CN1236521C

CN1236521C - 使用螺旋铰链弹簧的天线装置

Info

Publication number: CN1236521C
Application number: CNB031014755A
Authority: CN
Inventors: 金永珍
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: EP1329981A3; KR100593984B1; EP1329981B1; KR20030062624A; US6903694B2; US20030137468A1; DE60300082T2; CN1433103A; DE60300082D1; EP1329981A2

Abstract

本发明公开了一种利用便携式终端使用的螺旋铰链弹簧的天线装置，所述天线终端包括：(A)主外罩；(B)副外罩；和(C)铰链模块，它可从主外罩旋转地打开和关闭副外罩，并且包括：铰链轴，它具有附着到主外罩的一端和位于副外罩内的另一端，起将主外罩和副外罩互连作用；铰链凸轮，它通过铰链轴滑动，且前后移动；螺旋铰链弹簧，它提供将铰链轴紧密固着到铰链凸轮的力；和铰链外罩，它容纳铰链轴、铰链凸轮和螺旋铰链弹簧，所述天线装置包括：(a)螺旋铰链弹簧，它设置在铰链轴线方向上，起螺旋天线作用；(b)导电部件，它包括在螺旋铰链弹簧和铰链凸轮之间并且紧密固着到螺旋铰链弹簧上的接触部分，和从接触部分的中心、在铰链轴线方向上延伸，且穿过铰链凸轮和铰链轴的中心部分。

Description

使用螺旋铰链弹簧的天线装置

技术领域

本发明涉及便携式终端的天线装置，特别涉及使用安装在铰链模块上的螺旋铰链弹簧的一种天线装置。

背景技术

通常，便携式终端指的是通过基站经由无线通信与对方通信的便携式装置。这些便携式终端分为几种类型，如根据其外形有：条型、翻动型、折叠型、上翻动型和也用于个人数字助理的折叠型的终端。另外，根据功能，又有话音通信电话终端、图象通信电话终端、因特网通信电话终端、因特网游戏电话终端和聊天电话终端等。而且，按佩戴位置便携式终端也可分成挂脖型、手表型和袖珍型。

上述各便携式终端每种基本包括天线装置、数据输入/输出单元和数据传输/接收单元，以方便与对方通信。作为通常使用的数据输入单元，使用键盘或触敏面板。所述键盘包括通过按压输入数据的多个键的阵列。触敏面板的作用是通过触及输入数据。另外，诸如LCD(液晶显示器)模块等的显示器也通常用作数据输出单元。话筒单元用作数据传输单元，扬声器用作数据接收单元。

具有多功能且适用于各种多媒体环境的便携式终端正在受到青睐和普及。

为了传输/接收无线电波，现有技术的便携式终端基本包括天线、供电部分、和RF(射频)单元。便携式终端的常规天线分为两类，即：内置天线和外置天线。内置天线安装在便携式终端的主外罩内。外置天线从便携式终端的主外罩伸出，露到外面。作为常规天线，通常使用螺旋天线或拉杆天线。在此，螺旋天线起主天线的作用，拉杆天线起辅助的天线作用。

但是，在使用安装在便携式终端的主外罩内印刷电路板的指定区域上的内置天线时，便携式终端要求容纳内置天线的内空间，使得难以有效利用便携式终端的主体内的有限空间。即，使用内置天线的便携式终端具有的缺点是增加印刷电路板的尺寸。

另一方面，外置天线从便携式终端的主体伸出，从而限制便携式终端的外部设计。另外，在由于使用者不慎而将便携式终端落到地面上时，外置天线容易损伤。因为便携式电话终端的外天线从主体外罩伸出，所以便携式终端的伸出的外天线容易损坏。

发明内容

因此，鉴于上述问题作出了本发明，且本发明的一个目的是提供一种使用铰链弹簧的天线，从而保持天线的特性而不要求容纳天线装置的附加空间。

本发明的另一目的是提供一种使用铰链弹簧的天线装置，它满足小型化的趋向。

本发明另一目的是提供一种使用铰链弹簧的天线装置，它能够用作辅助天线。

根据本发明的一个方面，通过设置在便携式终端中使用的用螺旋铰链弹簧的天线装置现实了上述和其他目的，所述便携式终端包括：(A)主外罩；(B)副外罩；和(C)铰链模块，它可从主外罩旋转地打开和关闭副外罩，并且包括铰链轴，铰链轴一端固定安装到主外罩而另一端位于副外罩中，起将主外罩和副外罩互连的作用；铰链凸轮，它通过铰链轴滑动，前后移动；螺旋铰链弹簧，它提供将铰链轴紧密固着附到铰链凸轮的力；和铰链外罩，它容纳铰链轴、铰链凸轮和螺旋铰链弹簧，所述天线装置包括：(a)螺旋铰链弹簧，它设置在铰链轴线方向，起螺旋天线作用；(b)导电部件，它包括在螺旋铰链弹簧和铰链凸轮之间并且紧密固着到铰链弹簧上的接触部分，和从接触部分的中心在铰链轴线方向延伸、穿过铰链凸轮和铰链轴的中心部分。

根据本发明的另一方面，提供一种在便携式终端中使用的用螺旋铰链弹簧的天线装置，所述便携式终端包括：(A)主外罩；(B)副外罩；和(C)铰链盒(receptor)，它可从主外罩旋转地打开和关闭副外罩，并且其包括铰链轴，该铰链轴一端固定安装到主外罩而另一端位于副外罩内，起主外罩和副外罩互连的作用；铰链凸轮，它通过铰链轴滑动，前后移动；螺旋铰链弹簧，它提供将铰链轴紧密固着附到铰链凸轮的力。所述天线装置包括：(a)螺旋铰链弹簧，它设置在铰链轴线方向，起螺旋天线作用；(b)导电部件，包括紧密固着到螺旋铰链弹簧的接触部分，和从接触部分中心在铰链轴线方向延伸，穿过铰链弹簧、铰链凸轮和铰链轴的中心部分。

附图说明

参照附图的以下详细说明将使得本发明的上述和其他目的、特征和优点更明了，其中：

图1是副外罩关闭状态的便携式终端的透视图；

图2是副外罩打开状态的便携式终端的透视图；

图3是副外罩打开的便携式终端的局部剖视平面图，示出根据本发明第一优选实施例的使用螺旋铰链弹簧的天线装置；

图4是根据本发明第一优选实施例的使用螺旋铰链弹簧的天线装置的部分分解平面图；

图5是图4的天线装置的剖视图；

图6是根据本发明第二实施例的、使用螺旋铰链弹簧的天线装置的部分分解平面图；

图7是图6的天线装置的剖视图；

图8a是在副外罩打开状态，在韩国PCS频带(1,750-1870兆赫)，使用螺旋天线的常规天线装置的天线特性的辐射图；

图8b是在副外罩关闭状态，在韩国PCS频带(1,750-1870兆赫)，使用螺旋天线的常规天线装置的天线特性的辐射图；

图9a是根据本发明第一实施例的，在副外罩打开状态、在韩国PCS频带(1,750-1870兆赫)，使用螺旋铰链弹簧的天线装置的天线特性的辐射图；

图9b是根据本发明第一实施例的，在副外罩关闭状态、在韩国PCS频带(1,750-1870兆赫)，用螺旋铰链弹簧的天线装置的天线特性的辐射图；

图10a是在副外罩打开状态，在BT(蓝牙)频带(2,400-2,483兆赫)的常规芯片型天线的天线特性的辐射图；

图10b是在副外罩关闭状态，在BT频带(2,400-2,483兆赫)的常规芯片型天线的天线特性的辐射图；

图11a是根据本发明第一实施例的，在副外罩打开状态，在BT(蓝牙)频带(2,400-2,483兆赫)，使用螺旋铰链弹簧的天线装置的天线特性的辐射图；

图11b根据本发明第一实施例，是在副外罩关闭状态，在BT(蓝牙)频带(2,400-2,483兆赫)，使用螺旋铰链弹簧的天线装置的天线特性的辐射图。

具体实施方式

现在参照附图详细说明本发明优选实施例。在附图中，计时它们在不同的附图中，相同符号表示相同或相似的元件。在下面的说明中，为了突出本发明的主题，省略对已知的功能和结构的详细说明。

图1是副外罩关闭的便携式终端的透视图，而图2是副外罩打开的便携式终端的透视图。根据本发明第一实施例，图1和2的便携式终端都包括使用螺旋铰链弹簧的天线装置(见图3)。所述便携式终端包括主外罩10，副外罩20，和铰链单元。所述铰链单元可旋转地将副外罩20连接到主外罩10，从而从主外罩10打开和关闭副外罩20。即，副外罩20在指定的角度内在旋转轴A上可旋转地转动。主外罩10包括由多个键112构成的键阵列和话筒单元114。副外罩20包括扬声器单元212和LCD 214。

主外罩10包括两个侧铰链臂110。一个侧壁110与另一个侧臂110对称相对。副外罩20包括中心铰链臂201。副外罩20的中心铰链臂201由铰链单元保持在主外罩10的两个侧铰链臂110之间。

如图3所示，用在便携式终端上的铰链模块30的作用首先是可旋转地将副外罩20连接到主外罩10，其次是提供在第一指定角度范围(0-45度)内关闭副外罩20的力，提供在大于第一指定角度范围的第二范围(45-140度)内打开副外罩的力，和提供在另一第三指定角度(140度)上停止副外罩20移动的力。也就是说，便携式终端的铰链模块30为使用者提供从主外罩10容易打开和关闭副外罩20的力。因此，铰链模块30基本上包括铰链轴302，铰链凸轮303，和螺旋铰链弹簧305。另外，铰链外罩301可用于分开地组装铰链模块30的铰链轴302、铰链凸轮和螺旋铰链弹簧305。

本发明第一优选实施例的铰链模块30，具体地说，螺旋铰链弹簧305被用作天线装置。图3示出根据本发明第一实施例的、使用铰链模块30的螺旋铰链弹簧305的天线装置。

如图3所示，本发明第一实施例的天线装置包括：铰链模块30，更具体地说包括：螺旋铰链弹簧305，它容纳在铰链外罩301内；导电部件304；和板弹簧32，它安装在侧铰链臂110的内空间110a内。导电部件304容纳在铰链外罩101内，以便将螺旋铰链弹簧305电连接到供电部分(未示出)。板弹簧32紧密固着到导电部件304，从而将导电部件304电连接到供电部分。

图4是根据本发明第一实施例的、使用螺旋铰链弹簧的天线装置的部分分解平面图，而图5是图4的天线装置的剖视图。下面参照图4和5详细说明本发明第一优选实施例的天线装置。

如图4和5所示，本发明第一实施例的天线装置使用铰链模块30。为了提供打开和关闭副外罩的力，铰链模块包括铰链外罩301，铰链轴302，铰链凸轮303，和螺旋铰链弹簧305。使用在铰链模块上安装的螺旋铰链弹簧305和与螺旋铰链弹簧305分开的导电部件304来实现本发明第一实施例的天线装置。

铰链外罩301安装在副外罩20的中心铰链臂201上，容纳铰链轴302、铰链凸轮303，导电部件304，和螺旋铰链弹簧305。铰链轴302的一端302a与主外罩10的侧铰链臂110接合，铰链轴302的另一端302b是凸部分。另外，在铰链轴302中沿铰链的轴线形成通孔302c。铰链轴302固定到侧铰链臂110。因此，在从主外罩10打开和关闭副外罩20时，由于铰链凸轮303与铰链轴302的凸部分302b接合而滑动。

铰链凸轮303包括凸部分303a和凹部分303b。在铰链凸轮303的外周形成凸起303d。凸起303d在铰链外罩301引导铰链凸轮303向前和向后。铰链凸轮303通过铰链轴302滑动，从而沿铰链外罩301的长方向前后移动。在铰链凸轮303中沿铰链轴线形成通孔303c。

导电部件304包括：接触部分304a，它位于铰链凸轮303和螺旋铰链弹簧305之间，并且与螺旋铰链弹簧305的一端305a接触；和中心部分304b，它插入到铰链凸轮303的通孔303c和铰链轴302的通孔302c中。导电部件304的中心部分304b的终端304c具有指定长度，以便从铰链轴302的表面伸出。导电部件304的中心部分304b的直径小于通孔302c和303c的直径。因此，导电部件304不受铰链轴302或铰链凸轮303的直线移动的影响。

螺旋铰链弹簧305位于铰链外罩301和导电部件304之间。螺旋铰链弹簧305的一端305a总是固定地与导电部件304的接触部分304a接触，从而起到将铰链轴302紧密固着到铰链凸轮303上的作用。

板弹簧32是由带有弹性的导电材料制造的。板弹簧32包括两个自由端，即，第一自由端321和第二自由端322。板弹簧32的第一自由端321弯曲以连接导电部件304的中心部分304b的终端304c，板弹簧32的第二自由端322连接到主印刷电路板(未示出)的供电部分。在此，由板弹簧32的弹力使板弹簧32的第一自由端321紧密固着到导电部件304的终端304c。

在从主外罩10打开和关闭副外罩时，侧铰链臂110之一约束铰链轴302，铰链凸轮303通过铰链轴302前后移动。此时，螺旋铰链弹簧305被压缩，然后伸长。另外，导电部件304保持与铰链弹簧305紧密固着。因此，通过导电部件304，螺旋铰链弹簧305总是电连接到板弹簧32，并且经由板弹簧32连接到供电部分。

图6是根据本发明第二优选实施例的、使用螺旋铰链弹簧的天线装置的部分分解平面图，而图7是图6天线装置的剖视图。下面参照图6和7详细说明使用本发明第二优选实施例的螺旋铰链弹簧403的天线装置。如图6和7所示，使用本发明第二实施例的螺旋铰链弹簧403的天线装置利用铰链模块40。为了提供打开和关闭副外罩的力，起便携式终端的铰链装置作用的铰链模块40包括：铰链轴401，铰链凸轮402和螺旋铰链弹簧403。使用在铰链模块40上安装的螺旋铰链弹簧403和导电部件404，实现本发明第二实施例的天线装置。

在安装于副外罩20的中心铰链臂201中的铰链盒405内容纳铰链轴401、铰链凸轮402、导电部件404和螺旋铰链弹簧403。铰链轴401的一端401a从铰链盒伸出，而铰链轴401的另一端401b是凸部分。在铰链轴401中沿铰链轴线形成通孔401c。

铰链凸轮402包括凸部分402a和凹部分402b。在铰链凸轮402的外周上形成凸起402c，从而在铰链盒内前后移动铰链凸轮402。铰链凸轮402通过铰链轴401滑动，从而沿铰链盒405的长方向前后移动。在铰链凸轮402中沿铰链轴线形成通孔402d。

导电部件404包括：接触部分404a，它位于螺旋铰链弹簧403的一端403b和铰链盒405的隔离壁之间，且与螺旋铰链弹簧403的一端403b接触；和中心部分404b，它位于螺旋铰链弹簧403内，且插入到铰链凸轮402的通孔402d和铰链轴401的通孔401c中。导电部件404的中心部分404b的终端404c具有指定长度，以便从铰链轴302的表面伸出。导电部件404的中心部分404b的直径小于通孔401c和402d的直径。因此，导电部件404不受铰链轴401和铰链凸轮402的直线移动的影响。

螺旋铰链弹簧403位于铰链轴401和导电部件404之间。螺旋铰链弹簧403的一端403b固定与导电部件404的接触部分404a接触，从而起将铰链轴401紧密固着到铰链凸轮402上的功能。

板弹簧42是由带有弹性的导电材料制造的。板弹簧42包括两个自由端，即，第一自由端421和第二自由端422。板弹簧42的第一自由端421弯曲以连接到导电部件404的中心部分404b的终端404c，板弹簧42的第二自由端422连接到供电部分(未示出)。在此，由板弹簧42的弹力使板弹簧42的第一自由端421紧密固着到导电部件404的终端404c。

在从主外罩打开和关闭副外罩时，侧铰链臂110之一约束铰链轴401，铰链凸轮402通过铰链轴401的凸部分401b前后移动。此时，螺旋铰链弹簧305被压缩，然后伸长。另外，铰链弹簧403保持与导电部件404的接触部分404a紧密固着。因此，通过导电部件304，螺旋铰链弹簧403总是与板弹簧32电连接，并且经由板弹簧42电连接到供电部分。

下面参照图8a-11b，与常规天线装置比较，详细说明使用根据本发明第一实施例的螺旋铰链弹簧的天线装置的天线特性。

天线装置

图8a是在副外罩打开状态，在韩国PCS频带(1,750-1,870兆赫)，使用螺旋天线的常规天线装置的天线特性的辐射图。图8b是在副外罩关闭状态，在韩国PCS频带(1,750-1,870兆赫)，使用螺旋天线的常规天线装置的天线特性的辐射图。

图9a是根据本发明第一实施例的，在副外罩打开状态，在韩国PCS频带(1,750-1,870兆赫)，使用螺旋铰链弹簧天线装置的天线特性的辐射图。图9b是根据本发明第一实施例，在副外罩关闭状态，在韩国PCS频带(1,750-1,870兆赫)，使用螺旋铰链弹簧天线装置的天线特性的辐射图。

如图8a-9b所示，在副外罩关闭状态，使用根据本发明第一实施例的螺旋铰链弹簧的天线装置的峰值增益和+90度方向增益比常规天线装置的低一些。但是，在副外罩打开状态，使用根据本发明第一实施例的螺旋铰链弹簧的天线装置的这些增益比常规天线装置的高。

图10a是在副外罩打开状态，在BT(蓝牙)频带(2,400-2,483兆赫)，常规芯片型天线的天线特性的辐射图，而图10b是在副外罩关闭状态，在BT(蓝牙)频带(2,400-2,483兆赫)，常规芯片型天线的天线特性的辐射图。

图11a是根据本发明第一实施例的，在副外罩打开状态，在BT(蓝牙)频带(2,400-2,483兆赫)，使用螺旋铰链弹簧的天线装置的天线特性的辐射图，而图11b是根据本发明第一实施例的，在副外罩关闭状态，在BT(蓝牙)频带(2,400-2,483兆赫)，使用螺旋铰链弹簧的天线装置的天线特性的辐射图。

如图10a到11b所示，在副外罩打开和关闭状态，使用根据本发明第一实施例的螺旋铰链弹簧的天线装置的峰值增益和平均增益常规天线装置的高。本发明的螺旋铰链弹簧具有约4.3毫米的直径和约9.5毫米的长度。因此，如果使用较大的铰链模块，螺旋铰链弹簧具有较大直径和长度，则能够获得具有更好天线特性的天线装置。

另外，本发明的螺旋铰链弹簧的设计成通过调节螺旋铰链弹簧的直径和长度来满足天线特性，从而能够用作各种天线。

因此，使用本发明的螺旋铰链弹簧的天线装置能够在韩国PCS(个人通信服务)或BT(蓝牙)频带上代替常规天线。因此，本发明天线装置满足便携式终端主体小型化要求，提高便携式终端的便携功能，并且使得能够更灵活地设计便携式终端的外观。

例如，在通过增加终端的主体大小来加大铰链模块时，能够增加螺旋铰链弹簧的长度/或直径，从而通过螺旋铰链弹簧提高天线增益。

从上面的说明可见到，根据本发明，使用铰链模块获得天线装置，从而能够更灵活设计使用所述天线的便携式终端的外观，降低天线生产成本。另外，本发明不要求容纳附加天线的内空间，从而最大程度地利用空间并满足轻型化倾向。而且，本发明天线装置能够用作工作在PCS(个人通信服务)、CDMA(码分多址)、AMPS(高级移动电话系统)、GSM(移动通信全球系统)、GPS(全球定位系统)、BT(蓝牙)等的组合频带上的双频带终端的辅助天线，和作为增加要求如HDR超高速数据通信的终端的数据速度的分集式天线。

虽然为了说明公开了本发明优选实施例，但是本领域普通技术人员可以理解，在不背离权利要求公开的本发明精神范围之下，可进行各种修改、补充和替换。

Claims

1.一种利用在便携式终端中使用的螺旋铰链弹簧的天线装置，所述便携式终端包括：(A)主外罩；(B)副外罩；和(C)铰链模块，它可从主外罩旋转地打开和关闭副外罩，并且所述铰链模块包括：铰链轴，它具有固定附着到所述主外罩的一端和在所述副外罩中的另一端，起将所述主外罩和所述副外罩互连的作用；铰链凸轮，它通过铰链轴而滑动，且前后移动；螺旋铰链弹簧，它提供将所述铰链轴紧密固着到所述铰链凸轮的力；和铰链外罩，它容纳所述铰链轴、所述铰链凸轮和所述螺旋铰链弹簧，所述天线装置包括：

(a)螺旋铰链弹簧，它设置在铰链轴线方向，起螺旋天线的作用；和

(b)导电部件，其包括位于所述螺旋铰链弹簧和所述铰链凸轮之间并且紧密固着到所述螺旋铰链弹簧上的接触部分，和从所述接触部分的中心、在所述铰链轴线方向上延伸，并且穿过所述铰链凸轮和所述铰链轴。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述铰链轴包括沿所述铰链轴线的第一通孔，且所述铰链凸轮包括沿所述铰链轴线的第二通孔，使得所述导电部件的中心部分穿过第一和第二通孔。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，第一和第二通孔的直径大于所述导电部件的中心部分的直径。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述导电部件的中心部分的终端从所述铰链轴伸出。

5.根据权利要求1所述的天线装置，还包括板弹簧，紧密地固着到导电部件。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其中，所述板弹簧的弹力将所述板弹簧的第一自由端紧密地固着到所述导电部件的中心部分的终端上。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其中板弹簧包括具有紧密地固着到导电部件的第一自由端和连接到供电部分的第二自由端的板弹簧。

8.一种利用在便携式终端中使用的螺旋铰链弹簧的天线装置，所述便携式终端包括：(A)主外罩；(B)副外罩；和(C)铰链盒，其可从所述主外罩旋转地打开和关闭所述副外罩，并且包括：铰链轴，它具有固定安装到所述主外罩的一端，和位于所述副外罩内的另一端，起将所述主外罩和所述副外罩互连的作用；铰链凸轮，它通过所述铰链轴滑动，且前后移动；和螺旋铰链弹簧，它提供将所述铰链轴紧密固着到所述铰链凸轮的力，所述天线装置包括：

(a)螺旋铰链弹簧，其设置在铰链轴线方向上，起螺旋天线作用；

(b)导电部件，其包括紧密固着到所述螺旋铰链弹簧的接触部分和从所述接触部分中心、在所述铰链轴线方向上延伸，且穿过所述螺旋铰链弹簧、所述铰链凸轮和所述铰链轴的中心部分。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，所述铰链轴包括沿所述铰链轴线的第一通孔，且所述铰链凸轮包括沿所述铰链轴线的第二通孔，使得所述导电部件的中心部分穿过第一和第二通孔。

10.根据权利要求9所述的天线装置，其中，第一和第二通孔的直径大于所述导电部件的中心部分的直径。

11.根据权利要求8所述的天线装置，其中，所述导电部件的中心部分的终端从所述铰链轴伸出。

12.根据权利要求8所述的天线装置，其中，还包括紧密地固着到导电部件的板弹簧。

13.根据权利要求12所述的天线装置，其中，所述板弹簧的弹力使所述板弹簧的第一自由端紧密地固着到所述导电部件的中心部分的终端上。

14.根据权利要求12所述的天线装置，其中，所述的板弹簧包括具有紧密地固着到导电部件的第一自由端和连接到供电部分的第二自由端的板弹簧。