旋式天线，其中上述多个螺旋线圈具有相同的直径和不同的匝数且被串行地绕在上述螺旋波导上，能量由上述导电夹持器被馈送到上述多个螺旋线圈中的一个。

35．按照权利要求31所要求的多频带螺旋式天线，其特征在于上述多个螺旋线圈具有不同的直径和不同的匝数且被串行地绕在上述具有不同直径的螺旋波导上，这些螺旋波导彼此同心且重叠地被安装在一起，能量由上述导电夹持器被馈送到上述多个螺旋线圈中的一个。

36．多频带螺旋式天线包括：

具有相同直径和不同匝数的多个螺旋线圈；

一个绕有上述多个螺旋线圈的螺旋波导；

一个作为介质并被安装在螺旋波导表面从而使上述多个螺旋线圈彼此隔离的绝缘部分；和

一个用于夹持螺旋波导的导电夹持器，能量由上述夹持器被馈送到上述多个螺旋线圈中的一个并进而通过容性耦合被馈送到其它螺旋线圈从而获得多个共振频率。

37．一种可伸缩的鞭状天线，包括一个能收回到无线电装置壳内并能伸展的棒状天线，和一个安装在上述棒状天线上部的小尺寸天线，其中在伸展时能量被馈送到上述棒状天线而在收回时能量被馈送到上述小尺寸天线，上述小尺寸天线基本上是一个由绝缘材料制成且其上做有电极图形的板，并且使用的是以上述板和上述电极图形的介电常数为基础的共振频率。

38．按照权利要求37所要求的可伸缩鞭状天线，其特征在于上述电极图形至少包括折线图形，锯齿线图形和螺线图形中的一种。

39．按照权利要求37所要求的可伸缩鞭状天线，其特征在于上述小尺寸天线包括堆放在一起的多个板，每个板上都做有螺线图形。

40．按照权利要求37所要求的可伸缩鞭状天线，其特征在于上述板基本上至少包括印刷板，弹性板和介质板中的一种形式。

41．按照权利要求37所要求的可伸缩鞭状天线，其特征在于上述板包括弹性板，上述电极图形包括做在上述弹性板上的折线图形，上述小尺寸天线基本上是一个其上做有上述折线图形的弹性板的形式，上述弹性板被绕成圆柱形并被固定起来。

42．按照权利要求40所要求的可伸缩鞭状天线，其特征在于上述板包括弹性板，上述电极图形包括做在上述弹性板上的锯齿线图形，上述小尺寸天线基本上是一个其上做有上述锯齿线图形的弹性板的形式，上述弹性板被绕成圆柱形并被固定起来。

43．按照权利要求37所要求的可伸缩鞭状天线，其特征在于其上做有上述电极图形的上述板通过焊接或加压被固定到套筒上以便在收回时向上述小尺寸天线馈电。

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