CN1251218A - 电气长度可变的拉杆天线 - Google Patents

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Abstract

一种用于小型移动电话装置的天线包括一根可缩进天线壳体(2)内的天线杆(1),当装置工作在主动模式时此杆处于拉伸位置,而装置工作在被动模式时处于缩进位置。天线的电气长度在两种模式下是不同的。此外,天线杆(1)由上段(3)和下段(4)组成,两段之间用一个电绝缘件(7)分开。在被动模式下,上段(3)就是天线,而在主动模式下,天线由下两段(3,4)构成。

Description

电气长度可变的拉杆天线
发明领域
本发明涉及一种用于小型移动电话装置的天线，其天线杆可缩进天线壳体内，当装置工作在主动模式时，天线杆可以处于拉伸位置，而当装置工作在被动模式时处于缩进位置。
技术现状
对现代移动电话系统的移动电台的天线有几项很高的要求。除了性能价格比要高以外，还要求在电池两次充电之间移动电台的工作时间要长，这意味着所消耗的电能要小。电能的耗量主要是受天线效率的影响。
为满足当今用户的需求，移动电话应该轻便小巧，以便能塞进外衣的内口袋或用皮带扣系在皮带上。此外，由于移动电话的使用环境各不相同，用户的类型也很多，所以要求电话既要性能好，又要坚固耐用和操作方便。
现代通讯系统中的移动电台，如GSM(全球移动通讯系统)，基本上有两种工作模式，即“主动”模式和“被动”模式。移动电台在通话期间处于主动模式，此时移动电台和基地电台之间进行通讯联络；而当移动电台处在被动模式，即所谓的等待或准备模式时，它不接通任何电话，但与基地电台仍然每隔一段时间保持通讯联络。
以前已有几种用于移动电台的天线，例如半波长或四分之一波长的杆状天线，偶极子天线，环形天线，螺旋形天线等。按上述所述的问题来看，不同类型的天线有不同的适应性。虽然螺旋形天线在效率上不如半波长杆状天线，但因其为环形可做得很小且耐用，现仍经常使用。
从所占空间考虑，一般移动电话都带可伸缩的天线，通常是由装在移动电话上的几段分开的天线构成且用于准备状态下，因为从接收信号的意义上说，一根完全缩进机体金属壳内的杆状天线是与外部环境隔离的。
专利EP-A-0 736 925描述了一种具有双重功能的天线，有一种移动电话就装有这样天线。这种天线有两个部分且能按两种模式工作。即主动模式(此时天线是拉伸的)和被动模式(此时天线的主要部分缩在移动电话的壳体内)。
专利US-A-5 204 687也谈到一种可按两种模式工作的天线。此天线是由两段导体串接成彼此无电接触的加长式天线结构。天线的上段是一个螺旋形，下段是一个杆。当天线处于主动模式，即完全拉出时，天线的下段(即杆)起天线作用。当天线处于被动模式即缩进位置时，上面的螺旋段起天线作用。
文献WO 92/16980也描述了一种具有双重功能且上段由螺旋形下段由杆构成的天线。与US-A-5 204 687所述的天线不同，该天线的两段在作电连接时一块工作。按WO 92/16980所述，该天线的目的是要选定杆和壳体的尺寸，使杆在收缩位置时处在壳体中，因而当天线工作在被动模式时杆状部分形成一个很高的阻抗，从而不会影响螺旋部分的工作。如果杆状部分的尺寸不合适，当它处于缩进位置时，就会产生不希望的反射或不必要的信号衰减。
专利EP-A-0 736 925中所述的发明的目的，是要提供一种在收缩位置和拉伸位置都能按适当方式工作，而且尺寸很小适于移动电话系统的天线结构。另外，这种天线还要制造方便且适合于移动电台的批量生产。
上面已提到，这种天线也是由电气上彼此相连的两部分组成。这种天线的特征是，其下段部分的长度远小于无线工作波长的四分之一，且处在拉伸位置的下段部分连同匹配电路的阻抗应与天线上段部分的阻抗相匹配，这样下段部分才能与天线口的阻抗相适应。因此天线的下段部分能接收到信号，而WO 92/16980天线的下段部分则收不到信号。所以下段部分的电气长度可以比四分之一波长短得多。
以前这些由杆状部分和螺旋部分组成的天线存在一个问题，就是机械上很难把天线设计成满足性能好体积又小的要求。当把天线拉伸时，很多情况下必须把螺旋段断开或压缩，以免影响天线的总性能。另外，如希望天线在拉伸位置下的电气长度等于半波长，则很难把这根长杆插进电话里。
综述
本发明的目的是提供一种小型移动装置(如移动电话)的天线，其机械结构简单，同时又坚固耐用，而且性能良好。此外，本发明的无线可克服以前的天线存在的上述问题。
上述目的可用一根下述的天线来实现。该天线包括只有一根带两分离段(即上、下段)的杆，这上、下两段之间用一个绝缘件来隔开。该天线可以工作在被动模式，此时位于天线壳体内的上段作为天线用，其电气长度可以是四分之一波长，而下段则缩在电话盒内并且是断开的；天线也可以工作在主动模式，此时天线是拉伸的，且两段连在一起当作天线用，其电气长度可以是半波长。
因此，本发明的天线有两部分，它们只在主动模式下彼此有电连接，而在被动模式下则不相连。这是本发明与EP-A-0 736 925所述天线的不同之处，后者的两部分总是电连接在一起的。
上述由两部分组成且两部分按所述方式协同工作的天线的优点，在US-A-5 204 687的两部分组成的天线是没有的，因为该天线的两部分在主动模式下并不一起工作。
本发明提供的两部分协同工作的分段杆状天线，可克服WO 92/16980所述的由协同工作的螺旋形和下段杆两部分组成的天线存在的一些问题。
附图的简要说明
下面将参照附图，对本发明进行详细的描述。这些附图中，
图1是具有本发明的杆状天线处于缩进位置时的剖面图；
图2是图1的天线，但其杆处于拉伸位置。
对优选实施例的描述
图1和图2表示用于小型移动终端(如移动电话)的本发明的一种天线的优选实施例，该天线机械结构简单，同时坚固耐用，性能优良。
天线由一根缩进壳体2中的杆1构成。此杆包括两个分开的部分，即上段3和下段4。而下段4又包括上部5和下部6。上下两段彼此间由一块第一绝缘件7隔开。另外，上段紧靠绝缘件7处有一第一天线接头8和一个连接接头9。同样，上部和下部5和6彼此由一块第二绝缘件10隔开。在紧靠绝缘件10处，上下两部分5和6分别有第二和第三连接接头11和12。第二天线接头13位于下段4的底端。
第一套盒14常由金属制成且座落在壳体2上部的一个凹口中，它包括两个彼此电连接的导电零件，在本实施例中为一第一尖状件15和一第二尖状件16。此外，壳体2下部还有一第二金属套盒17，也是由两个导电零件组成，但彼此间不直接作电连接，在本实施例中为一第三尖状件18和一第四尖状件19。
下面会谈到的阻抗匹配是以电路20的形式实现的，它与壳体2的下部做成一体，同时作为18和19两个零件的连接体。
为了与移动电台或移动电话相连，壳体2的下部装有一个连接装置21。
上面提到的目的可用图1和图2所示的天线得以实现。
本发明的天线可以工作在图1所示的被动模式或准备模式，也可以工作在图2所示的主动模式。
在被动模式下，上段3缩在天线壳体2内起天线的作用，这时天线接头8与安装此天线的电话(图中未示)的天线插头22相连。在本实施例中，天线的电气长度为四分之一波长。在这种模式下，天线的下段4缩在电话的套盒内而且是断开的，因而由于存在中间绝缘件7，下段4与上段3是隔开的，当然也就没有电连接。所以，下段4不会影响天线的功能或性能。
在图2所示的主动模式下，天线是拉伸的，且上下两段3和4是由套盒14作电连接，因而尖状件15与天线接头8咬合，尖状件16与天线接头9咬合。所以这两段3和4一起工作，以形成一根电气长度为半波长的天线。在这个位置上，天线接头13与电话的天线插头22相连。
采用本发明的天线，其电气长度在本实施例中变成半个波长，因而不受接地面的影响，而且用于移动电话之类的设备上更为坚固耐用。
另外，图1所示的被动模式中，天线为四分之一波长，其阻抗约为50Ω，这是我们希望的阻抗值。在图2所示的主动模式中，天线的电长度为半个波长，其阻抗要高些，因而需要使阻抗匹配。这种匹配可以通过例如在壳体2下部的电路20上的四分之一波长的印刷线来实现。在主动模式下才将这种匹配连接上，此时尖状件18与接头11相咬合，而尖状件19与接头12相咬合。
本发明的天线提供了一种分别在主动模式和被动模式间进行转换的新技术。分别将杆1拉出和缩进壳体2，就能变换天线的电气长度。按照本发明的解决方案有一个好处，就是当杆收缩时天线需要装进电话内的部分的长度仅为四分之一波长，而当杆处在拉伸位置下天线仍具有半波长的特性。
杆1可以是直的，也可以是密绕的线，或二者的组合，以使在拉伸和缩进两种位置下都具有恰当的长度。在其它的实施例中，天线的电气长度当然可以在与这儿所述的实施例不同的长度之间进行转换。这是靠改变天线各段的长度来实现的。为了进一步压缩天线的长度，在另一种实施例中，天线的顶端可以做成螺旋状的天线。
杆1穿过的壳体2可以由刚性或柔性材料(如橡胶之类)制成，形状可以是任意的，或适合于某种目的的。此外，在主动模式下将两段3和4相连的套盒14是固定在壳体2的顶端。如上所述，壳体下部装有一个连接装置21以将天线与电话相连。在本实施例中，连接套21是一个螺纹接头，但在其它实施例中也可以是扣式接头。
上面我们通过一个实施例对本发明作了描述，这样容易了解发明的范围，但这不应该理解为对本发明的限制。因而，具有上面那些我们打算申请保护的特征的天线，可以按其它方式设计，且其外观在其它的实施例中也可以是不同的，但仍然属于下面的权利要求书所提出的范围。

Claims (6)

1.一种用于小型移动装置的天线，包括：一个可缩进天线壳体(2)内的天线杆(1)，当装置按主动模式工作时，杆处于拉伸位置，当装置按被动模式工作时，杆处于收缩位置，其特征在于它在不同的模式下有不同的电气长度，且天线杆(1)包含上段(3)和下段(4)，两段之间由一个中间电绝缘件(7)隔开，其中，在被动模式下，上段(3)起天线作用，在主动模式下，上下段(3，4)一起起天线作用，在主动模式下，上下段(3，4)一起起天线作用，这时上下两段通过一个装在壳体(2)上部的凹口内的第一套盒彼此进行电气相连。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于上段(3)的电气长度为四分之一波长。
3.根据上述任一项权利要求所述的天线，其特征在于下段(4)的电气长度为四分之一波长。
4.根据上述任意一项权利要求所述的天线，其特征在于下段(4)有上、下两部分(5，6)，彼此间由一个中间电绝缘件(10)隔开。
5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，壳体(2)的下端带有一个第二套盒(17)，它在天线处于拉伸位置时将上下两部分(5，6)连在一起。
6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于第二套盒(17)具有两个彼此电气相连的第三和第四导电零件(18和19)，在盒内，以电路(20)的形式构成的阻抗匹配与壳体(2)的下端形成一体，且构成第三和第四个零件(18和19)之间的连接体。
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