CN1291362A - 双频带天线装置 - Google Patents

Abstract

一种至少在两个频带工作的无线电通讯设备的天线装置有螺旋天线元件(11),用于一个频带,和杆状天线元件(12),用于另一个频带,该螺旋天线元件(11)与无线电通讯设备的电路电流连接。杆状天线元件(12)位于螺旋天线元件(11)的外侧,并有一全部或部分地环绕螺旋元件(11)或其延伸部的供给部分(19)。另一杆状天线元件与供给部分电流连接,两个杆状天线位于螺旋天线元件(11)对置侧。

Description

双频带天线装置

技术领域

本发明涉及一种至少在两个频带工作的无线电通信设备用的天线装置，它由包括用于一个频带的第一螺旋天线元件和一个用于第二频带的第二基本杆状天线元件。螺旋天线元件具有一个供给端，它与无线电通信设备的电路电流连接，第二天线元件沿着螺旋天线元件外侧安置。

背景技术

在无线电通信设备中，按日常说法移动电话，对于该设备的不同工作状态，通常使用不同的天线，在设备的准备状态、传呼模式，天线使用的最重要的要求之一就是其紧凑的实际尺寸。

移动电话在不同的频带工作，例如，在NMT频带大约为450MHZ，在GMS频带约为900MHZ，在DCS频带约为1800MHZ，现在使用的移动电话都是设计成能够在多个频带工作，在这种结构中，要求天线的能力必须有两个频带，移动电话具有三个不同的频段也将成为主流。

现有技术中已知的移动电话有多个天线，其中，这些天线间的切换借助于机械式开关。采用附加开关以在不同频带间切换是很难在准备状态和传呼模式中采用的小而紧凑的天线中实现的。

问题结构

本发明的目的就是要设计一种天线装置，它以极其紧凑的尺寸生产出来，并可以在一个以上的频带上工作而不使用机械式或其它形式的开关。本发明的另一目的是所设计的天线装置，其制造简单而经济，同时，具有很好的机械强度。

解决方案

如果所描述的天线装置具有这样的特征，即在螺旋天线的供给端的区域内，杆状天线元件具有一个至少部分地并以一定距离围绕螺旋天线元件的外圆周表面或其远离螺旋天线元件的延伸部，则构成本发明的基础的目标就可以实现。

如果本发明的装置具有权利要求2至7中所限定的一个或多个特征，则可获得本发明的进一步优越性。

附图的简要说明

往后，将用参考附图来较详细地说明本发明。在这些附图中：

图1显示一个完整的，用于移动电话(图中未示出)的双频段天线装置，该天线装置可在准备位置，被呼叫方式和对讲位置间进行切换。

图2显示图1的天线装置处于准备位置。

图3表示图2天线装置上部的剖视图。

图4表示图2天线装置的下部。

图5表示图4低端部分的实例。

图6表示第二天线元件的透视图。

图7表示第二天线元件的垂直平面图。

优选实例说明

本发明将被描述为，除了用于准备位置，呼叫模式状态下的天线元件外，还包括一个用于对讲位置的天线元件的天线装置的构成部分。因此，包含本发明主题的天线装置，是一个在传呼模式和对讲位置间进行切换的，完整的双频段天线。

综合图1和图2，十分明显，该天线装置包括一个设计为杆状装置3的第一天线单元和一个至少部分设计为螺旋状装置4的第二天线单元2。杆状装置3和螺旋装装置4二者均设计为不用切换，就可在至少两个频段上工作。螺旋装置4被固定在无线电通讯设备中，通常讲，是在移动电话中，该天线装置将用于移动电话。

第一天线单元1是双频段设计，它可同时在移动电话使用的两个频段上工作。同时，在本文中，它应被解释为，发射与接收均可在两个频段同时进行。另一方面，在一个频段发射和在另一个频段接收将会产生问题。相应地第二个天线单元2也是双频段设计，其频段与第一个天线单元一样，第一天线单元倾向于用在移动电话的对讲位置，而第二天线单元用于移动电话的传呼模式。对讲位置和传呼模式的切换，是通过第一天线单元1在它的长度方向相对于第二天线单元2产生位移来实现的，如图1和图2所示。应当可以观察到，在传呼模式的状态中(图2)只有第二天线单元2是可以看见的，它在移动电话壳体的外面。

该天线装置包含在传呼模式和对讲位置间进行电子切换的装置，这两种状态的切换是通过上述的第一天线单元1的位移运动来实现的。

对讲位置和传呼模式之间切换的装置，可以是一种电子切换装置，或者是一种将这两个天线单元带入共振状态的装置。该共振状态，在对应的天线单元没有使用时，它位于所选频段外的一个安全区内。

该天线装置还包含将天线单元1和2耦合到相应频带上的装置。以这样的方式设计该装置，没有机械切换装置包括在内，频段间的切换是通过包含在该天线单元中的发射天线元件实现的，而该些发射天线元件被电容式或感应式连接。

图3表示通过螺旋装置4和杆状装置3伸出上部的截面。由图显然可见，该天线装置的结构是，围绕一个由金属制造的轴套件5，使天线装置牢固地固定在移动电话的外壳(图中未表示)上。以电流方式同移动电话的电路连接的轴套件5，有一个中心贯通的通道和上部的大体圆柱形部分6，该通道用来调节杆状装置3，在圆柱部分6上安置了一个由电绝缘材料制成的管状托架7，托架7固定在上部的圆柱形部分6上。圆柱部分6内具有圆周倒钩(barbs)，来复线或螺旋沟，与具有一定弹性的半硬塑料托架7的材料相接触，圆柱形轴套件5的下部8有螺纹9，用来将天线固定在移动电话上。

托架7有一个圆柱形的内腔10，其上端是开口的，在托架7的由腔10中，安置了一个设计成螺旋物的第一天线元件11。第一天线元件设置在天线装置的低频率带，并以电流方式与移动电话的电子电路相连接，电流方式连接存在于传呼模式中，而在对讲位置，它可被断开。

螺旋物11在内腔10中是有弹性且为轴向可压缩的。螺旋物的上端支承在内腔10上端的支点上，而螺旋物的下端支承在轴套件5上部的垫圈26上，换句话说，螺旋物是松弛地安置在内腔中。

在托架7的外部，可以在其环境外表面上钻孔并可在整个其表面内侧，设置一个第二天线元件12，它大体具有杆状天线的形状。该第二天线元件12被设置在高频段上，它与第一天线11，轴套件5和移动电话的电子电路在电流上是分离的。

由图3可见，第二天线元件12有一个杆状元件18，它设在第一天线元件11如螺旋物的外面，其沿螺旋物，并几乎与它的中心轴线平行。在下端，杆状元件18有一个供给部分19，它呈环状，并设置在螺旋物11的外部环绕表面之外，供给部分可以是杆状元件制成的单件并安置在螺旋物11的下端，也就是说，供给端是以电流方式通过轴套件5与移动电话的电路相连接的。

如前所述，供给部分19中环形的，以一个适当的小角度沿着圆周方向延伸大体一整圈，达到一个围绕螺旋物11的相当小的圆周角。供给部分19实际上处于与螺旋物的中心轴线呈直角的平面上，供给部分19的垂直位置，即沿着螺旋物轴向的位置，可以大致根据图3从其上部位置或略微高些改变成下部位置，在供给部分19被定位在轴套件5的圆柱部分6上。

第二天线元件12与移动电话电路的耦合是在供给部分19与螺旋物11的低端之间，或者在供给部分19与轴套件5的圆柱部分6之间，或与此二者的组合之间以电容方式实现的。根据供给部分19的圆周角，电容耦合程度将变强或变弱。当电源供给部分的圆周角大时，耦合度就增强，可传输一个窄带功能给第一天线11，如果电源供给部分19的圆周角减小，或者供给部分19与螺旋物11，或圆柱部分6的距离增加，则耦合电容减小，这样，可获得较大的频带宽度装置。

当然，在第二天线元件12的杆状元件18与螺旋物11之间将会产生一定的分布电容，当两个天线11和12之间的耦合到相当的程度时也会产生一定的分布电容。

为了在给定的频率下减小杆状元件的实际长度，在杆状元件18的上端，具有一个设计成“光环”状的顶部20，它为环形，位于杆状元件18长度方向的横向平面内，几乎与供给部分19的平面相平行。正如图6所示，顶部20与供给部分19二者都是开口的，它们都不是完整的封闭环。顶部20的圆周角也可以改变，从较大的值，如图6所示接近一整圈，变为较小的圆周角。使用设置频率为900MHZ和1800MHZ时，可使第二天线元件12具有与螺旋物11相同的轴向范围，即，实际长度这一实施例在图3中作了具体说明。

在一个设计为能在三个不同频带上工作的天线装置中，在图6说明的供给部分19中，必须提供一个附加的杆状元件，它位于大约直径地置于杆状元件18的位置。

螺旋位置4的电气功能如下，第一天线元件11，即安置在托架7内部的螺旋物，通过安装在轴套件5上部的圆柱部分6的金属垫片26，以电流方式与移动电话的电路相连接。当天线元件11在低频带发射或接收电磁波时这一辐射将通过(外部的)第二天线元件12，而不会产生任何大的影响，因为，外部天线元件12的共振频率与内部天线元件11的共振频率有一个安全距离，它是如此的“弱”(scanty)，不会产生明显的屏蔽效应(screening effect)。

第二天线12设置在较高频带，如果在该高频带内进行发射，则第二天线元件12的功能将作为发射元件，它与内部螺旋物11的下端，垫圈26或圆柱部分6，或它们的组合，进行电容耦合。相应地，当在高频带接收时，电容耦合将使接收的能量传递给该装置的电路。

如果两个天线11和12的放置与图中所示的相反，即螺旋物11被放置在最外面，则该装置的功能将严重恶化，因为，在这种情况下，外部螺旋物将对位于内部的天线元件12产生屏蔽效应。

由以上所述，显然可知，本发明的天线装置在移动电话的准备位置或传呼模式工作时，不需要在两个天线11和12之间使用任何机械切换装置。当在传呼模式时，工作在低频带的天线元件与移动电话的电路永久电连接。

如上所述，整个天线装置除了包括螺旋装置4外，还包括一个杆状装置3，这在图中已经示意表出。

图1中表示出杆状装置3的上部17是由电绝缘和非磁性材料制成的，上部17的纵向长度是这样的，当天线装置处于图2所示位置时，上部17应当在纵向至少填满螺旋装置4及其下固定和连接部，其原因在于，在传呼模式中，图2的螺旋装置4已处于工作状态，在螺旋装置4中若有任何导电的或磁性的材料，都会使其功能遭到严重破坏。

杆状装置3还有一个第三天线元件15，用于较低频带的较大件，和一个第四天线元件16，用于较高频带的较大件。

在它的低端，杆状装置3有一个金属套22，通过它提供电源，金属套22的上端有一个凸缘27，在图5所示实施例中，该凸缘设置在塑料环28上，它包含在天线装置在传呼模式和对讲位置间的切换装置中。

在上述中，分别就电气和机械方面给出螺旋装置4的详细说明和杆状装置3的简要说明。参考图3，可以看出它们之间是如何进行合作的。

如上所述，轴套件5有一个贯通的通道通过它，杆状装置3可在纵向上位移，为了防止位移并保持需要的电接触，在轴套件5的内部设置了一个金属弹簧件25，当杆状装置产生位移时，该弹簧将沿着杆状装置3的壳体的绝缘表层滑动，在处于图1所示的对讲位置时，在杆状装置的延伸位置，轴套件5和它的弹簧件25与杆状装置的低端套筒22产生电接触，这样，该杆状装置就与移动电话的电路产生直接的电连接。

在图2所示杆状装置的状态中，即在传呼模式工作时，内螺旋物11的下端支撑在一个导电的垫圈26上，该垫圈支承在轴套件5圆柱形上部6的上侧上，这样，在轴套件5与螺旋物11的下端就成功地以电流方式进行了电气连接，在此位置，弹簧件25支承在杆状装置的绝缘外壳上，这样杆状装置就与移动电话的电路断开了。

在杆状装置从图2所示位置延伸至图1所示位置时，杆状装置将滑动通过螺旋装置4直到金属套22上端的凸缘27的范围(图4和图5)与垫圈26的下侧贴靠为止。继续上升，垫圈26将伴随杆状装置3一起向上运动，这样，螺旋物11就沿其轴向被压缩，螺旋物11仍然与移动电话的电子电路保持电流连接。但是，由于轴向压缩的结果，将会首先产生频率不适配(置于低共振频率)，此后，将会整个地不能作为发射天线元件使用，因此，外部天线元件12与螺旋11下端和垫圈26的连接自然电气断开。另一方面，如果供给部分19与圆柱部分6大体相连接，当杆状装置3工作在高频带时，外部天线元件12仍然处于耦合状态，另一方面，当工作在低频带时，天线元件12将不适应，因此，它就不能实现其功能。

另一个改变的实施例中，在杆状装置3的下端的金属套筒22的上端可以安放一个绝缘材料环28。当拉长杆状装置3时，环28将贴靠垫圈26，并将垫圈升起，使之与轴套件5脱离电触，因此，当垫圈26一旦被升起并脱离与轴套5的电触时，螺旋物11将立即与移动电话的电路断开。

在一个实际实施例中，外部天线元件12设置在DCS频带，在这个频带，该外部天线元件12，即杆状元件18，的轴向长度大约13mm，同时，供给部分19和顶部20是开口的，且其圆周角接近360°，另外，供给部分19和在圆柱部分6上的垫圈26之间的距离大约为2-3mm，螺旋物11的径向距离大约2mm，相应地，内部螺旋物11设置在GSM频带，其直径大约5mm，螺距大约3mm，大约5圈，供给部分19的线径大约0．5mm至0．6mm(原文approx．0-5 to 0．6mm有误，译者注)。

本发明可进一步改进而不脱离所附权利要求的范围。

Claims (7)

1．一种至少在两个频带上工作的无线电通信设备的天线装置，它包括一个用于一个频带的第一螺旋天线元件(11)和一个用于第二频带的第二基本杆状天线元件(12)，上述螺旋天线元件有一个供给端，其与无线电通讯设备的电路电流连接，第二天线元件设置在上述螺旋天线元件外侧，其特征在于，在螺旋天线元件(11)的供给端的区域内，杆状天线元件(12)有一个供给部分(19)，它至少部分地且离开一定距离，环绕上述螺旋天线元件或其远离上述螺旋天线元件的延伸部的外圆周表面。

2．按权利要求1的天线装置，其特征在于第三基本杆状天线元件与上述供给部分电流连接。

3．按权利要求2的天线装置，其特征在于，两个杆状天线元件(12)位于上述螺旋天线元件(11)对置的两侧，最好其相互大致直径对置。

4．按权利要求1至3之一的天线装置，其特征在于，该杆状天线元件或几个杆状天线元件(12)与螺旋天线元件(11)在电流上隔离。

5．按权利要求1或2的天线装置，其特征在于，上述螺旋天线元件(11)是设置在低频带的。

6．按权利要求1至5之一的天线装置，其特征在于，该杆状天线元件或几个杆状天线元件(12)有一个环状(“光环”)顶部，其该平面或这些平面与供给部分19的平面大体平行。

7．按权利要求2至6之一天线装置，其特征在于，杆状天线元件(12)有位于螺旋天线元件(11)端部区域的顶部(20)，它远离供给部分(19)且相面对。

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