CN1221061C - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线装置，该天线装置可装入移动无线电机使用的电话机主体、或可从电话机主体中抽出，可避免在天线收入电话机主体时的特性劣化，同时缩短振子长度和增加其强度。所述天线装置，由在收入无线电机主体中时工作的螺旋状天线，和从无线电机主体中抽出时工作的鞭状天线构成，所述螺旋状天线与所述鞭状天线电绝缘，所述鞭状天线穿过所述螺旋状天线。优选地，所述螺旋状天线在收入无线电机主体时具有与无线电机电路连接的连接部分，所述鞭状天线靠近所述连接部分配置，并且有在收入无线电机主体时接地的第一连接部分，和从无线电机主体中抽出时与无线电机电路连接的第二连接部分。

Description

天线装置
本申请是申请号为97191525.3、申请日为1997年9月11日的名称为“天线装置和携带式无线电收发机”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及主要在移动无线电机中使用的天线装置，特别涉及能够缩短天线装置的振子长度和增加其强度的天线装置。
背景技术
近年来，对携带式电话等移动无线电机的需求正在急剧增加。作为以往的携带式电话天线，通常采用能够装在携带机主体中的鞭状天线。
作为其一例，例如在特开平1-204504号公报中披露的如图33和图34表示的现有天线装置的结构。再有，图中的符号和名称使用在特开平1-204504号公报中披露的符号和名称。如图33所示，在把天线振子14从携带电话机主体10中抽出的状态下，接点部件15与下部接片21a接触，由此使天线振子14与匹配电路组装体12连接。
此外，如图34所示，在把天线振子14收入携带电话机主体10的状态下，接点部件16与上部接片21b接触，由此使天线振子14与匹配电路组装体12连接。这样，不仅在从携带电话机主体10中抽出的情况下，而且在收入携带电话机主体10的情况下，天线振子14都与匹配电路组装体12连接。
在上述结构中，在把天线振子14从携带电话机主体10中抽出的状态下，从匹配电路组装体12看天线振子14时的阻抗为Z1；在把天线振子14收入携带电话机主体10的状态下，从匹配电路组装体12看天线振子14时的阻抗为Z2；如果构成使得Z1和Z2相等的天线振于14的振子长度、馈电点位置和无线电机机壳尺寸等，那么无论在把天线振子14从携带电话机主体10中抽出的情况下，还是在收入携带电话机主体10的情况下，通过匹配电路组装体12，都能够获得良好的匹配状态，其结果，使高质量下稳定的移动通信成为可能。
在上述现有例中，当把天线振子14收入携带电话机主体10内时，存在发射能量的一部分被电话机主体和持有它的人体吸收，使天线特性劣化的问题。
作为该问题的解决对策之一，往往采用分离型螺旋状和鞭状天线，即分离为在天线收入携带电话机主体中时工作的螺旋状天线与在天线从携带电话机主体中抽出时工作的鞭状天线。图35A～35C表示其结构例。图35A是表示分离型螺旋状和鞭状天线整体结构的图，图35B和图35C分别表示表示将天线30收入电话机主体38中的状态和把天线30从电话机主体38中抽出的状态。
如图35B所示，在把天线30收入电话机主体38的状态下，螺旋状天线31通过馈电部分32、连接构件35、匹配电路36与无线电机电路的连接端子37连接。此时，电话机主体内收入的鞭状天线33处于与无线电机电路分离的状态，使鞭状天线33周围的电话机主体、或持有它的人体不对无线电机电路产生影响。
此外，如图35C所示，在把天线30从电话机主体38中抽出的状态下，鞭状天线33通过馈电部分34、连接构件35、匹配电路36与无线电机电路的连接端子37连接。利用这样的结构，能够使把天线收入电话机主体时工作的天线与把天线从电话机主体中抽出时工作的天线分离，能够避免上述把天线收入电话机主体时的天线特性劣化。
但是，存在因螺旋状天线31引起天线30振子长度增加的问题，还存在螺旋状天线31与鞭状天线33的连接部分强度变弱的问题。此外，现有天线的阻抗主要由天线振子的振子长度和无线电机机壳尺寸等的等效电长度来决定。因此，存在期望的阻抗与无线电机的外观设计必然相互对立的问题。
而且，随着移动通信系统的多样化，使用的频带也多样化，例如800MHz波段、1.5GHz波段和1.9GHz波段；因此，期望有能够共用不同频带系统的无线电机。对此，由于以往的天线只能与一个频带对应，所以如果用于共用多个系统的无线电机，特性会显著地劣化。
发明内容
本发明要解决现有技术中的上述问题，其目的在于提供可避免在收入时特性劣化，同时与分离型螺旋状和鞭状天线相比可缩短振子长度，增加强度，此外，还能够在双频带单独控制鞭状天线的阻抗，其结果能够得到不影响无线电机外观设计的期望阻抗，能够获得良好的匹配状态，使高质量下稳定的移动通信成为可能的天线装置。
因此，本发明提供了一种非定向的天线装置，包括：天线，该天线能够在相对于一个无线电电路主单元的第一和第二位置之间移动，所述无线电电路主单元包括一个无线电电路，所述天线具有一个螺旋状天线，该螺旋状天线在所述天线位于所述第一位置，从而使得所述天线的大部分位于所述无线电电路主单元中时工作，和一个鞭状天线，该鞭状天线在所述天线位于所述第二位置，从而使得所述天线的大部分位于所述无线电电路主单元之外时工作，所述螺旋状天线与所述鞭状天线彼此电绝缘，并且所述鞭状天线被设计为穿过所述螺旋状天线，所述螺旋状天线位于所述天线的一端，所述天线具有第一连接部分，用于在所述天线位于所述第一位置时，将所述螺旋状天线连接到所述无线电电路；第二连接部分，用于在所述天线位于所述第一位置时，将所述鞭状天线连接到地平面；以及第三连接部分，用于在所述天线位于所述第二位置时，将所述鞭状天线连接到所述无线电电路，所述第二连接部分位于紧靠所述第一连接部分的下部，并且所述第三连接部分的位置远离所述第一和第二连接部分，使得所述第三连接部分靠近所述天线的另一端。
其中，一个无源元件被配置为以一个非常小的间距与所述鞭状天线靠近，所述非常小的间距为远小于使用的频带的最高频率的波长，所述无源元件具有通过由电抗元件构成的终端电路，在所述鞭状天线从无线电机主体中抽出时与接地板连接的连接部分。
其中，所述螺旋状天线和所述鞭状天线与具有所用的第一频带和第二频带的无线电机电路连接，所述无源元件被配置为以一个非常小的间距与所述鞭状天线靠近，所述非常小的间距为远小于所述第一和第二频带的最高频率的波长，在所述第一频带中所述无源元件的实际等效电长度与1/2波长或其整数倍不同，在所述第二频带中所述无源元件的实际等效电长度为1/2波长或其整数倍。
所述天线装置还配有第二无源元件，所述第二无源元件被配置为以一个非常小的间距与所述鞭状天线靠近，所述非常小的间距为远小于所述第一和第二频带的最高频率的波长，在所述第一频带中，所述第二无源元件的实际等效电长度为1/2波长或其整数倍，在所述第二频带中，所述第二无源元件的实际等效电长度与1/2波长或其整数倍不同，并通过由电抗元件构成的终端电路与所述连接部分相连接。
在本发明的天线装置中，把在收入无线电机主体中时工作的螺旋状天线与从无线电机主体中抽出时工作的鞭状天线进行电绝缘，并且，使鞭状天线能够穿过螺旋状天线。
按照本发明，能够缩短天线装置的振子长度，增加强度。
根据本发明，由在收入无线电机主体中时工作的螺旋状天线，和从无线电机主体中抽出时工作的鞭状天线构成，所述螺旋状天线与所述鞭状天线进行电绝缘，所述鞭状天线可穿过所述螺旋状天线，由此，具有能够原样保持螺旋状天线与鞭状天线的绝缘，缩短天线装置的振子长度和增加强度的作用。
由此，本发明具有能够减小把天线装置收入无线电机主体中时特性劣化的作用。
本发明还具有不改变鞭状天线的振子长度，能够控制鞭状天线的阻抗的作用。
本发明还具有在鞭状天线中不对第二频带中的阻抗产生影响，能够单独控制第一频带中的阻抗的作用。
本发明在鞭状天线中具有使第一频带的阻抗与第二频带的阻抗不产生相互影响，能够单独控制的作用。
如上所述，按照本发明，在移动无线电机使用的可在电话机主体中收入、并能从电话机主体中抽出的天线中，通过避免把天线收入电话机主体时的特性劣化，同时缩短振子长度，增加强度，并附加鞭状天线的阻抗控制功能，能够实现良好的匹配，获得高质量下进行稳定的移动通信的效果。
此外，上述阻抗控制功能能够在双频带独立地控制，即使在采用双频的无线系统中使用，也能够在两个频带中实现良好的匹配，获得高质量下进行稳定的移动通信的效果。
附图说明
图1是表示本发明第一实施例的天线装置结构的方框图；
图2是说明用本发明第一实施例的天线装置工作的图；
图3是用史密斯圆图表示本发明第一实施例的天线装置的阻抗的图；
图4是表示本发明第一实施例的天线装置的发射图形的图；
图5是表示采用本发明第一实施例的天线装置的无线电机结构的方框图；
图6是表示本发明第二实施例的天线装置结构的方框图；
图7A、7B是说明本发明第二实施例的天线装置的工作的图；
图8是用史密斯圆图表示本发明第二实施例的天线装置的阻抗的图；
图9是表示本发明第二实施例的天线装置的发射图形的图；
图10是表示采用本发明第二实施例的天线装置的无线电机结构的方框图；
图11是表示本发明第三实施例的天线装置结构的方框图；
图12是表示采用本发明第三实施例的天线装置的无线电机结构的方框图；
图13A、13B是表示本发明第四实施例的天线装置结构的方框图；
图14A、14B表示在本发明第四实施例的天线装置中使用的终端电路具体例的图；
图15是表示采用本发明第四实施例的天线装置的无线电机结构的方框图；
图16A、16B是表示本发明第五实施例的天线装置结构的方框图；
图17是表示采用本发明第五实施例的天线装置的无线电机结构的方框图；
图18是表示本发明第六实施例的天线装置结构的方框图；
图19是表示采用本发明第六实施例的天线装置的无线电机结构的方框图；
图20A～20D是表示本发明第七实施例的天线装置结构的方框图；
图21是表示采用本发明第七实施例的天线装置的无线电机结构的方框图；
图22A～22C是表示本发明第八实施例的天线装置结构的图；
图23是说明本发明第八实施例的天线装置工作的图；
图24是表示采用本发明第八实施例的天线装置的无线电机结构的图；
图25A～25C是表示本发明第九实施例的天线装置结构的图；
图26是说明本发明第九实施例的天线装置工作的图；
图27是表示采用本发明第九实施例的天线装置的无线电机结构的图；
图28A～28C是表示本发明第十实施例的天线装置结构的图；
图29A、29B是说明本发明第十实施例的天线装置工作的图；
图30是表示采用本发明第十实施例的天线装置的无线电机结构的图；
图31A～31C是表示本发明第十一实施例的天线装置结构的图；
图32是表示采用本发明第十一实施例的天线装置的无线电机结构的图；
图33是表示把现有例的天线装置的天线振子抽出时的结构图；
图34表示把现有例的天线装置的天线振子收入时的结构图；
图35A～35C是表示现有例的分离型螺旋状和鞭状天线结构的图。
具体实施方式
下面，用图1～图32说明本发明的优选实施例。
(第一实施例)
下面，用图1至图5说明本发明第一实施例的天线装置。
图1是说明本发明第一实施例天线装置结构的图，表示在鞭状天线中采用本发明第一实施例的天线装置。
鞭状天线40由天线振子41和(第一)无源振子42构成。再有，天线振子41和无源振子42保持在用虚线表示的合成树脂制成的机壳40A内。代替机壳40A，也能够在管状容器内和印刷电路板上配置这些元件。其中，天线振子41通过匹配电路43与在(第一)频带A工作的无线电路的连接端子44连接。其中，匹配电路43具有把天线振子41的阻抗转换成在频带A中与连接端子44连接的无线电路的阻抗的阻抗转换特性。再有，匹配电路43能够用电感和电容等集中常数元件或带状线等分布常数元件构成。
此外，无源振子42在频带A中实际等效电长度与1/2波长或其整数倍不同；此外，用由电抗元件构成的(第一)终端电路45作终端。再有，终端电路45能够用电感和电容等集中常数元件构成或带状线等分布常数元件构成。这样，由于终端电路45与匹配电路43有相同的结构，所以对两者附以相同符号MN。
图2是说明本发明实施例1的天线装置工作的图，表示在天线振子41上提供频带A的高频功率时，天线振子41和无源振子42的电流分布。再有，与图1对应的部分附以相同的符号。其中，48是模压无线电机机壳的金属板，尺寸为长129mm，宽32mm。此外，天线振子41振子长度为95mm，无源振子42振子长度为79mm，均用线径0.5mm的金属线构成，按1mm间隔配置。此外，频带A的中心频率fA为948MHz。再有，斜线部分的鼓起部分表示天线振子41和无源振子42的振子上电流的大小。
供给天线振子41的频带A的高频功率，其一部分感应给无源振子42。对于频带A来说，由于无源振子42的实际等效电长度大致为1/4波长，所以在无源振子42与终端电路45的连接点上的电流分布变得最大，通过终端电路45，高频电流49在无线电机机壳48中流动。
在无线电机机壳48中流动的高频电流49对天线振子41的阻抗产生影响。其中，由于高频电流49的振幅和相位能够由终端电路45的阻抗控制，所以通过控制终端电路45的阻抗，能够间接地控制天线振子41的阻抗。
图3是说明本发明第一实施例天线装置工作的图，表示在图2的结构中，在史密斯圆图上表示了天线振子41相对于终端电路45的阻抗。其中，终端电路45的阻抗从+j25Ω经过无限大变化至-j25Ω。黑圈所示的标记是频带A的中心频率fA＝948MHz时的天线振子41的阻抗。通过使终端电路45的阻抗变化，使从无源振子42向无线电机机壳48中流动的高频电流的振幅和相位变化，能够在电感性至电容性的广大范围内控制阻抗。
图4是说明本发明第一实施例天线装置的工作的图，表示在图2的结构中，相对于终端电路45的阻抗在频带A中方向特性的发射图形图。
再有，所谓发射图形图是表示作为天线重要特性之一的方向性的图，表示以天线的位置为坐标的原点，在XY、YZ、ZX的各平面上，天线在哪个方向上发射多少能量。其中，终端电路45的阻抗从+j259Ω经过无限大变化至-j25Ω。
XY平面的发射特性表示对携带无线电机天线期望的无方向性特性。一般来说，通过在天线振子上附加无源振子，就能够在天线上具有方向特性，宇田八木天线等实例是众所周知的，但本发明中，由于天线振子41与无源振子42的间隔与频带A的波长相比十分短，所以不能利用附加无源振子42来实现无方向性特性。
YZ和ZX平面的发射特性是通过变动终端电路45的阻抗，来稍微变动发射图形。这是因为在无线电机机壳48中流动的高频电流因终端电路45的阻抗变动而变动的原因。
但是，从无源振子42通过终端电路45在无线电机机壳48中流动的高频电流49对发射特性的影响较小，把终端电路45的阻抗从+j25Ω经过无限大变化至-j25Ω，并把天线振子41的阻抗控制在从相位+116度至-138度，YZ和ZX平面的发射图形就能够保持更加相似的特性。
图5表示采用本发明第一实施例的天线装置的无线电机结构例。与图1对应的部分附以相同符号。其中，无线电机电路81由开关82、发射电路83、振荡电路84、接收电路85和控制电路86构成。在这样的结构中，在所提供的鞭状天线长度和无线电机机壳尺寸中，能够控制鞭状天线的阻抗，其结果，能够获得良好的匹配状态，使高质量下稳定的移动通信成为可能。
(第二实施例)
下面，用图6至图10说明本发明第二实施例的天线装置结构。图6是说明本发明第二实施例天线装置结构的图，表示在鞭状天线中采用本发明第二实施例的天线装置。再有，在以下说明中，第一频带A的中心频率为fA，第二频带B的中心频率为fB，虽然对fA＜fB进行了说明，而对fA＞fB也同样适用。
鞭状天线90由天线振子91、(第一)无源振子92构成。其中，天线振子91通过匹配电路93与无线电路的连接端子94连接。另一方面，在第一频带A和第二频带B中，匹配电路93具有把天线振子91的阻抗转换成期望的阻抗的双峰特性。
再有，匹配电路93能够由电感和电容等集中常数元件或带状线等分布常数元件构成。此外，无源振子92在第一频带A中实际等效电长度不为1/2波长或其整数倍；在第二频带B中实际等效电长度为1/2波长或其整数倍；此外，以电抗元件构成的(第一)终端电路95作为终端。
再有，终端电路95能够由电感和电容等集中常数元件或带状线等分布常数元件构成。图7A和图7B是说明本发明第二实施例天线装置工作的图，表示在第一频带A和第二频带B中，天线振子91和无源振子92的电流分布。再有，与图6对应的部分附以相同的符号。
其中，101是模压无线电机机壳的金属板，尺寸为长129mm，宽32mm。此外，天线振子91的振子长度为95mm，无源振子92的振子长度为79mm，均由线径0.5mm的金属线构成，按1mm间隔配置。此外，第一频带A的中心频率fA为948MHz，第二频带B的中心频率fB为1907MHz。
此外，斜线部分的鼓起部分表示天线振子91和无源振子92的振子上的电流大小。图7A表示在天线振子91上供给第一频带A的高频功率时的天线振子91和无源振子92的电流分布。
供给天线振子91的第一频带A的高频功率，其一部分感应在无源振子92上。对于第一频带A，由于无源振子92的实际等效电长度大致为1/4波长，所以在无源振子92与终端电路95的连接点上的电流分布变得最大，通过终端电路95，高频电流102在无线电机机壳101中流动。在无线电机机壳101中流动的高频电流102对天线振子91的阻抗产生影响。其中，由于高频电流102的振幅和相位能够由终端电路95的阻抗控制，所以通过控制终端电路95的阻抗，能够间接地控制天线振子91的阻抗。
下面，图7B表示在天线振子91上供给第二频带B的高频功率时的天线振子91和无源振子92的电流分布。与图7A的说明一样，天线振子91上供给的第二频带B的高频功率，其一部分感应在无源振子92上。其中，对于第二频带B，由于无源振子92的实际等效电长度大致为1/2波长，所以无源振子92与终端电路95的连接点成为电流分布的节点，与终端电路95的阻抗无关，通过终端电路95，在无线电机机壳101中流动的高频电流103的值变得非常小。由此，第二频带B中的无源振子92的阻抗具有由天线振子91的振子长度和机壳的物理尺寸决定的值，对终端电路95的阻抗几乎没有影响。
图8是说明本发明第二实施例天线装置工作的图，表示在图7A、7B的结构中，在史密斯圆图上表示天线振子91的相对于终端电路95阻抗。其中，终端电路95的阻抗从+j25Ω经过无限大变化至-j25Ω。
黑圈所示的标记是第一频带A的中心频率fA＝948MHz时的天线振子91的阻抗。通过使终端电路95的阻抗变化，使从无源振子92向无线电机机壳101流动的高频电流的振幅和相位变化，能够在电感性至电容性的广大范围内控制阻抗。
用x表示的标记是第二频带B中心频率fB＝1907MHz时的天线振子91的阻抗。在第二频带B中，由于从无源振子92向无线电机机壳101几乎没有高频电流流动，所以与终端电路95的阻抗无关，天线振子91的阻抗几乎不变化。
图9A和图9B是说明同样的本发明第二实施例天线装置工作的图，在图7的结构中，是表示在第一频带A和第二频带B中相对于终端电路95的阻抗的方向性特性的发射图形图。此外，图9A表示在第一频带A中的特性，图9B表示在第二频带B中的特性。
其中，终端电路95的阻抗从+j25Ω经过无限大变化至-j25Ω。XY平面的发射特性是在任何频带中都显示出携带式无线电机天线上期望的无方向性特性。YZ和ZX平面的发射特性，通过变动终端电路95的阻抗，稍微变动了发射图形。这是因为在无线电机机壳101中流动的高频电流因终端电路95的阻抗产生变动的原因。
但是，从无源振子92通过终端电路95在无线电机机壳101中流动的高频电流102对发射特性的影响较小，在第一频带A中，把终端电路95的阻抗从+j25Ω经过无限大变化至-j25Ω，并把天线振子91的阻抗控制在从相位+116度至-138度，YZ和ZX平面的发射图形就能够保持更加相似的特性。在第二频带B中也是同样的。
图10表示采用本发明第二实施例的天线装置的无线电机结构例。与图6对应的部分附以相同符号。其中，无线电机电路131是采用第一频带A和第二频带B的无线电路，由开关132、发射电路133、振荡电路134、接收电路135和控制电路136构成。
利用这样的结构，第二频带B的阻抗能够独立地控制第一频带A的阻抗，其结果，在第一频带A、第二频带B中的任何一个频带中都能够获得良好的匹配状态，使高质量下稳定的移动通信成为可能。
(第三实施例)
下面，用图11和图12说明本发明第三实施例的天线装置。图11是说明本发明第三实施例天线装置结构的图，表示在鞭状天线中采用本发明第三实施例的天线装置。再有，与图6对应的部分附以相同符号。
此外，在以下说明中，第一频带A的中心频率为fA，第二频带B的中心频率为fB，对fA＜fB进行了说明，而对fA＞fB也同样适用。
鞭状天线140由天线振子91、第一无源振子92、第二无源振子141构成。其中，天线振子91通过匹配电路142与无线电路的连接端子143连接。其中，匹配电路142在第一频带A和第二频带B中具有把天线振子91的阻抗转换成期望阻抗的双峰特性。
再有，匹配电路142能够由电感和电容等集中常数元件或带状线等分布常数元件构成。此外，第二无源振子141在第一频带A中实际等效电长度为1/2波长或其整数倍；在第二频带B中实际等效电长度不是1/2波长或于其整数倍；此外，开放振子的一端，另一端由电抗元件构成的第二终端电路144作为终端。
再有，第二终端电路144能够由电感和电容等集中常数元件或带状线等分布常数元件构成。按上述结构，从第一无源振子92通过第一终端电路95向地流动的高频电流为145，从第二无源振子141通过第二终端电路144向地流动的高频电流为146。
天线振子91上供给的高频功率其一部分感应在第一无源振子92和第二无源振子141上。在第一频带A中，由于第一无源振子92的实际等效电长度与1/2波长或其整数倍不同，所以第一无源振子92与第一终端电路95的连接点不是电流分布的节点，通过第一终端电路95，高频电流145向地流动。
另一方面，由于第二无源振子141的实际等效电长度为1/2波长或其整数倍，所以第二无源振子141与第二终端电路144的连接点变为电流分布的波节，与第二终端电路144的阻抗无关，高频电流146几乎不流动。通过向地流动的高频电流，使天线振子91的阻抗受到影响。由于高频电流145的振幅和相位能够由第一终端电路95的阻抗控制，所以通过控制第一终端电路95的阻抗，就能够间接地控制天线振子91的第一频带A的阻抗。
在第二频带B中，由于第一无源振子92的实际等效电长度为1/2波长或其整数倍，所以第一无源振子92与第一终端电路95的连接点变为电流分布的波节，与第一终端电路95的阻抗无关，高频电流145几乎不流动。
另一方面，由于第二无源振子141的实际等效电长度与1/2波长或其整数倍不同，所以第二无源振子141与第二终端电路144的连接点不是电流分布的波节，通过第二终端电路144，高频电流146向地流动。由于高频电流146的振幅和相位能够由第二终端电路144的阻抗控制，所以通过控制第二终端电路144的阻抗，就能够间接地控制天线振子91的第二频带B的阻抗。
图12表示采用本发明第三实施例天线装置的无线电机结构例。再有，与图10和图11对应的部分附以相同符号。按照这样的结构，能够相互独立地控制第一频带A和第二频带B的阻抗，其结果，在第一频带A、第二频带B中的任何一个频带中都能够获得良好的匹配状态，使高质量下稳定的移动通信成为可能。
(第四实施例)
下面，用图13A至图15说明本发明第四实施例的天线装置。图13A和图13B是说明本发明第四实施例的天线装置结构的图，表示在鞭状天线中采用本发明第四实施例的天线装置。再有，与图1对应的部分附以相同符号。
图13A表示离散地控制阻抗分量的结构例。其中，开关161通过加在控制端子164上的信号，切换具有不同阻抗的终端电路162和终端电路163。
图13B表示连续控制阻抗分量的结构例。其中，终端电路165是能够连续变化阻抗的终端电路，能够通过在控制端子166施加的控制电压来控制。
图14A和图14B是说明本发明第四实施例天线装置结构和工作的图，表示图13A的(第一)终端电路160和图13B的(第一)终端电路165的具体结构例。再有，与图13A和图13B对应的部分附以相同符号。
图14A是带有阻抗的离散控制功能的(第一)终端电路160的具体例。(第一)终端电路160由PIN二极管171、电感172和RFC173构成，根据控制端子164上流动电流的有无，能够具有电感性阻抗/开放的两种阻抗。
图14B是带有阻抗的连续控制功能的(第一)终端电路165的具体例。(第一)终端电路165由可变电容二极管174和RFC173构成，通过在控制端子166上外加的电压，能够具备可连续控制的电容性阻抗。
图15是表示在本发明第四实施例的天线装置中采用图13A所示的天线装置的无线电机结构例。再有，与图5和图13A对应的部分附以相同符号。其中，无线电机电路181由开关182、发射电路183、振荡电路184、接收电路185和控制电路186构成。在这样的结构中，用无线电机电路181控制部分186产生的控制信号，能够离散地控制(第一)终端电路160的阻抗。其结果，能够更细致地控制天线振子41的阻抗，使高质量下稳定的移动通信成为可能。
(第五实施例)
下面，用图16A至图17说明本发明第五实施例的天线装置。图16A和图16B是说明本发明第五实施例天线装置结构的图，表示在鞭状天线中采用本发明第五实施例的天线装置。再有，与图6对应的部分附以相同符号。
图16A表示离散地控制阻抗分量的结构例。其中，开关191通过在控制端子194上施加的信号，切换具有不同阻抗的终端电路192和终端电路193。
图16B表示连续地控制阻抗分量的结构例。其中，终端电路195是可连续变化阻抗的终端电路，能够由在控制端子196上外加的控制电压来控制。再有，在(第一)终端电路190和(第一)终端电路195中，是能够采用上述图14所示的终端电路的具体例。
图17是表示在本发明第五实施例的天线装置中采用图16B的天线装置的无线电机结构图。再有，与图10和图16B对应的部分附以相同符号。其中，无线电机电路201由开关202、发射电路203、振荡电路204、接收电路205和控制电路206构成。在这样的结构中，用无线电机电路201的控制部分206产生的控制信号，能够连续地控制(第一)终端电路195的阻抗。
其结果，通过使第二频带B的阻抗独立，能够更细致地控制第一频带A的阻抗，结果在第一频带A、第二频带B中的任何一个频带中都能够获得良好的匹配状态，使高质量下稳定的移动通信成为可能。
(第六实施例)
下面，用图18至图19说明本发明第六实施例的天线装置。图18是说明本发明第六实施例天线装置结构的图，表示在鞭状天线中采用本发明第六实施例的天线装置。再有，与图11对应的部分附以相同的符号。
图18表示具有可离散地控制阻抗分量的功能的第一终端电路210和第二终端电路215的结构例。再有，214和219是控制端子，通过在该端子上施加离散信号，控制第一终端电路210和第二终端电路215的阻抗。还有，在第一终端电路210和第二终端电路215上，能够采用图14所示终端电路的具体例。此外，第一终端电路210和第二终端电路215中的任何一方或两方都可以具有能够连续控制阻抗分量的结构。
图19表示采用本发明第六实施例天线装置的无线电机结构例。与图12和图18对应的部分附以相同符号。其中，无线电机电路221由开关222、发射电路223、振荡电路224、接收电路225和控制电路226构成。在这样的结构中，用无线电机电路221的控制部分226产生的控制信号，能够离散地控制第一终端电路210和第二终端电路215的阻抗。其结果，在第一频带A、第二频带B中的任何一个频带中都能够更细致地控制天线振子91的阻抗，使高质量下稳定的移动通信成为可能。
(第七实施例)
图20A～20D是说明本发明第七实施例天线装置的结构和工作的图。本实施例是能够在电话机主体中收入、或能够从电话机主体抽出的天线上采用本发明的天线装置。图20A表示本发明第七实施例天线装置的结构，图20B表示把天线收入电话机主体中的状态，图20C表示把天线从电话机主体中抽出的状态。此外，图20D是图20A中D-D’线的剖面图。再有，具有第七实施例以后的螺旋状天线和鞭状天线，两者的关系实际上变为图20D所示的结构，使鞭状天线不接触螺旋状天线和其馈电部分。
天线440由带有环状馈电部分442的螺旋状天线441(参照图20D)和带有馈电部分444的鞭状天线443构成。天线440有图20A中用实线表示的外壳，围住螺旋状天线441和鞭状天线443。该外壳与图1中虚线所示的外壳40A对应，能够由合成树脂制成的容器或由管状容器等构成。鞭状天线443穿过螺旋状天线441的内部空间，此外，螺旋状天线441和鞭状天线443是电绝缘的。其中，在把天线440收入电话机主体448的状态下，如图20B所示，螺旋状天线441通过馈电部分442、连接部件(端子)445、匹配电路446与无线电机电路的连接端子447连接。此外，在把天线440从电话机主体448中抽出的状态下，如图20C所示，鞭状天线443通过该馈电部分444、连接部件445、匹配电路446与无线电机电路的连接端子447连接。
图21是说明本发明第七实施例天线装置结构的图，表示装载图20A的天线装置的无线电机结构。再有，与图20A对应的部分附以相同符号。
其中，无线电机电路50由开关51、发射电路52、振荡电路53、接收电路54和控制电路55构成。通过采用这样的结构，能够避免因螺旋状天线441导致的天线440的振子长度的增大，此外，能够确保螺旋状天线441与鞭状天线443连接部分的强度。
(第八实施例)
下面，用图22A至图24说明本发明第八实施例的天线装置结构。图22A～22C是说明本发明第八实施例的天线装置结构和工作的图。本实施例是能够在电话机主体中收入、并能够从电话机主体抽出的天线上采用本发明的天线装置。图22A表示本发明第八实施例天线装置的结构，图22B表示把天线收入电话机主体中的状态，图22C表示把天线从电话机主体中抽出的状态。
天线60由带有馈电部分62的螺旋状天线61，和带有与馈电部分64和馈电部分62靠近地配置的连接部分67的鞭状天线63构成。鞭状天线63穿过螺旋状天线61，此外，螺旋状天线61与鞭状天线63是电绝缘的。
如图22B所示，在把天线60收入电话机主体610的状态下，螺旋状天线61通过馈电部分62、连接部件65、匹配电路68与无线电机电路的连接端子69连接；鞭状天线63通过连接部分67、连接部件66与接地板短路(接地平面)。此外，如图22C所示，在把天线60从电话机主体610中抽出的状态下，鞭状天线63通过馈电部分64、连接部件65、匹配电路68与无线电机电路的连接端子69连接。
图23是说明本发明第八实施例的天线装置工作的图，说明把天线60收入电话机主体610状态下的工作的图。
再有，与图22A对应的部分附以相同符号。从连接端子69向螺旋状天线61供给的高频功率，其一部分感应在穿过螺旋状天线61的鞭状天线63上。
在鞭状天线63上感应的高频电流，在连接部分67上分为从连接部分67通过连接部件66向接地板流动的电流路径71，和在鞭状天线63上向馈电部分64流动的电流路径72。其中，由于连接部件66与接地板短路，所以在鞭状天线63上感应的高频电流通过电流路径71向接地板流动，在电流路径72上几乎没有电流流动。由此，从连接部分67至馈电部分64的范围，使周围的电话机主体610或持有它的人体影响不波及与连接端子69连接的无线电机电路。
图24是说明本发明第八实施例的天线装置结构的图，表示装载图22A的天线装置的无线电机结构例。再有，与图21和图22A对应的部分附以相同符号。通过采用这样的结构，附加上述第七实施例的天线装置的效果，具有能够使把天线收入电话机主体时特性劣化更小的效果。
(第九实施例)
下面，用图25A至图27说明本发明第九实施例的天线装置。图25A～25C是说明本发明第九实施例的天线装置结构和工作的图。该实施例表示能够在电话机主体中收入、或能够从电话机主体中抽出的天线中采用本发明的天线装置结构。图25A表示本发明第九实施例的天线装置结构，图25B表示把天线收入电话机主体中的状态，图25C表示把天线从电话机主体中抽出的状态。天线70由带有馈电部分72的螺旋状天线71、馈电部分74、与馈电部分72靠近地配置的连接部分77、和带有与馈电部分74靠近地配置的连接部分714的鞭状天线73构成。鞭状天线73穿过螺旋状天线71，此外，螺旋状天线71与鞭状天线73进行电绝缘。
鞭状天线73由发射振子711、无源振子712、终端电路713构成。其中，发射振子711与馈电部分74和连接部分77电连接。此外，无源振子712通过终端电路713与连接部分714电连接。
如图25B所示，在把天线70收入电话机主体710的状态下，螺旋状天线71通过馈电部分72、连接部分75、匹配电路78与无线电机电路的连接端子79连接，发射振子711通过连接部分77、连接部件76与接地板短路。
如图25C所示，在将天线70从电话机主体引出的情况下，发射振子711通过馈电部分74、连接部件75、匹配电路78，与无线电机电路的连接端子79连接，无源振子通过连接部件714、连接部件76与接地板短路。
图26是说明本发明第九实施例的天线装置工作的图，表示在把天线70从电话机主体710中抽出的状态下，对鞭状天线73供给高频功率时的发射振子711和无源振子712的电流分布。其中，斜线部分的鼓起部分表示发射振子711和无源振子712的振子上电流的大小。再有，与图25A对应的部分附以相同符号。
在发射振子711上供给的高频功率，其一部分感应在无源振子712上。其中，无源振子712的实际等效电长度不是发射振子711上供给的高频功率波长的1/2或其整数倍，那么无源振子712与终端电路713的连接点就不与电流分布的波节对应。因此，通过终端电路713，高频电流111向接地板流动。
向接地板流动的高频电流111对发射振子711的阻抗产生影响。其中，由于高频电流111的振幅和相位能够由终端电路713的阻抗来控制，所以通过控制终端电路713的阻抗，能够间接地控制发射振子711的阻抗。
图27是说明本发明第九实施例天线装置结构的图，表示装载图25A的天线装置的无线电机结构例。再有，与图21和图22A对应的部分附以相同符号。
通过采用这样的结构，增加上述第八实施例的天线装置的效果，在提供的天线振子长度和无线电机机壳尺寸中，能够控制发射振子的阻抗，其结果，能够得到良好的匹配状态，使在高质量下稳定的移动通信成为可能。
(第十实施例)
下面，用图28A至图30说明本发明第十实施例的天线装置。
图28A是说明本发明第十实施例的天线装置结构和工作的图。该实施例表示能够在电话机主体中收入、并能从电话机主体中抽出的天线中采用本发明的天线装置结构。图28A表示本发明第十实施例的天线装置结构，图28B表示把天线收入电话机主体中的状态，图28C表示把天线从电话机主体中抽出的状态。
再有，在以下说明中，第一频带A的中心频率为为fA，第二频带B的中心频率为fB，对fA＜fB进行了说明，而对fA＞fB也同样适用。
天线120由带有馈电部分122的螺旋状天线121、馈电部分124、与馈电部分122靠近地配置的连接部分127、和带有与馈电部分124靠近地配置的连接部分1214的鞭状天线123构成。鞭状天线123穿过螺旋状天线121，此外，螺旋状天线121与鞭状天线123进行电绝缘。
鞭状天线123由发射振子1211、无源振子1212、终端电路1213构成。其中，发射振子1211与馈电部分124和连接部分127电连接。此外，无源振子1212通过终端电路1213与连接部分1214电连接。
再有，无源振子1212在第一频带A中实际等效电长度不是1/2波长或其整数倍，在第二频带B中实际等效电长度为1/2波长或其整数倍。如图28B所示，在把天线120收入电话机主体1210的状态下，螺旋状天线121通过馈电部分122、连接部件125、匹配电路128与无线电机电路的连接端子129连接，发射振子1211通过连接部分127、连接部件126与接地板短路。
如图28C所示，在把天线120从电话机主体1210中抽出的状态下，发射振子1211通过馈电部分124、连接部件125、匹配电路128与无线电机电路的连接端子129连接，无源振子1212通过终端电路1213、连接部分1214、连接部件126与接地板短路。其中，匹配电路128在第一频带A和第二频带B中具有把螺旋状天线121和鞭状天线123的阻抗转换成期望阻抗的双峰特性。
图29A、29B是说明本发明第十实施例的天线装置工作的图，表示在把天线120从电话机主体1210中抽出的状态下，在鞭状天线123上供给高频功率时的发射振子1211和无源振子1212的电流分布。其中，斜线部分的鼓起部分表示发射振子1211和无源振子1212的振子上的电流大小。再有，与图28A对应的部分附以相同符号。
图29A表示在鞭状天线123上供给第一频带A的高频功率时发射振子1211和无源振子1212的电流分布。在发射振子1211上供给的第一频带A的高频功率，其一部分感应在无源振子1212上。其中，无源振子1212的实际等效电长度不是第一频带A波长的1/2或其整数倍。由此，由于无源振子1212与终端电路1213的连接点不与电流分布的波节对应，所以通过终端电路1213，高频电流137向接地板流动。
向接地板流动的高频电流137对发射振子1211的阻抗产生影响。其中，由于高频电流137的振幅和相位能够由终端电路1213的阻抗来控制，所以通过控制终端电路1213的阻抗，能够间接地控制发射振子1211的阻抗。
图29B表示在鞭状天线123上供给第二频带B的高频功率时的发射振子1211和无源振子1212的电流分布。
与图29A的说明一样，在发射振子1211上供给的第二频带B高频功率，其一部分感应在无源振子1212上。其中，对于第二频带B，由于无源振子1212的实际等效电长度为第二频带B波长的1/2或其整数倍，所以无源振子1212与终端电路1213的连接点变为电流分布的波节。由此，与终端电路1213的阻抗无关，通过终端电路1213向接地板流动的高频电流138保持非常小的值。由此，在第二频带B中的发射振子1211的阻抗具有按发射振子1211的振子长度和无线电机机壳的物理尺寸决定的值，对终端电路1213的阻抗几乎不产生影响。
图30是说明本发明第十实施例天线装置结构的图，表示装载图28A的天线装置的无线电机结构例。再有，与图28A对应的部分附以相同符号。其中，无线电机电路340是采用第一频带A和第二频带B的无线电机电路，由开关34、发射电路342、振荡电路343、接收电路344和控制电路345构成。
通过采用这样的结构，使第二频带B的阻抗独立，能够控制第一频带A的阻抗，其结果，在第一频带A、第二频带B的其中任何一个频带中都能够获得良好的匹配状态，使高质量下稳定的移动通信成为可能。
(第十一实施例)
下面，用图31A～31C和图32说明本发明第十一实施例的天线装置。图31A～31C是说明本发明第十一实施例的天线装置结构和工作的图。该实施例表示能够在电话机主体中收入、或能够从电话机主体中抽出的天线中采用本发明的天线装置结构。图31A表示本发明第十一实施例的天线装置结构，图31B表示把天线收入电话机主体中的状态，图31C表示把天线从电话机主体中抽出的状态。
在以下的说明中以第一频带A的中心频率为fA，第二频带B的中心频率为fB，在fA＜fB的情况下进行说明，但也同样适用于fA＞fB的情况。天线150由具有馈电部分152的螺旋状天线151、接近馈电部分152配置的连接部分157和具有接近馈电部分154配置的连接部分1514的鞭状天线153构成。鞭状天线153贯穿螺旋状天线151，而且螺旋状天线与鞭状天线电绝缘。
鞭状天线153由发射振子1511、第一无源振子1512、第一终端电路1513、第二无源振子1515、第二终端电路1516构成。其中，发射振子1511与馈电部分154和连接部分157电连接。此外，第一无源振子1512通过第一终端电路1513、第二无源振子1515通过第二终端电路1516与连接部分1514电连接。
再有，第一无源振子1512在第一频带A中实际等效电长度不为1/2波长或其整数倍，在第二频带B中实际等效电长度为1/2波长或其整数倍。此外，第二无源振子1515在第一频带A中实际等效电长度为1/2波长或其整数倍，在第二频带B中实际等效电长度不为1/2波长或其整数倍。
如图31B所示，在把天线150收入电话机主体1510的状态下，螺旋状天线151通过馈电部分152、连接部件155、匹配电路158与无线电机电路的连接端子159连接，发射振子1511通过连接部分157、连接部件156与接地板短路。
如图31C所示，在把天线150从电话机主体1510中抽出的状态下，发射振子1511通过馈电部分154、连接部件155、匹配电路158与无线电机电路的连接端子159连接，第一无源振子1512通过第一终端电路1513、连接部分1514、连接部件156与接地板短路；此外，第二无源振子1515通过第二终端电路1516、连接部分1514、连接部件156与接地板短路。
其中，匹配电路158在第一频带A和第二频带B中具有把螺旋状天线151和鞭状天线153的阻抗转换成期望阻抗的双峰特性。在所述结构中，在发射振子1511上供给的高频功率，其一部分感应在第一无源振子1512和第二无源振子1515上。
在第一频带A中，第一无源振子1512与第一终端电路1513的连接点不是电流分布的波节，通过第一终端电路1513、连接部分1514、连接部件156，高频电流向接地板流动。由于向接地板流动的高频电流，使发射振子1511的阻抗受到影响。由于高频电流的振幅和相位能够由第一终端电路1513的阻抗控制，所以通过控制第一终端电路1513的阻抗，能够间接地控制发射振子1511的第一频带A的阻抗。
此外，在第一频带A中，由于第二无源振子1515与第二终端电路1516的连接点是电流分布的波节，所以与第二终端电路1516的阻抗无关，通过第二终端电路1516、连接部分1514、连接部件156，在接地板中流动的高频电流非常小，对发射振子1511的阻抗产生的影响非常小。
在第二频带B中，由于第一无源振子1512与第一终端电路1513的连接点是电流分布的波节，所以通过第一终端电路1513、连接部分1514、连接部件156，在接地板中流动的高频电流非常小，对发射振子1511的阻抗产生的影响非常小。此外，在第二频带B中，第二无源振子1515与第二终端电路1516的连接点不是电流分布的波节，通过第二终端电路1516、连接部分1514、连接部件156，高频电流流到接地板。
利用在接地板中流动的高频电流，使发射振子1511的阻抗受到影响。由于高频电流的振幅和相位能够由第二终端电路1516的阻抗控制，所以通过控制第二终端电路1516的阻抗，能够间接地控制发射振子1511的第二频带B的阻抗。
图32是说明本发明第十一实施例的天线装置结构的图，表示装载图31A的天线装置的无线电机结构例。再有，与图30和图31A对应的部分附以相同符号。通过采用这样的结构，能够相互独立地控制第一频带A和第二频带B的阻抗，其结果，在第一频带A、第二频带B中的任何一个频带中都能够获得良好的匹配状态，使高质量下稳定的移动通信成为可能。

Claims (4)

1.一种非定向的天线装置，包括：
天线，该天线能够在相对于一个无线电电路主单元的第一和第二位置之间移动，所述无线电电路主单元包括一个无线电电路，所述天线具有一个螺旋状天线，该螺旋状天线在所述天线位于所述第一位置，从而使得所述天线的大部分位于所述无线电电路主单元中时工作，和一个鞭状天线，该鞭状天线在所述天线位于所述第二位置，从而使得所述天线的大部分位于所述无线电电路主单元之外时工作，所述螺旋状天线与所述鞭状天线彼此电绝缘，并且所述鞭状天线被设计为穿过所述螺旋状天线，所述螺旋状天线位于所述天线的一端，所述天线具有第一连接部分，用于在所述天线位于所述第一位置时，将所述螺旋状天线连接到所述无线电电路；第二连接部分，用于在所述天线位于所述第一位置时，将所述鞭状天线连接到地平面；以及第三连接部分，用于在所述天线位于所述第二位置时，将所述鞭状天线连接到所述无线电电路，所述第二连接部分位于紧靠所述第一连接部分的下部，并且所述第三连接部分的位置远离所述第一和第二连接部分，使得所述第三连接部分靠近所述天线的另一端。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，一个无源元件被配置为以一个非常小的间距与所述鞭状天线靠近，所述非常小的间距为远小于使用的频带的最高频率的波长，所述无源元件具有通过由电抗元件构成的终端电路，在所述鞭状天线从无线电机主体中抽出时与接地板连接的连接部分。
3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述螺旋状天线和所述鞭状天线与具有所用的第一频带和第二频带的无线电机电路连接，所述无源元件被配置为以一个非常小的间距与所述鞭状天线靠近，所述非常小的间距为远小于所述第一和第二频带的最高频率的波长，在所述第一频带中所述无源元件的实际等效电长度与1/2波长或其整数倍不同，在所述第二频带中所述无源元件的实际等效电长度为1/2波长或其整数倍。
4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，还配有第二无源元件，所述第二无源元件被配置为以一个非常小的间距与所述鞭状天线靠近，所述非常小的间距为远小于所述第一和第二频带的最高频率的波长，在所述第一频带中，所述第二无源元件的实际等效电长度为1/2波长或其整数倍，在所述第二频带中，所述第二无源元件的实际等效电长度与1/2波长或其整数倍不同，并通过由电抗元件构成的终端电路与所述连接部分相连接。
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