CN1262795A - 无线电设备的环形天线 - Google Patents

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Abstract

一传呼机之类的小型无线电设备,具有印刷电路环形天线(12),环形天线具有一用第一和第二导电端部(18,20)使第一和第二电导体(22,24)互连而形成的一般为细长形的环线。一定值高Q电容(26)装在第一端部(18)内,一可变电容(30)装在靠近第二端部(20)但与其隔开而使第一和第二导体(22、24)互连的分接头(28)内。环形天线可由低损耗材料制成或可由介电基片上的一轨线或背对背的轨线制成。环形天线(12)可直接与射频电路连接或与射频电路作感应耦合。

Description

无线电设备的环形天线
技术领域
本发明涉及无线电设备，具体地说，涉及、但不限于、一种外形很小、具有环形天线的设备如传呼机。本发明还涉及环形天线。
背景技术
在传呼机中采用环形天线是人们所熟悉的，一般来说，天线为一弯成所需形状的金属带，单个可变电容跨接在环形的两端以便调谐天线。由于总想使传呼机成为低成本产品；对组件成本只要合适就尽量予以降低，而成本较低的可变电容就有关频率而言一般具有损耗较大的缺点，且温度性能也会很差。此外，采用单个可变电容以便在很宽的频率范围内调谐天线具有调谐很难的缺点。
发明公开
本发明的目的是提供一种使用低成本组件、调谐相对较易并较为有效的小型天线。
本发明作为一个方面提供一种具有环形天线的设备，环形天线包括用第一和第二导电端部使第一和第二电导体互连而形成的一般为细长形的环形，一装在第一端部内的定值电容，靠近第二端部但与其隔开而使第一和第二导体互连的分接头和一在所述分接头内的可变电容。
本发明作为第二方面提供一种环形天线，环形天线包括用第一和第二导电端部使第一和第二电导体互连而形成的一般为细长形的环线，一装在第一端部内的定值电容，靠近第二端部但与其隔开而使第一和第二导体互连的分接头和一在所述分接头内的可变电容。
通过采用一定值电容和一较远设置的可变电容使天线的调谐主要通过与可变电容相比较高Q的定值电容来控制，留出有限的调谐范围使天线可通过会是低成本组件的可变电容在不太困难的情况下进行调谐。对分接头位置的选择应考虑到这样一个准则：将分接头移向定值电容可加大调谐范围但也加大了损耗，而将分接头移向第二端部会减小调谐范围但却提高了效率。
可变电容可由一机械式可调电容或一可电调的电容如变容二极管构成。尽管可电调的电容可将天线调谐到不同的频率上，但象变容二极管这样的组件却是有损耗的装置。这种损耗现象可通过以下方法予以抵消：尽量在环形天线内缩小电气调谐的范围，并靠近第一所述分接头但与其隔开设置另一分接头，使其具有一机械式可调电容器而具有足够的调谐范围以校正由于制造容差造成的谐振频率变化。
在天线的第二端部内可装入一高值dc阻塞电容器，并将与变容二极管偏压电源连接的接线在阻塞电容的各侧与天线连接。
一种制造环形天线的简便方法是将其制成一位于绝缘基片上的导电轨线。如果发现基片内的损耗超出要求，可在基片背面设置第二环线，第二环线具有一定值电容但无分接头。产生损耗的边缘效应可通过穿过基片使两环线互连予以抵消，从而造成一种法拉第笼形结构而在结构中再无电场存在。
环形天线一般是扁平的，一种使天线与印刷电路板上射频组件连接而避免由电路板材料造成损耗的简便方法是借助于一靠近环形天线但与其隔开而装在印刷电路板上的环线采用磁性环线耦合。
在一环形天线实施例中使环形天线直接与印刷电路板上的射频组件连接，第一端部具有定值电容，第一和第二导体具有大体上与第二端部作垂直延伸的结构，第二端部为在带有射频组件的印刷电路板上的印刷导电轨线。
本发明还提供一种具有环形天线的无线电设备，包括第一和第二大体上共同延伸的具有相应第一和第二端的电导体，第一导体的第一端和第二导体的第二端成为设备射频电路的输出端。
附图的简要描述
现通过示例参照附图对本发明说明如下，附图中：
图1为按本发明制成的无线电设备简图；
图2为一简图，示出图1所示无线电设备内所用环形天线的一实施例；
图3为一简图，示出图1所示无线电设备内所用环形天线的第二实施例；
图4为一简图，示出采用磁性环线耦合时环形天线与印刷电路板的连接；
图5为图2所示圈出部份的放大图；
图6、7为简图，分别示出采用图2、3所示环形天线的双环线结构，
图8为一简图，示出环形天线的第三实施例，
图9为一由传输线制成的环形天线简图。
图中相同的编号用以表示相应的部件。
实现本发明的模式
图1无线电设备为一传呼机10，传呼机具有环形天线12，环形天线通过第二环线14与装在印刷电路板16上的射频电路作感应耦合。射频电路和解码器的细节并不涉及对本发明的理解，因而不予说明。
图2示出环形天线12的第一实施例，这可以是一种自承式金属环线或为一在绝缘基片上的导电轨线。
环形天线12一般为细长形但其准确的形状取决于无线电设备的形状。天线12具有用第一和第二导体22、24使之互连的第一和第二端部18、20。片状电容26装在第一端部18内而用以确定天线12的调谐范围。导电的分接头28靠近第二端部20但与其隔开设置而使第一和第二导体22、24互连。在分接头28内设有机械式可变电容器30以便对天线12进行微调。电容器26与可变电容器30相比具有较高Q，至少约在10以上。片状电容器26举例来说可以是玻璃或陶瓷电容器。
分接头28的位置涉及很多因素而取决于经验。分接头28愈接近片状电容26，调谐范围愈大，但损耗也愈大，分接头28愈接近第二端部20，调谐范围也愈小，但效率也愈高。作为指导，对于在高Q基片上一般具有扁平端部的细长形印刷电路环形天线，经发现，长度为35mm、宽度为9mm、频率为470MHz、分接头离第二端部约12mm的位置是可取的。片状电容26的值为2.2微微法，可变电容30约为1.3-3.7微微法。
图3示出适用于在几种频率上操作的无线电设备、可作电气调谐的环形天线。为简明起见，仅对图3和图2之间的差别予以说明。在此实施例中，可变电容由装在分接头28内的变容二极管32构成。为改变变容二极管32的电容，在第二端部20内装入DC阻塞电容器38，并在电容器38的各侧通过绞合导线40加上偏压。
变容二极管一般为有损耗的装置，损耗现象通过高Q片状电容26尽量予以减轻以调谐环形天线12。此外，在第一和第二导体22、24之间在靠近分接头28但与其隔开的一点上设一第二分接头34。将一机械式可调电容器36装入第二分接头34内，电容器36具有足够的调谐范围以校正制造中谐振频率的变化。
如图所示，通过一环线14与射频电路耦合。但，如果需一种导电连接，就可使导线42、44分别在某两个位置上与第一和第二导体22、24连接。如果方便的话，导线42、44还可提供DC偏压。
如图1的说明所述和如图4所示，可通过由一段导线形成的磁性耦合环形14使环形天线12与印刷电路板16耦合。这种耦合方式的优点是环形天线12与印刷电路板16及其损耗性能是分开的，对环形天线12可单独地以较低的成本予以制造。
图5为图2圈出部分的详图。环形天线12可作为在基片46一个侧面上的导电轨线予以制造，例如，通过直接蚀刻制成印刷电路板叠层或在介电基片46上印刷成一导电轨线。但是，通过在基片46的两个侧面上背对背地形成环形天线12、121可提高天线的灵敏度。由于基片46的两个侧面处于同一电位上，在基片材料内的电场就会被消除而使损耗降到最低程度。
与双环形天线12、121的制造有关的是，边缘效应会对上述优点起着负面影响，但已发现，通过使两环形天线互连，如通过对基片46内的通孔47敷以金属，就可取得法拉第笼形结构而在基片内抑制电场。尽管图示孔48位于导电轨线的中央，也可使其位于其他位置如位于轨线的边缘区。
图6、7示出基于图2、3所示第一和第二实施例的双环形天线的实施例。为明显起见，对基片46由于已论述过而未予示出。图6、7内的环形天线121具有与相应环形天线12相同的形状和尺寸并在其第一端部181内具有一片状电容器261，但无在一桥接第一、第二导体221、241的分接头上的可变电容以便简化天线的调谐。
图8示出环形天线12的一实施例，其中，第二端部20和带一机械式可变电容器30的分接头28装在印刷电路板16上而使环形天线的其余部分大体上作垂直于印刷电路板16的延伸。更具体地说，第一端部18连同第一和第二导体22、24是由低损耗材料如镀银的铜料制成的。对第二端部20来说，有可能用与环形天线其余部分相同的材料制成。将高Q电容器26插装在第一端部的缺口内而用以将环形天线调谐在所需频道上。可将电容器26制成具有适当镀层和低损耗基片的小型印刷电路板，例如装有聚四氟乙烯的基片，也可将一高Q固定电容器装在小型印刷电路板上。第二端部20由印刷电路板上的铜制轨线构成，机械式可调电容器30具有将整个环形天线调谐到所需频率上的量值。环形天线12的第二端部20用以通过感应作用接入环线的其余部分以取得所需阻抗变换以便匹配而得出低噪音放大器50。
整个网络的Q较高，因为机械式可变电容器30跨接在环形天线12的低阻抗段上而此电容器30的等效寄生电阻就横跨天线而言也按横跨高Q电容器26的阻抗对第二端部20与环形天线其余部分接合点上阻抗的比例在量值上作了变换。电容器30的电容在量值上也受到同样的变换，因而表现为跨接在环形天线12两端的低电容、高Q装置。
另一种用低成本组件构成相对较小天线的方法是用传输线制成天线。只要检测系统的品质升高以补偿电气量值上的减小，就可将天线做得更小。传输线调谐器的典型Q值与正常集总阻抗电路所能取得的相比要高得很多。
图9示出环形天线的示例，天线具有平行布置的传输线60、62，传输线弯成环形，各以其相对的另一端与一放大器50的相应输出端连接。传输线60、62起有传输线变换器的作用而与辐射场作磁性耦合，因而起有天线的作用。天线的调谐取决于对传输线长度参数的有效控制以致有可能制得易于调谐到所需频率的天线。
也可采用机械式可调电容器30对天线的调谐进行微调。
对传输线天线的实施可采用：
(1)一多匝同轴电缆螺旋线，其一端的内导体与另一端上的外导
体或导电铠装体连接，其输出端取自一端上的外导体和另一
端上的内导体；
(2)一电容器，如用箔材作螺旋缠绕而得的组件，具有用电介质
衬垫的两个导电箔层。一个箔层的内端与另一箔层的外端连
接，输出端从一箔层的外端和另一箔层的内端引出；
(3)电介质条状线结构，用于印刷电路板或半导体制品。
从本发明的论述中，其他一些改变对熟悉本专业的人来说会是显而易见的。这类改变可包含其他一些特征，这些特征在无线电设备及其环形天线的设计、制造和使用中是已知的，并可用以替代或补充这里已予说明的一些特征。
本发明在工业上用于小型设备如传呼机的环形天线。

Claims (10)

1.一种具有一环形天线的无线电设备，包括一用第一和第二导电端部使第一和第二电导体互连而形成的一般为细长形的环线、一装在第一端部内的定值电容、一靠近第二端部但与其隔开而使第一和第二导体互连的分接头以及一在所述分接头内的可变电容。
2.按权利要求1所述设备，其特征是：定值电容器具有与可变电容器相比更高Q。
3.按权利要求1所述设备，其特征是：可变电容包括一可电调的电容。
4.按权利要求3所述设备，其特征是：具有靠近第一所述分接头但与其隔开而使第一和第二导体互连的另一分接头和一在此另一分接头内的机械式可调电容器。
5.按权利要求1所述设备，其特征是：环形天线具有一基片，并且第一和第二导体以及第一和第二端部包括一印刷在基片上的导电轨线。
6.按权利要求5所述设备，其特征是：具有另一位于基片上相对于所述第一环线的背面、用第一和第二导电端部使第一和第二印刷导电轨线互连而形成的一般为细长形的环线，和一装在另一环线第一端部内的定值电容。
7.按权利要求6所述设备，其特征是：位于基片是两个侧面上的导电轨线用穿过基片的接线电互连。
8.按权利要求1所述设备，其特征是：第一和第二导体和第一端部大体上垂直于第二端部延伸。
9.按权利要求1所述设备，其特征是：使环形天线与另一装在一带射频组件的电路板上的环线感应耦合。
10.一环形天线，包括一用第一和第二导电端部使第一和第二电导体互连而形成的一般为细长形的环形、一装在第一端部内的定值电容、一靠近第二端部但与其隔开而使第一和第二导体互连的分接头以及一在所述分接头内的可变电容。
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