CN1312963A - 具有电容性耦合的可枢轴转动的多频带天线 - Google Patents

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Abstract

多频带天线被枢轴连接到电子设备上以致不需要同轴连接头。包括安置在其上的多个辐射元件的电介质基片(61)被枢轴连接到电子设备机壳(35)以便具有从第一位置到第二位置的预定路径转动。至少在整个预定路径上安置在电介质基片上的一个辐射元件(63)与安置在机壳内导电元件(64)保持基本上恒定隔离关系,以便同导电元件电容性耦合。

Description

具有电容性耦合的可枢轴转动的多频带天线
本发明技术领域
本发明总的涉及无线电话机，更具体地，涉及无线电话机天线。
本发明背景技术
无线电话机一般称为通信终端，它提供与一个或几个其它通信终端的无线电通信链路。无线电话机可以使用在各种不同应用中，包括蜂窝电话陆地移动(例如，警察和消防部分)，和卫星通信系统。
无线电话机的各种电子设备包括手机、个人数据助理(PDA)和便携计算机可以利用一个天线，该天线从预备位置向工作位置枢轴转动。因此，无线电话机天线包括与电子设备内收发信机电连接的一个导体和接地的另一个导体。
为将常规枢轴转动天线两个导体连接，经常利用同轴接头。不幸地是，同轴接头可能贵些并且可能大点。因为无线电话机和其它通信设备正经历小型化，在这些设备内的可利用空间可能有限。为促进减少与无线电话机制造有关的成本，和完成小型化，希望在无线电话机上附加枢轴转动天线而又不需要使用同轴接头。
本发明概述
因此，本发明的目的是将枢轴转动天线的多个导体电连接到无线电话机或其它通信设备上而不需要它们之间的同轴接头。
本发明的另一个目的是促进减少与无线电话机制造有关的成本。
本发明的又一个目的是促进对无线电话机和其它通信设备小型化。
通过用于电子设备例如无线电话机的多频带天线系统提供本发明的这些和其它目的，其中同轴接头不需要将枢轴转动天线连接到内部电路。按照本发明的实施例，一个电介质基片包括安置在其上第一和第二辐射元件，以便第二辐射元件与第一辐射元件寄生耦合。电介质基片枢轴转动地安装在其上的电子设备外壳包括一个相邻枢轴转动安装安置的接地导电元件。
电介质基片枢轴转动地连接到外壳上并且沿从第一位置到第二位置的预定转动路径可移动。在整个预定转动路径上第二辐射元件保持与接地导电元件基本上不变的隔离关系，以便同接地导电元件电容性耦合。在整个预定转动路径上第一辐射元件电连接到内部电路。
按照本发明的另一个实施例，一个电介质基片包括安置在其上的第一和第二辐射元件，以便第二辐射元件与第一辐射元件寄生耦合。一个导电元件安置在机壳内并且与收发信机电连接。
电介质基片枢轴转动地连接到机壳上并且沿从第一位置到第二位置的预定转动路径可移动。在整个预定转动路径上第一辐射元件保持与导电元件基本上不变的隔离关系，以便同导电元件电容性耦合。在整个预定转动路径上第二辐射元件电连接地线。
通过消除对连接枢轴转动天线与电子设备内部电路的同轴接头的需要，可以减少制造成本。另外，形成本发明的枢轴转动天线可以具有与电子设备内部电路的简化连接，这减少了电子线路的复杂性并且可以减少在内部所需要的空间。另外，消除因机械磨损和撕裂产生而可能变得不可靠的同轴接头也可以有利于本发明。
附图简介
插入并且成为说明书一部分的附图与说明书一起表示了本发明的实施例，起解释本发明原理的作用。
图1是使无线电话机发射和接收电信信号的电子部件常规电路的示意图。
图2示意性地表示常规无线电话机天线，配置该天线围绕连接轴连同同轴接头枢轴转动。
图3示意性地表示按本发明的无线电话机天线，配置该天线围绕连接轴而无同轴接头枢轴转动。
图4A表示了按照本发明一个实施例的枢轴转动多频带天线系统。
图4B表示了沿图4A的4B-4B线的截面图。
图5A-5B是图4A和4B的天线系统的侧视图，表示该天线从第一位置(图5A)向第二位置(图5B)沿预定转动路径运动。
图6A表示按照本发明另一个实施例的枢轴转动多频带天线系统。
图6B是图6A的枢轴转动多频带天线系统的透视图。
图7A-7B是图6A-6B的天线系统的侧视图，表示该天线从第一位置(图7A)向第二位置(图7B)沿预定转动路径运动。
本发明详细说明
现在参照附图对本发明进行更详细的说明，在图中表示了本发明的优选实施例。可是本发明可以用许多不同形式实现并且不限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例以便公开更加彻底和完全，并且对本领域技术人员全面表达本发明的范围。相同的数字代表相同的元件。
使无线电话机发射和接收通信信号的电子部件常规电路在图1中示意性地表示，并且无线电话通信领域技术人员可以理解。用于接收和发射无线电话通信信号的一个天线10电连接到射频收发信机12，该收发信机进一步进一步电连接到一个控制器14，例如一个微处理器。控制器14电连接到一个扬声器16，该扬声器将来自控制器14的远程信号发送给无线电话机用户。控制器14也电连接到麦克风18，该麦克风接收来自用户的语音信号并且将语音信号通过控制器14和收发信机12发送给远程设备。控制器14连接到到促进无线电话机工作的一个小键盘20和显示器22。无线电话机的其它元件是常规的并且不需要在此说明。
如同通信设备领域技术人员所知，天线是用于发射和/或接收电信号的设备。一个发射天线通常包括一个馈电组件，该组件感应或照射一个孔径或反射表面以辐射电磁场。一个接收天线通常包括一个孔径或表面对入射辐射场聚焦到一个收集馈源，产生与入射辐射呈正比的电信号。由天线辐射或接收的功率数量取决于其孔径面积并且用增益描述。
常规无线电话机可以使用一个天线，该天线电连接到与安置在印刷电路板内部的信号处理电路相关的收发信机上。为是天线与收发信机之间的功率传输最大，收发信机和天线最好内部连接以便它们各自的阻抗基本上“匹配”，即电调谐以滤除或补尝不需要的天线阻抗成分以在电路馈源处提供50欧姆(或所需要的)阻抗。阻抗匹配系统在本领域是公知的并且不需要进一步讨论。
现在参照图2，示意性地表示了配置得围绕连接轴131枢轴转动的常规无线电话机天线130。该天线130包括相邻的第一和第二辐射元件133、134和通过同轴接头132枢轴转动安装在无线电话机136机壳上或其它电子设备上。第二辐射元件134寄生耦合到第一辐射元件133。如同本领域技术人员所知的寄生辐射元件，第一和第二辐射元件133、134可以联合谐振在不同各个频带上。例如，第一辐射元件133可以调谐谐振在800MHz而第二辐射元件134可以调谐谐振在1900MHz。第一和第二辐射元件133、134一起使多频带无线电话机工作成为可能。
所示天线围绕连接轴132沿箭头137表示的预定路径转动。第一辐射元件133通过同轴接头132的内部导体140电连接到无线电话机136内的收发信机138，如图所示。同轴接头132的外部导体141电连接接地并且通过电容149连接到第二辐射元件134。148a和148b表示的阻抗匹配元件安装在同轴接头132的天线方，如图所示，用于匹配第一辐射元件133对收发信机138的阻抗。
现在参照图3，示意性表示了配置了按照本发明围绕连接轴31枢轴转动的可枢轴转动多频带无线电话机天线30。该天线30包括第一和第二辐射元件33、34并且通过导销50或其它有助于转动的机械装置枢轴转动地安装在无线电话机36或其它电子设备机壳35上。该天线30围绕连接轴31沿箭头37表示的预定路径转动。第一辐射元件33连接到电子设备机壳内的收发信机38上。第二辐射元件34不直接连接到接地导电元件52。相反，第二辐射元件34与接地导电元件52保持隔离关系。最好在整个预定转动路径上接地导电元件52配置得以便在第二辐射元件34和接地导电元件52之间保持基本上不变的隔离关系。第二辐射元件34利用间隔D产生对地的精确电容。
所示的按照本发明的天线30消除了对在转动平面上对接地接触的需要。因此，同轴接头就不需要了。接地接触通过移动阻抗匹配元件48(一个串联电容和分流电感)到收发信机电路并且利用该天线30与机壳35之间的间隙D作为电容性耦合到地被功能性地替代。
该天线30最好配置得围绕连接轴31枢轴转动以便间隔D基本上不变。电介质隔离器可以用于促进保持第二辐射元件34与接地导电元件52之间基本上不变的间隔。当该天线30围绕其预定转动路径转动时，间隔D以及由间隔D产生的相应电容保持基本上不变。因此，该天线30可以独立于转动位置实现多频带性能。
另一个方式，第一辐射元件33能够电容性耦合到机壳35上或内的导电元件位置上。第二辐射元件34可以在整个预定转动路径上然后直接连接接地。
现在参照图4A和4B，表示了按照本发明实施例的多频带无线电话机天线系统60。所示的天线系统60包括一个细长电介质基片61，该基片具有相反的第一和第二表面61a、61b并且相反的近端和末端61c、61d。电介质基片61通过销钉65枢轴转动地安装在电子设备36机壳35的基本上平面侧面部分35a上，该导销穿过在电介质基片61近端61c中形成的孔66延伸并且封闭在机壳孔69内，如图所示。将天线枢轴转动地附加在电子设备机壳上的各种方法是公知的，不需要进一步描述。
在所示的实施例中，导电材料安置在电介质基片61a的第一表面上形成第一辐射元件62。第一辐射元件62的位置和配置不限于所示的实施例。例如，第一辐射元件62可以安置在第二表面61b上或可以安置在第一和第二表面61a和61b两者上。
在所示的实施例中，第一辐射元件62具有弓型部分62a配置得围绕电介质基片61中的孔66伸展。一个射频(RF)触点68起将第一辐射元件62电连接到无线电话机36中的收发信机(未示出)的作用。RF触点68配置得在电介质基片61整个预定转动路径上与第一辐射元件62的弓型部分62a保持接触。
另一层导电材料安置在电介质基片第一表面61a上形成第二辐射元件63，如图所示。第二辐射元件63也可以具有各种形状和配置，并且不限于所示的配置。第二辐射元件63最好与第一辐射元件62寄生耦合使多频带工作，如上所述。应当理解多于两个的辐射元件可以安置在形成本发明方面的天线系统电介质基片上。
形成电介质基片61的示范性材料可以包括聚合物材料，例如玻璃纤维，特福隆(Teflon)，聚碳酸酯等。最好电介质基片61具有2.0到5.0之间的介电常数。可是，应当理解具有不同介电常数的电介质基片也利用利用而不脱离本发明的精神和范围。另外，第一和第二辐射元件62、63可以直接模铸在电介质基片61上，如同本领域技术人员所公知的。
如图4b所示，第二辐射元件63包括一个弓型部分63a，其围绕第一辐射元件弓形部分62a延伸并且基本上与第一辐射元件弓型部分62a同心。接地导电元件64安置在机壳35表面上或机壳35的材料内。另一个方式，接地导电元件64可以按照在机壳35表面上或机壳35的材料内。在所示实施例中，电介质隔离器67安置在电介质基片61与机身外壳之间有助于保持第二辐射元件63与接地导电元件64之间基本上不变的间隔D。所示的电介质隔离器67可以也起机械耐磨环的作用。最好电介质隔离器67具有低摩擦系数有助于电介质基片61的平滑转动。
最好第二辐射元件63与接地导电元件64隔开以便保持大约0.01mm到5.0mm之间的间隔D。通过调节第二辐射元件63的面积间隔D可以增加或减少。当表面面积增加时，间隔D可以相应减少。类似地，当表面面积减少时，间隔D可以相应地增加。
现在参照图5A-5B，图4A和4B的天线系统侧视图表示了从第一位置B(图5A)到第二位置A(图5B)沿箭头70表示的预定转动路径的运动。该天线系统60配置得以便第一和第二辐射元件62和63可以在第一和第二位置两者上并且在沿两者之间预定转动路径的任何位置上谐振在各自频带上。
现在参照图6A和6B，表示了按照本发明另一个实施例的多频带无线电话机天线系统80。所示的天线系统80包括一个细长电介质基片81具有相反的第一和第二表面81a、81b和相反的近端和末端81c、81d。电介质基片81利用公知技术通过锁钉65枢轴转动地安装在电子设备36的机壳35上，该锁钉穿过在电介质基片81近端61c中形成的孔66延伸并且利用公知安装技术封闭在机壳35孔69内。第一辐射元件82安置在电介质基片第一表面81a上，如图所示。第二辐射元件83安置在电介质基片第一表面81a上，与第一辐射元件82为相邻隔离关系，如图所示。第一和第二辐射元件82、83可以具有各种配置并且不限于所示的实施例。
在所示实施例中，第一辐射元件82具有弓型部分82a，配置得围绕电介质基片81内孔66伸展。一个RF触点68起将第一辐射元件82电连接到无线电话机内收发信机(未示出)的作用。RF触点68配置得在整个电介质基片81的预定转动路径上保持与第一辐射元件82的弓型部分82a接触。
第二辐射元件83在导电帽片84端接。导电帽片84包括一个从其上伸展出并且配置得保持与机壳35内安置的接地导电元件64基本上不变隔离关系弓的型部分85。
所示的接地导电元件64安置在机壳内相邻侧面部分35b，基本上横穿电介质基片81枢轴转动安装其上的平面侧面部分35a。另一个方式，接地导电元件64可以安置在侧面部分35b的表面上。
现在参照图7A-7B，图6A和6B的天线系统80侧视图表示了从第一位置A(图6A)到第二位置B(图5B)沿箭头70表示的预定转动路径的运动。该天线系统80配置得以便第一和第二辐射元件82和83可以在第一和第二位置两者上并且在沿两者之间预定转动路径的任何位置上谐振在各自频带上。导电帽片84保持与接地导电元件64基本上不变的隔离关系，以便天线系统80在整个预定路径上有效。
所述内容是对本发明的说明而不构成对其限制。尽管已经描述了本发明的示范性实施例，本领域技术人员容易理解，在示范性实施例中可以进行许多修改而本质上不脱离本发明的新颖接收机和优点。因此，所有这些修改将认为被包括在权利要求书所限定的本发明范围内。在权利要求书中，装置加功能的句型被认为覆盖在此描述的执行所引用功能的结构，而不仅仅是结构的等同物而且是等同结构。因此，应当理解上述内容是对本发明的说明而并不将本发明限制在所公开的特定实施例范围，所讨论实施例的修改以及其它实施例被认为包括在附带权利要求书范围内。本发明由下列权利要求书限定，在此包括这些权利要求的等同物。

Claims (26)

1．一种用于电子设备的多频带天线系统，所述电子设备包括封闭发射和接收无线电话通信信号的收发信机的外壳，所述多频带天线系统包括：
一个电介质基片；
一个接地导电元件安置在所述外壳内；
第一和第二辐射元件安置在所述电介质基片上，所述第二辐射元件与所述第一辐射元件寄生耦合；
用于将所述电介质基片枢轴转动连接到所述外壳的装置，以便所述电介质基片沿预定转动路径从第一位置向第二位置枢轴转动，并且以便所述第二辐射元件与所述接地导电元件在整个所述预定转动路径上保持基本上恒定隔离，并由此与所述接地导电元件电容性耦合；和
用于在整个所述预定转动路径上将所述第一辐射元件电连接到所述收发信机装置。
2．按照权利要求1的一种多频带天线系统，其中所述第一和第二辐射元件在各自第一和第二谐振频带内谐振。
3．按照权利要求1的一种多频带天线系统，其中所述第一和第二辐射元件包括不同各自电长度。
4．按照权利要求1的一种多频带天线系统，其中所述第一和第二辐射元件与所述接地导电元件有大约0.01mm到5.0mm之间的间隔。
5．按照权利要求1的一种多频带天线系统，进一步包括安置在所述接地导电元件和所述第二辐射元件之间的一个电介质隔离器。
6．按照权利要求2的一种多频带天线系统，其中所述第一辐射元件作为半波长天线谐振在所述第一频带内而其中所述第二辐射元件作为四分之一波长天线谐振在所述第二频带内。
7．一种用于电子设备的多频带天线系统，所述电子设备包括封闭发射和接收无线电话通信信号收发信机的外壳，所述外壳包括一个细长平面侧面部分，所述多频带天线系统包括：
一个接地导电元件安置在所述外壳内；
一个细长电介质基片包括一个近端、一个末端和一个表面；
一个第一辐射元件安置在所述电介质基片上；
一个第二辐射元件安置在所述电介质基片上并且与所述第一辐射元件寄生耦合；
用于将所述电介质基片近端连接到所述平面侧面部分的装置，以便所述电介质基片沿预定转动路径从第一位置向第二位置枢轴转动，和以便所述第二辐射元件在整个所述预定转动路径上保持与所述接地导电元件隔离关系，并由此与所述接地导电元件电容性耦合；和
用于在整个所述预定转动路径上将所述第一辐射元件电连接到所述收发信机的装置。
8．按照权利要求7的一种多频带天线系统，其中所述第一和第二辐射元件在各自第一和第二频带内谐振。
9．按照权利要求7的一种多频带天线系统，其中所述第一和第二辐射元件包括不同各自电长度。
10．按照权利要求7的一种多频带天线系统，其中所述接地导电元件安置在所述机壳平面侧部分上。
11．按照权利要求7的一种多频带天线系统，其中所述第二辐射元件与所述接地导电元件有大约0.01mm到5.0mm之间的间隔。
12．按照权利要求7的一种多频带天线系统，进一步包括安置所述接地导电元件与所述第二辐射元件之间的一个电介质隔离器。
13．按照权利要求8的一种多频带天线系统，其中所述第一辐射元件作为半波长天线谐振在所述第一频带内而其中所述第二辐射元件作为四分之一波长天线谐振在所述第二频带内。
14．一种用于电子设备的多频带天线系统，所述电子设备包括一个封闭用于发射和接收无线电话通信信号的收发信机的机壳，所述多频带天线系统包括：
一个电介质基片；
一个安置在所述机壳内的导电元件，所述导电元件与所述收发信机电连接；
安置在所述电介质基片上的第一和第二辐射元件，所述第二辐射元件与所述第一辐射元件寄生耦合；
用于将所述电介质基片枢轴连接到所述机壳的装置，以便所述电介质基片沿预定路径从第一位置向第二位置枢轴转动和以便在整个所述预定路径转动中所述第一辐射元件保持与所述导电元件基本上恒定隔离关系，并由此电容性耦合到所述导电元件上；和
用于在整个预定路径转动中将所述第二辐射元件电连接到接地的装置。
15．按照权利要求14的一种多频带天线系统，其中所述第一和第二辐射元件谐振在各自第一和第二频带上。
16．按照权利要求14的一种多频带天线系统，其中所述第一和第二辐射元件包括不同各自电长度。
17．按照权利要求14的一种多频带天线系统，其中所述第一辐射元件与所述导电元件有大约0.01mm到5.0mm之间的间隔。
18．按照权利要求14的一种多频带天线系统，进一步包括安置所述接地导电元件与所述第一辐射元件之间的一个电介质隔离器。
19．按照权利要求15的一种多频带天线系统，其中所述第一辐射元件作为半波长天线谐振在所述第一频带内而其中所述第二辐射元件作为四分之一波长天线谐振在所述第二频带内。
20．一种电子设备，包括
一个封闭用于发射和接收无线电话通信信号收发信机的机壳；和
一个多频带天线系统包括：
一个安置在所述机壳内的接地导电元件；
一个细长电介质基片；
安置在所述电介质基片上的第一和第二辐射元件，所述第二
辐射元件寄生耦合到所述第一辐射元件；
用于将所述电介质基片枢轴连接到所述机壳的装置，以便所
述电介质基片沿预定路径从第一位置向第二位置枢轴转动，和以
便在整个所述预定路径转动中所述第二辐射元件保持与所述接地
导电元件基本上恒定隔离关系，并由此电容性耦合到所述接地导
电元件上；和
用于在整个预定路径转动中将所述第一辐射元件电连接到所述收发信机的装置。
21．按照权利要求20的一种多频带天线系统，其中所述第一和第二辐射元件谐振在各自第一和第二频带上。
22．按照权利要求20的一种多频带天线系统，其中所述第一和第二辐射元件包括不同各自电长度。
23．按照权利要求20的一种多频带天线系统，其中所述接地导电元件安置在所述机壳上。
24．按照权利要求20的一种多频带天线系统，其中所述第二辐射元件与所述接地导电元件有大约0.01mm到5.0mm之间的间隔。
25．按照权利要求20的一种多频带天线系统，进一步包括安置所述接地导电元件与所述第二辐射元件之间的一个电介质隔离器。
26．按照权利要求21的一种多频带天线系统，其中所述第一辐射元件作为半波长天线谐振在所述第一频带内而其中所述第二辐射元件作为四分之一波长天线谐振在所述第二频带内。
CN99809718A 1998-08-17 1999-06-21 具有电容性耦合的可枢轴转动的多频带天线 Pending CN1312963A (zh)

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