CN1255901C - 双谐振天线 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供不使电性能恶化的小型化的双谐振天线。此天线具有弯成螺旋状的第一线圈部21和第二线圈部23以及使第一线圈部21的上端向下方曲折沿第一线圈部21之内大致的中心轴线贯通此第一线圈部21内的连接部22。此连接部22的下端与第二线圈部23的上端连接并由供电部24给第二线圈部23的下端供电。

Description

双谐振天线
技术领域
本发明涉及能用于便携式电话机与简易型便携式电话机(PHS手机)等所用的相互分离频带中的双谐振天线。
背景技术
便携式电话机与PHS的用户数逐年增加，由于用户的增加，可利用的频率不足。这样，对于因用户增加致使可用频率不充分时，有时将便携式电话的频带大致分为能用于全区域的频带和能用于城市部分频带的两种频带。例如在欧洲900MHz频带的GSM方式的便携式电话机虽可用于欧洲全区城，而在都市部分，为了补充利用频率的不足可使用1.8GHz频带的DCS方式的便携式电话机。于是，为了在双频带下使用便携式电话机，需要使便携式电话机能对应地在双频带下工作。这就是说，在内设双频带中各频带的无线电路的同时，还需设在双频带下工作的双谐振天线。
作为这种天线，已提出了图9所示的双谐振天线。这种双谐振天线具有卷绕成螺旋状的圈部121，包括将此线圈部121的上端弯向下方，沿线圈部121的大致中心轴线贯通线圈部121内的连接部122。由供电部124给此连接部122的端部供电。
图10示明图9中所示双谐振天线114的等效电路。如图10所示，为使线圈部121与贯通线圈部121内的连接部122作高频耦合而产生杂散电容，形成等效的电感器L101与电容器101并联的谐振电路。在此并联谐振电路之上等效地形成等效元件125，而在并联谐振电路与供电部124之间则形成等效元件126，等效元件125由线圈部121形成，等效元件126由连接部122形成。
这种双谐振天线114中，线圈部121与连接部122的整体结构在低频带(第一频带)下作为天线工作，使并联谐振电路在高频带(第二频带)下作为陷波电路工作，连接部分122变成作为在高频带下工作的天线。由此，双谐振天线114将在第一频带与第二频带这两种频带下工作。
在这种双谐振天线中，由于以高的第二频带工作的天线是由直线状的连接部122形成，需使连接部122的长度取与第二频带的频率相对应的长度。但若使连接部122的长度取与第二频带的频率相对应的长度时，双谐振天线114的长度就变长而难以小型化。于是通过使连接部122的长度比原本所需的长度短去连接表示有双谐振特性的匹配电路，以使在第一与第二频带下工作的双谐振电路114小型化。连接上述这种匹配电路全长约20mm的长度的小型化双谐振天线114的VSWR(电压驻波比)特性示明于图11中。图11所示的VSWR特性中，以横轴表示频率，在GSM(全球移动通信系统)下900MHz频带(890-960MHz)为第一频带，在DCS(数字蜂窝式系统)下1.7MHz频带(1710MHz-1880MHz)为第二频带。参看图11，第一频带中VSWR的最差值为3.1而第二频带中VSWR的最差值为2.7，存在不能获得良好的VSWR的问题。
再有，在图11所示的VSWR特性归因于在双谐振天线114与馈电部124之间连接有图12所示的匹配电路。此匹配电路为求得双谐振特性，结构成为在将第二电感器L112与第三电感器L113串联连接的同时，使第二电感器L112与第三电感器L113的连接点与接地间连接电容器C111，使第一电感器L111连接于第二电感器L112的始端与接地之间。此时，第一电感器L111约15nH，第二电感器L112与第三电感器L113约4.7nH，而电容器C111约2pF。这样，双谐振天线114就有了需要采用四个元件以上的复杂匹配电路的问题。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供能不损害电气特性，实现小型化而可取简易匹配电路的双谐振天线。
为了达到上述目的，本发明的一种双谐振天线，其特征在于具有：第一线圈部；由该第一线圈部上侧的端部弯折，沿此第一线圈部内的中心轴线延伸且比该第一线圈部长、从其下侧引出的连接部；以及上端与该连接部的下端连接的第二线圈部，第二线圈部的下端连接供电部，第一线圈和第二线圈具有同一轴线。
此外，在本发明的上述双谐振天线中，在所述第二线圈部的下端与供电部之间串联地连接有第一匹配用电抗元件的同时，也可在所述第二线圈部的下端与接地之间连接上第二匹配用电抗元件。
再有，在本发明上述第二谐振天线中，也可在所述第二线圈部的下端与供电部之间连接上由三个电抗元件组成的π型匹配电路或T型匹配电路。
根据本发明，由于在第一线圈部内大致沿中心轴线延伸的连接部的端部上连接有第二线圈部，就能缩短双谐振天线的全长使之小型化，然后，即使进行了这样的小型化，也能使第二线圈部具备原本所需的长度。由此能制成能获得良好电气特性的双谐振天线。此外，由于不需有去获取双谐振特性的匹配电路，于是可将用于给双谐振天线供电的匹配电路制成部件数少的简易电路。
附图说明
图1例示将本发明实施例的双谐振天线即天线部安装到无线电装置机壳中的结构。
图2概示本发明实施例的双谐振天线即天线部的外观结构。
图3概示本发明实施例的双谐振天线即天线部的结构。
图4示明本发明实施例的双谐振天线即天线部的等效电路。
图5示明本发明实施例的双谐振天线即天线部的VSWR特性。
图6例示本发明实施例的双谐振天线即天线部的匹配电路。
图7示明本发明实施例的双谐振天线即天线部的匹配电路的另一例。
图8示明本发明实施例的双谐振天线即天线部的匹配电路的又另一例。
图9概示已提出的双谐振天线的结构。
图10示明已提出的双谐振天线的等效电路。
图11示明已提出的双谐振天线的VSWR特性。
图12示明已提出的双谐振天线的匹配电路。
具体实施方式
图1表示将有关本发明实施例的双谐振天线的天线部分安装在无线通信机的机壳上的结构示例。这个机壳例如便携式电话机的机壳。
图1所示的便携式无线电装置1的机壳3的上部安装着天线部2。天线部2是以双频带工作的双谐振天线。这两个频带例如是PDC方式(个人数字蜂窝式电信系统)中的800MHz频带(810MHz-956MHz)与1.4GHz频带(1429MHz-1501MHz)，或是GSM方式的800MHz频带(890MHz-960MHz)与DCS方式的1.7GHz频带(1710MHz-1880MHz)。
上述天线部的外观结构例示于图2。
如图2所示，本发明的双谐振天线即天线部2，是通过将金属制的底部接头12螺合到一端封闭的圆筒形天线罩部11的开口部中构成。天线罩部11由树脂成形制成，在其内部设有后述的双谐振元件14。此双谐振元件14的下端连接于底部接头12上。从底部接头12的下端延伸成细长的棒状安装部13。安装部13的中部形成有螺纹部13a，通过将安装部13插入到机壳3中所设的安装孔内而让螺纹部螺合于此安装孔中，天线部2便固定于机壳3上。
图3概示内设于天线罩部11中的双谐振元件14的结构。
双谐振元件14具有卷绕成螺旋状的第一线圈部21与第二线圈部23，还具有使此第一线圈部21的上端向下方弯曲而于此第一线圈部21内大致沿中心轴线贯通其内部的连接部22。此连接部22的下端与第二线圈部23的上端连接，由供电部24给第二线圈23的下端供电。此双谐振元件24是将一根线材如图3所示卷绕成线圈状同时经弯曲构成。
图3所示双谐振元件14的等效电路示明于图4中。为使第一线圈部21与贯通第一线圈部21的连接部作高频耦合以产生杂散电容，如图4所示，等效地形成了第一电感器L1与电容器C1形成的并联谐振电路。此并联谐振电路上连接着由第一线圈部21构成的等效形成的等效元件25，而在并联谐振电路与供电部24之间则连接着由第二线圈部23等效形成的第二电感器L2。
上述双谐振元件14中，第一线圈部21、连接部22与第二线圈部23的整体在低频带(第一频带)下起到天线的作用。然后，通过将并联谐振电路设定成于高频带(第二频带)下用作陷波电路，第二线圈23即于高频带(第二频带)下起到天线的作用。这样，此双谐振元件14能于第一频带与第二频带下工作。
在上述情形下，于低的第一频带中，由于第一线圈部21与第二线圈部23起到加感线圈的作用，可以缩短双谐振元件14的整体长度而小型化，此外，在高的第二频带下，由于第二线圈部23起到加载线圈的作用，可使连接部22与第二线圈部23两者长度相加的物理长度缩短，能使双谐振元件14小型化。而且，即使这样地小型化了，连接部22与第二线圈部23的电长度能取成原本所需的电长度，从而可使双谐振元件14的电性质良好。
在此将小型化，总长约20mm的双谐振元件14的相对于频率的VSWR特性示明于图5。图5中，以GSM方式下的900MHz频带(890-960MHz)为第一频带，而以DCS方式下的1.7GHz带(1710MHz-1880MHz)为第二频带。参考图5，作为第一频带始端的频率的VSWR可得到约1.3，作为终端的频率下的VSWR可得到约1.8，而第一频带中VSWR的最劣值则约为1.8。此外，作为第二频带始端的频率的VSWR可得到约1.3，作为终端的频率的VSWR可得到约2.4，而第二频带的VSWR的最劣值则约为2.4。由此可知，在第一频带与第二频带两端的频率下可得到良好的VSWR。
此外，图5所示的VSWR特性在双谐振元件14与供电部24之间插入图6所示的匹配电路。此匹配电路构成为在双谐振元件14与供电部24之间连接上电容器11的同时，将电感器L11连接于双谐振元件14与接地之间。此时，电感器L11约8.2nH，电容器11约5pF。两个电抗元件虽只能获得单一谐振性，但由于两个谐振元件14本身表现出谐振特性，通过由两个电抗元件简单地构成匹配电路，将可获得良好的电气特性。
再有，所述匹配电路是以图6所示的匹配电路为它的一个例子，但由于机壳3的结构等的双谐振元件14的环境条件或天线长度等规格，会使匹配电路的结构不同。为此，于图7(a)、(b)与(c)中示明了匹配电路的其他例子。
图7(a)、(b)与(c)所示的匹配电路部取采用两个电抗元件只能获得单一谐振特性的简单结构。图7(a)所示的匹配电路构成为，在双谐振元件14与供电部24之间连接电感器12，同时在双谐振元件14与接地之间连接电容器C12。图7(b)所示的匹配电路构成为，在双谐振元件14与供电部24之间接电容器C14，同时在双谐振元件14与接地之间连接电容器C13。图7(c)所示的匹配电路构成为，在双谐振元件14与供电部24之间连接上电感器L13，同时在双谐振元件14与接地之间连接有电感器L14。
图8(a)、(b)则示明了匹配电路另外的例示。
图8(a)、(b)所示的匹配电路都取采用三个电抗元件只能得到单一谐振性的简单结构。图8(a)所示的匹配电路是π型电路，构成为在双谐振元件14与供电部24之间连接上第二电抗X2，同时在双谐振元件14与接地之间连接有第一电抗X1而在供电部24与接地之间连接有第三电抗X3。图8(b)所示的匹配电路是T型电路，结构成为在双谐振元件14与供电部24之间级联地连接着第四电抗X4与第六电抗X6，同时在第四电抗X4与第六电抗X6的连接点与接地之间连接有第五电抗X5。
在上述匹配电路之中，可根据双谐振元件14的环境条件与天线长度等的规格，选择能取得良好电性能的哪种匹配电路。
本发明如上所述是于第一线圈部内大致沿其中心轴线延伸的连接部的端部上连接有第二线圈部，从而可以缩短双谐振天线的总长，能够实现小型化，而且，即使进行了这种小型化，也能使第二线圈部保持原本所需的长度。由此可能制成能有良好电性能的双谐振天线。此外由于不需要有可获得双谐振特性的匹配电路，就可构成使用于给双谐振天线供电的匹配电路的部件数减少的简单电路。

Claims (3)

1.一种双谐振天线，其特征在于具有：
第一线圈部；
由该第一线圈部上侧的端部弯折，沿此第一线圈部内的中心轴线延伸且比该第一线圈部长、从其下侧引出的连接部；以及
上端与该连接部的下端连接的第二线圈部，第二线圈部的下端连接供电部，第一线圈和第二线圈具有同一轴线。
2.根据权利要求1所述的双谐振天线，其特征在于，上述第二线圈部的下端与供电部之间串联地连接有第一匹配用电抗元件，而在上述第二线圈部的上述下端与接地之间则连接有第二匹配用电抗元件。
3.根据权利要求1所述的双谐振天线，其特征在于，上述第二线圈部的下端与供电部之间连接有由三个电抗元件组成的π型匹配电路或T型匹配电路。
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