CN1293829A - 内装阻抗匹配件的射频天线 - Google Patents

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Abstract

一种天线组件具有一个带有第一和第二端部的长杆件,该天线组件还具有一个套在上述长杆件的第一端部周围的管状件,该管状件起到天线组件的匹配构件的作用,并增强天线组件的强度和刚度,以防止长杆件在第一端附近发生弯曲。天线组件还具有一个设置在管状件与长杆件之第一端部之间的绝缘插件,另外,天线组件可与一个壳体相组合形成一个无线电通讯组件,上述壳体具有一个带有边缘的表面,上述管状件起到匹配构件的作用,并增加天线组件的强度和刚度,以防止长杆件在由上述边缘限定的支点处发生弯曲。此外,还提出在无线电通讯组件上重新组合天线的方法。

Description

内装阻抗匹配件的射频天线
发明领域
本发明涉及一种天线，具体地说，涉及一种用于便携式无线电通讯装置例如蜂窝式电话机的天线。
发明背景
在绝大多数无线电通讯网络的基本形式中都含有一个移动电台(例如蜂窝式电话机)和一个基地电台。移动电台与基地电台保持联络，而基地电台又与公共的转换电话机网络(安装在许多家庭中的固定网络)相连接并与其保持联络。
移动电台与基地电台用天线保持互相连通。该天线用于在移动电台与基地电台之间传输无线电频率(RF)信号。
天线具有一个发射元件，并可具有一个匹配结构或者说匹配件。该发射元件是天线的可用来从移动电台和基地电台中的一个向另一个发射RF信号的部分。在较高的无线电频率下，上述匹配件可能需要用来平衡发射元件的阻抗。
移动电台的天线一般含有一个横截面为圆形的长杆。该长杆可用作发射元件或用作发射元件的支承件。将一段用作匹配件的丝材缠绕在带有一层绝缘材料的上述长杆上。长杆和丝材通常都涂上一层可提供机械保护的聚合物。
移动电台的天线一般安装在移动电台的壳体上，并从该壳体上的一个孔伸出来。该天线通常安装成可在完全收缩的位置与完全伸出的位置之间移动，在前一个位置上仅有一部分天线露出在壳体外，而在后一个位置上绝大部分天线都露出在壳体外。
但是，上述的移动电台的天线有几个问题，例如，用作匹配件的丝材在缠绕过程中容易断裂。另外，长杆件在天线位于相对于移动电台壳体的完全伸出的位置时容易发生过度弯曲。而且，天线在相对于壳体完全缩入时尺寸较大，以致要占据壳体内较大的空间，这个问题尤其重要，因为当今在蜂窝式电话机工业上的趋势是要把移动电台的长度、宽度和高度设计和制造得更小。
发明概述
按照本发明的一个方面，提出的一种天线组件具有一个带有第一和第二端部的长杆件，该天线组件还具有一个位于上述长杆件的第一端部周围的管状件，该管状件起到天线组件的匹配构件的作用，并可增加天线组件的强度和刚度，以防止长杆件在其第一端附近处发生弯曲。上述天线组件还具有一个设置在上述管状件与长杆件第一端部之间的绝缘插件。
上述长杆件可做成圆棒状件或片状件。
另外，长杆件可构成第一发射元件，而在其第二端部上则固定一个第二发射元件。
长杆件和管状件可分别用镍-钛合金制成。具体地说，上述长杆件和管状件可分别包含镍钛合金，其中镍和钛按重量各占50％左右。
上述的绝缘插件可选自包含聚四氟乙烯和聚亚乙基亚胺的组合。
按照本发明的另一方面，提出的一种便携式无线电通讯装置具有一个壳体，该壳体具有一个带有边缘的表面。上述便携式无线电通讯装置还具有一个天线组件，该天线组件具有一个带有第一和第二端部的长杆件、一个位于上述长杆件之第一端部周围的管状件和一个设置在管状件与长杆件之第一端部之间的绝缘插件。上述长杆件具有收缩的第一状态和伸出的第二状态，在伸出状态时，其第一端部靠近上述的边缘，上述管状件则可靠紧上述边缘以防止长杆件在上述边缘附近处发生弯曲。
另外，上述长杆件可构成第一发射元件，而在其第二端部上则固定一个第二发射元件，当上述长杆件处于第一状态和第二状态时，上述第二发射元件都露出在壳体的外面。
而且，当长杆件处于第一状态时，天线组件可成为一个四分之一波长的发射天线，而当长杆件处于第二状态时，则成为一个半波长发射天线。
上述长杆件和管状件可分别用镍-钛合金制成，具体地说，上述长杆件和管状件可分别用含镍和钛量各50％(重量)左右的镍-钛合金制成。
上述绝缘插件可选自包含聚四氟乙烯和聚亚乙基亚胺的组合。
按照本发明的再一个方面，提出一种在具有一个带有一个表面的壳体的无线电通讯装置上组装天线组件的方法，该方法包含如下步骤：在壳体上设置一个具有可在相对于壳体表面的第一和第二位置之间移动的长杆件的天线组件；在上述长杆件上设置一个匹配件，使该匹配件可机械增强长杆件的一部分。上述方法还包含如下步骤：使长杆件从第一位置移动到第二位置上；并在将长杆件从第一位置移动到第二位置时使匹配件靠紧在壳体的上述表面上，从而使匹配件可阻止长杆件在壳体的上述表面附近处发生变形。
另外，上述壳体的表面可具有一个边缘，如果有的话，上述的使匹配件靠紧壳体表面的步骤可包含如下步骤，在长杆件从第一位置移动到第二位置时使匹配件靠紧壳体表面的上述边缘，从而使匹配件可阻止长杆件绕由上述壳体表面的边缘限定的支点发生变形。
再者，上述壳体的表面可做出一个也在壳体上形成一个孔的边缘状的凸圈。因此，上述的使长杆件从第一位置移动到第二位置的步骤可以是使长杆件通过上述的孔从第一位置移动到第二位置，上述的使匹配件靠紧上述壳体表面的步骤则可以是在长杆件通过上述的孔从第一位置移动到第二位置时使匹配件靠紧上述壳体表面的上述边缘状凸圈，从而使匹配件可阻止长杆件绕由上述壳体表面的边缘状凸圈限定的支点发生变形。
另外，当长杆件处于第一位置时，上述天线组件可成为四分之一波长的发射天线，而当长杆件从第一位置移动到第二位置时，上述天线组件可成为半波长发射天线。
附图简述
下面参看附图说明本发明的实施例，附图中：
图1是本发明的天线组件的分解透视图；
图2是图1的天线组件处于组装状态的透视图；
图3是沿图1的3-3线的长杆件的放大横剖视图；
图4是本发明的另一种天线组件的分解透视图；
图5是沿图4的5-5线的长杆件的放大的横剖视图；
图6是装在便携式无线电通讯装置(例如蜂窝式电话机)上的处于完全收缩位置的图1和2所示的天线组件示意图；和
图7是与图6相同的示意图，但天线组件处于完全伸出的位置。
优先实施例详述
首先结合图1～5(特别是图1和2)说明本发明的天线组件20的结构。天线组件20具有一个第一接触器22、一个长杆／第一发射元件24、一个绝缘插件26、一个匹配件28、一个绝缘套筒30、一个第二接触器32和一个第二发射元件34。
上述的长杆／第一发射元件24是一种用一段外径为1～2mm、横截面最好为圆形(图3)的丝材制成的杆状件。或者也可以是横截面为矩形的片状件36(如图4和5所示)。长杆件24、36的位于第一发射元件24与匹配件28之间的部分覆盖有一层弹性绝缘涂层(最好是一种聚氨基甲酸(乙)酯一硅混合物)。
如图1所示，匹配件28是一种横截面最好是与长杆件24的圆形截面互补的管状件，该匹配件28与长杆件24相配套以便在管状匹配件28与长杆件24的外表面40之间形成一个可安装绝缘插件26的空间。如果使用图4所示的长杆件36，仍然可用具有环形截面的匹配件28，但要用粘结材料填充长杆件36之表面41、绝缘插件26与匹配件28之间多余的空间。
长杆件24、36和匹配件28用超挠性的镍钛合金制成，该镍-钛合金最好由大约50％(重量)的镍与50％(重量)的钛组成。设置于它们之间的绝缘插入件26最好是聚四氟乙烯(PTFE)或聚亚乙基亚胺(PEI)制成。
第二发射件34可以是任何形状的。但最好是由横截面为圆形的丝材制成的螺旋形件，其螺旋的直径约10mm。该第二发射件34用聚合物材料过模压而成，使其具有机械保护作用。
按图2所示进行组装时，将绝缘套筒30、第二接触器32和第二发射件34大致地置于长杆件24的预先涂有绝缘涂层的第二有效端部42(也就是靠近长杆件24的第二端的区域)。首先通过例如卷边法使第二发射件34与长杆件24相连接。最好是在第二发射件34与长杆件24相连接时对它预先绕线并进行过模压，但也可将第二发射件34与长杆件24先连接起来然后进行过模压。
然后，使第二接触器32和绝缘套筒30沿长杆24滑入到合适的位置。绝缘套筒30和第二接触器32分别采用常规连接方法例如粘接法与长杆24相连接。
然后将第一接触器22，绝缘插件26和匹配件28大致置于长杆件24的第一有效端部44(就是靠近长杆件24的第一端45的区域)。最好是首先将绝缘插件26接到长杆件24上，然后将匹配件28套在绝缘插件26上，并采用例如粘接法使其与绝缘插件26相连接。然后再采用例如卷边法将第一接触器22固定到长杆件24上。
图6和7简单示出安装在一种便携式无线电通讯装置例如蜂窝式电话机48的壳体46上的天线组件20。在图6和7中，长杆件24的第一有效端42穿过装置48的壳体46的壁52中的孔50，具体地说，插入壁52中的插塞55的表面54形成的上述的孔50。
图6示出处于完全收缩位置的天线组件20，它伸出壳体46外的长度约为25～30mm。在完全收缩的位置上。仅从壳体46的壁52伸出长杆件24的第二有效端42上的第二发射件34。其第二接触器32与来自发射器／接受器组件58的馈线56相连接，其第一接触器22则随意与地线60相连接。
采用处在完全收缩位置的天线组件20，第二发射件34最好形成在例如AMPS频带(824～894兆赫)工作的四分之一波长的发射天线。第二发射件34最好具有50Ω(欧姆)的输入阻抗。通过加设寄生元件(如美国专利申请No．08／929592所述的那种，该专利申请的全部内容已纳入本专利作为参考)，或将发射元件制成一种非均匀螺距的螺旋形(例如美国专利申请No．08／725507所述的那种，该专利申请的全部内容已纳入本专利作为参考)，可实现双频带作业，其第二发射件34也成为可在较高频率下例如在PCS频带(1850～1990兆赫)或PDC频带(1500兆赫)工作的四分之一波长的发射天线。
通过对第二发射元件34施加一个沿箭头61方向的力可使天线组件20从图6所示的完全缩入的位置移动到完全伸出的位置(如图7所示)。在完全伸出的位置上，第二发射元件34和长杆／第一发射元件24的主要部分从壳体46的壁52伸出约95mm。此时，第一接触器22与来自发射器／接收器组件58的馈线56相连接，而匹配件28则与地线62相连接。
当天线组件20处于完全伸出的位置时，第二发射元件34和长杆／第一发射元件24以串联方式露出，最好成为可在例如AMPS频带(824～894兆频)工作的半波长发射天线，与长杆／第一发射元件24串联的第二发射元件34最好具有50欧姆的输入阻抗。
而且，当天线组件20处于完全伸出的位置时，其第二发射元件34、长杆／第一发射元件24、和匹配件28成为在较高频率下例如在PCS频带(1850～1990兆赫)或PDC频带(1500兆赫)工作的半波长发射天线。此时，该半波长发射天线具有50欧姆的输入阻抗。以此方式，也可在完全伸出的位置实现双频带作业。
另外，在完全伸出的位置上，匹配件28可紧靠在插塞55的表面54上，从而增大长杆件24的强度和刚度，防止长杆件24绕插塞55的表面54的边缘64形成的支点而弯曲。
上述天线组件20具有若干优点。由于使用镍-钛合金，可使天线组件20的重量减轻。而且由于使用了增大长杆件24的强度和刚度的匹配件28，故可消除或限制天线组件20在与壳体46紧靠点处的弯曲，而不用加设占据壳体46的内腔但对无线电通讯装置48的工作无有益作用的单独构件。
通过研读本说明书和附图以及所附权利要求可以了解本发明的更多其他的方面、目的和优点。

Claims (21)

1．一种天线组件，具有：
一个带有第一和第二端部的长杆件；
一个套在上述长杆件的第一端部周围的管状件，该管状件用作上述天线组件的匹配构件，并可增加天线组件的强度和刚度，以阻止长杆件在第一端附近发生的弯曲；和
一个置于上述管状件与长杆件第一端之间的绝缘插件。
2．根据权利要求1的天线组件，其特征在于，上述的长杆件限定一种棒状件。
3．根据权利要求2的天线组件，其特征在于，上述的长杆件限定一种片状件。
4．根据权利要求1的天线组件，其特征在于，上述的长杆件限定第一发射元件。
5．根据权利要求4的天线组件，其特征在于，还具有一个与上述长杆件的第二端相耦合的第二发射元件。
6．根据权利要求1的天线组件，其特征在于，上述的长杆件和管状件分别包含镍-钛合金。
7．根据权利要求1的天线组件，其特征在于，上述的长杆件和管状件分别包含镍和钛各占大约50％(重量)的镍-钛合金。
8．根据权利要求1的天线组件，其特征在于，上述的绝缘插件可以选自包含聚四氟乙烯或聚亚乙基亚胺的组合。
9．一种便携式无线电通讯组件，含有
一个壳体，其表面有一边缘；
一个天线组件，该天线组件具有：一个带有第一和第二端部的长杆件；一个套在上述长杆件的第一端部周围的管状件；和一个设置在上述管状件与上述长杆件的第一端部之间的绝缘插件；
上述的长杆件具有收缩的第一状态和伸出的第二状态，在伸出状态时，其第一端部靠近上述边缘，上述管状件可靠近上述边缘，以阻止长杆件在靠近上述边缘处发生弯曲。
10．根据权利要求9的无线电通讯组件，其特征在于，上述长杆件限定第一发射元件。
11．根据权利要求10的无线电通讯组件，其特征在于，还具有一个与长杆件之第二端部相耦合的第二发射元件，该第二发射元件在长杆件处于第一状态和第二状态时均置于上述壳体之外面。
12．根据权利要求9的无线电通讯组件，其特征在于，上述的天线组件在长杆件处于第一状态时限定四分之一波长的发射天线，而在长杆件处于第二状态时限定半波长发射天线。
13．根据权利要求9的无线电通讯装置，其特征在于，上述的长杆件和管状件分别包含镍-钛合金。
14．根据权利要求9的无线电通讯组件，其特征在于，上述的长杆件和管状件分别包含镍钛合金，其中镍和钛按重量各占50％左右。
15．根据权利要求9的无线电通讯组件，其特征在于，上述的绝缘插件可选自由聚四氟乙烯和聚亚乙基亚胺组成的组合。
16．一种在具有一个带有一表面的壳体的无线电通讯组件二重新组合一种天线组件的方法，包含如下步骤：
在上述壳体上设置一个带有可相对于上述壳体表面在第一位置与第二位置之间移动的长杆件的天线组件；
在上述长杆件上设置一个匹配件，使该匹配件在机械方面增强上述长杆件之一部分；
将上述长杆件从上述第一位置移到上述的第二位置；和
在上述长杆件从上述第一位置移至上述第二位置时，使上述匹配件靠紧上述壳体的上述表面，从而使匹配件阻止长杆件在壳体的上述表面附近发生变形。
17．根据权利要求16的方法，其特征在于，上述壳体的表面有一个边缘，上述的使匹配件靠紧上述壳体的表面的步骤包含这样的步骤：在上述长杆件从上述第一位置移至上述第二位置时，使上述匹配件靠紧上述壳体表面的上述边缘，从而使匹配件阻止长杆件绕由上述壳体表面的边缘所限定的支点而变形。
18．根据权利要求16的方法，其特征在于，上述壳体的上述表面限定一个边缘，该边缘又限定壳体上的一个孔，上述的使长杆件从上述第一位置移至上述第二位置的步骤包括使长杆件通过上述的孔从上述第一位置移至第二位置，上述的使匹配件靠紧上述壳体的表面的步骤包括当长杆件通过上述的孔从上述第一位置移至上述第二位置时，使匹配件靠紧上述壳体表面的上述边缘，从而上述匹配件阻止长杆件绕由上述壳体表面的上述边缘限定的支点而变形。
19．根据权利要求16的方法，其特征在于，上述的长杆件和管状件分别包含镍-钛合金。
20．根据权利要求16的无线电通讯装置，其特征在于，上述的长杆件和管状件分别包含镍钛合金，其中镍和钛按重量各占50％左右。
21．根据权利要求16的方法，其特征在于，当上述长杆件处于上述的第一位置时，上述天线组件限定一个四分之一波长发射天线，而当上述长杆件从上述第一位置移至上述第二位置时，上述天线组件限定一个半波长发射天线。
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