CN1359551A - 天线装置 - Google Patents

Abstract

一种用于数个频带的天线装置,该天线装置包括一个发射元件(15),该发射元件(15)主要被设计成平面螺旋线形。该发射元件(15)设置在由绝缘材料构成的载体(4)上,并且至少在两个分开的离散的频带上发射。该发射元件(15)还包括多个基本是直的导体部分(16、16’16”……17、17’、17”)。该直的导体部分(16、16’16”……17、17’、17”)由弯曲或成角度的导体部分(18、18’、18”)电导通地相互结合成一体。这些不同的导体(16、16’16”……17、17’、17”、18、18’、18”)共同形成了一个角状螺旋线形。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及用于几个频带的小型天线装置，该装置主要包括一个元件，该元件形状为平面螺旋线形，并且在至少两个分开的、离散的频带上发射，该元件设置在一个由绝缘材料制成的载体上。

背景技术

在本技术领域中，那种被设计成具有基本圆形的构形的平面螺旋线形的天线已为人们所知。这种天线在一定条件下很好用。然而，这些天线较大，且其直径为波长的一半或更大，这意味着在1800MHz处其直径为8cm或更大。正因为有如此尺寸，这些天线不能用来与移动电话相连接。另外，已有技术的螺旋线形天线通常具有两个或更多由中心供电的臂。如果这些天线是例如以采用电路卡技术制造的，这也许是一个缺点。

在本技术领域中，同样众所周知的是天线在打开状态时显示应用在箔状载体上的弯曲导体。然后，该载体卷绕或包裹着一个圆柱、圆锥或椭圆形的支承元件，这样其结构变得紧凑。

这样的结构由于以下事实而存在严重缺点，由于与箔一起被包裹起来，结果弯曲的单个或多个导体的对置端彼此相互靠近，以至于以电学的角度来看，导体相互之间受到了强烈的影响。这意味着在包裹操作之后，必须确保在天线装置的对置端之间具有安全距离。这将使得整个天线装置在打开状态所占的面积比较整个可用面积而言相对较小。因此，可用空间没有被很好地利用。这使得天线在带宽和效率两方面都受到损失。

蚀刻或用其它方法生产电导体图案，在一种绝缘的塑料箔或其它适当的载体上构成一个发射元件，这种想法似乎是诱人的。但是，将该塑料箔包裹成一个横截面为圆或椭圆，概括地说为圆形或卵形的圆柱体或圆锥体时，带来了这样的问题，即如上所述，发射元件的不同部分会相互产生电影响，这样该天线的性能被破坏或至少被严重损害。

在这种类型的天线中，其目的是使其发射元件的表面相对于塑料箔的外尺寸尽可能地大，以便使所得到的天线有尽可能大的孔径。

发射元件相对于塑料箔的外部尺寸较大，这种发射元件在包裹到一起时，加重了上述发射元件的不同部分之间相互作用的问题。

迄今为止，还没有提出对此问题的解决办法，即如何构成发射元件的导体图案，以便在给定的面积上提供一个最大尺寸的发射元件，同时使该发射元件的不同部分之间的相互影响最小化。

发明目的

本发明为达到其目的，设计了由序言所示的天线，这样克服了已有技术所固有的缺点，并且该天线将有最高效率，而且在其采用的频带内有极佳的频带宽，同时也做到了最高程度的小型化。另外，本发明为达到其目的，还设计了根据本发明的天线，这样可以用合理的方式以低成本制造该天线。

发明内容

如果由序言所示的天线装置的特征为，发射元件包括多个基本上为直的导体部分，这些导体部分是由显著弯曲或成角度的导体部分所形成的中间体电导通地相互结合成一体，那么形成本发明的基础目的将得以实现。

已经证实，通过提供平面的主要为螺旋线形的发射元件，该发射元件带有多个基本上是直的导体部分，所产生的天线装置将至少有两个共振频率。另外，已经证实，即使在包裹操作完成以后该发射元件的对置端相互靠近，也不会显著地影响性能。最后，通过在柔性塑料箔上进行蚀刻过程就可简单地制造出该天线装置，该塑料箔的一面或者可能是两面设有一层薄的金属层。

附图说明

以下将特别参考附图对本发明进行更详细的描述，在附图中：

图1是从一侧看的本发明的装置的分解视图；

图2是从大体上径向对置方向上看的本发明的装置对应的分解视图；

图3显示了包括在本发明的装置中的一个载体，该载体带有一个发射元件；

图4是一个与图3相对应的本发明的装置的第二实施例的视图；

图5是一个与图3相对应的本发明的装置的第三实施例的视图；

图6是一个与图3相对应的本发明的装置的第四实施例的视图；

图7是一个与图3相对应的本发明的装置的第五实施例的视图；以及

图8是一个与图3相对应的本发明的装置的第六实施例的视图。

具体实施方式

如上所述，根据本发明的装置主要打算用于所谓的移动电话，这种移动电话应是至少双频带型的，所以它覆盖880-960MHz的EGSM-频带，以及分别为1710-1880MHz和1850-1990MHz的DCS-和PCS-频带中的至少一个频带。不必说，最好它可以覆盖全部三个频带。

在以下的说明中，将采用术语“发射元件”。自然，它意味着该元件必须能够在上述的频带内发射电磁量。然而，术语“发射元件”也将被理解为，它还能够在上述的频带范围内接受电磁量。

图1中，附图标记1涉及该天线装置的一个载体部分，该载体部分由电绝缘且无磁性的适当塑料材料制造而成。该载体部分用于固定在移动电话的壳体上，为此目的，该载体部分有一个导向销2，该导向销2设计并定位成使其容纳于移动电话的壳体上的对应的凹口或孔中。

参见图3-8，应该提到的是这些图是以大约1∶1的比例绘制的。

载体部分1有一个芯或本体部分3，箔形载体4卷绕或包裹着该芯或本体部分。箔形载体4具有一个电导体部分的系统，该系统构成该天线装置的发射元件。(在图1和图2中没有显示导体部分)

芯部分3是管状的，并因此是空心的，且其具有较薄的材料厚度。该芯部分3的与天线的竖直方向成直角的截面形状基本上为卵形或椭圆形，不过该截面形状沿该芯部分的高度方向略有些变化。

在芯部分3内部形成的腔室的底部，将配置一个接触装置5，在图1和图2中所显示的该接触装置5被提高到芯部分3之上，但位于在载体4之下的位置。该接触装置5包括一个接地轴套6，该轴套6连接到移动电话的机壳上。在接地轴套6之上，有一个固定支座部分7，通过该固定支座部分7，接触装置5被固定在载体部分1中。在该固定支座部分之上，有一个绝缘体8和一个焊接销9，该焊接销用于设置在该载体4上的发射元件的电连接。

如上所述，该发射元件位于芯部分3附近，并且被固定在该芯部分上。该发射元件有一个供电部分(在图1和2中没有显示)，该供电部分穿入芯部分3的外圆周表面上的竖直延伸的槽10中，在此位置上该供电部分于腔室的下部区域内焊接就位到焊接销9上，该腔室形成在芯部分3的内部。

另一种方式，包裹起来的载体4可以设置在芯部分3的腔室的内部，并如上所述那样焊接到焊接销9上。

在装配好的状态，载体4这样包裹着芯部分3并且与其外圆周表面紧密地连接。该天线装置还包括一个保护外罩11，该外罩由适合的塑料材料制成，其不导电且没有磁性，并且借助肋(没有示出)卡合在载体部分1上，该肋设置在该保护外罩11的内部，并且卡合在载体部分1的环形沟槽12内。

由上所述，很明显该天线装置在装配状态将是一个紧凑外面平滑和形成平缓弧线的装置，该装置在其下侧有一个导向销2和用于连接移动电话一个连接或接地轴套6。

图3和4中显示两个包括在本发明的装置中的平面的大体上为螺旋线形的发射元件的变型。该发射元件有一个供电部分13，该供电部分13插入芯部分3的槽10中，并且该供电部分13有一个在图中示出的的下端14，该下端14打算与接触装置5上的焊接销9电连接。

图3表明，供电部分13在其上端连接到一个外部直的并且基本竖直的导体17上，该导体通过一个显著弯曲或成角度的导体部分18与一个基本直的水平导体部分16电导通连接。水平导体部分16经过第二成角度的导体部分18’连接到一第二基本竖直的导体部分17’上，该导体部分17’又在其下部通过另一个成角度的导体部分18”与基本水平的导体部分16’连接。由此，已描述了角状的、平面的且基本上为方形的螺线或螺旋线的一个外“圈”。该螺旋线以与上述方式完全相似的方式向内延续，并且在图3所示的实施例中，延续了三“圈”多一点。该螺线或螺旋线的内端终止于盲端。弯曲或成角度的导体部分18、18’、18”等的弯曲角度大小为70-110°，该角度依据载体4的构形而定。弯曲的角度对于同一个发射元件的不同转角部分可以是不同的。

根据图4的实施例采用与图3所提供的实施例相同的原理，但是是以右手转向的，与图3中所提供的实施例的转向相反。另一个不同是根据图4的实施例在水平方向上略低并细长，其结果是该实施例充满了载体4的表面相当大的一部分。可以期望这个较大的表面范围可以使制成的的天线具有较大的孔，并由此具有较好的发射能力。

上述角状的螺旋线形的发射元件15都是从其外圆边的外侧供电的。

已经证实，根据图3和4的发射元件至少具有两个共振频率。较高的共振频率主要是由螺旋线形的高度，即图3中由竖直导体部分17和17’的长度来决定的。该长度越短，共振频率越高，反之亦然。较低的共振频率是由所有导体部分16、17、16’、17’等的总长度，即“包括在螺旋线中的总的线长”所决定的。实际上，这意味着在给定高度的情况下，螺旋线的宽度即水平导体部分16的长度，决定较低的共振频率。与以上所述相类似，这些长度越短，共振频率越高，反之亦然。在根据图3的实施例中共振频率的大小将为900MHz和1800MHz，而在根据图4的实施例中，共振频率的大小将为800MHz和1900MHz(这些图的比例为1∶1)。高共振频率的较高水平是因为图4中的螺旋线的高度稍为小于图3所提供实施例中的高度。另外，该共振频率将自然受到载体4中的塑料材料的影响，但是，当然也受到芯部分3和保护外罩11的材料的影响。来自这些塑料材料的影响使得共振频率有所下降。

由于根据图4的实施例中的发射元件的表面积大于根据图3的实施例中所提供的表面积，可以期望根据图4的实施例有更高的效率。

图5显示了一个根据图3的发射元件的改进实施例。这两个实施例的区别在于在图5的实施例中，增加了一个短路19，即一个导体部分，该导体部分相互连接该发射元件中的两个相互紧邻的导体部分。

在发射元件15中的短路部分19不会显著地影响较高的共振频率，而是被用来对低共振频带中的共振频率进行微调。短路在螺旋线中越靠外，即以电学的角度来看，短路的位置更靠近供电部分13，与不存在短路的情况相比，在低频带中的共振频率将更高。相反，如果短路19的位置更靠近发射元件15的中心，在低频带中的共振频率将较低。在极端情况下，随着短路19被移动到最靠里面的位置，与没有短路的相同的发射元件相比，共振频率的差值将接近于零。这样，如果根据图3的发射元件的尺寸按照正常频带确定，那么在完成芯部分3的装配并提供保护外罩11之后，元件产生共振的频率可能太低。然后就可以沿螺旋线放置一个短路19，使上述的共振频率的减少得到补偿。

另一个对采用短路19有利的论据存在于这样的事实中，即天线的外部尺寸决定了其孔径。这意味着采用大的外部尺寸，即采用角状螺旋线的较大的总“线长”，其低频共振频率会变得太低。通过采用短路19，较低共振频率可能会上移到正确值，同时还保持了相同的外部尺寸，从而由此保持孔径不变。

在一个螺旋线中带短路19的实施例中，位于短路内部的那部分螺旋线可被认为是位于短路外部的螺线部分的端负载。

根据图5的实施例与根据图3的实施例的不同之处在于提供了一个盲导体部分20。该盲导体部分20位于发射元件15中的最外面的竖直导体17的端部，与供电部分13相背离，并且与第一竖直导体部分17基本上成直角，并由此可以看成是第一水平导体部分18的延长部分。盲的且突出的导体部分20的作用在于使高频带中的共振实现最优化，这样在共振被放大的同时，带宽也得到增加，甚至可以达到覆盖DCS-和PCS-两个频带的程度。盲导体部分20的存在不会显著影响低频带中的共振。

也许，可以将处于供电部分13和盲导体部分20之间最外面的竖直的导体部分17视为一个高频带中的单独的发射元件。在这种情况下，盲导体部分20(也许与螺旋线本身一起)构成在高频带中将端负载加载到该反射元件上。

也许，可以将第一竖直导体部分17和突出的导体部分20认为是一个角状的平面螺旋线形，该螺旋线形少于一圈，在图5中大约为半圈。

图6的实施例不同于图4的实施例，其不同之处主要在于其螺旋线形比图4中提供的实施例的螺旋线形稍高且稍窄一些。另外，还有一个正如根据图5所提供的实施例那样的短路19的对应物。

一个包括在发射元件15中的外导体部分16连接供电部分13和盲导体部分21。在该实施例中，盲导体部分21已被赋予一种稍为少于一圈的“方形、平面螺旋线”的形状。理论上，这与设置到高频带的“螺旋线形天线”对应。也许可以相信盲导体部分21类似于上述的盲导体部分20。

图7的实施例与图4的实施例的不同之处在于既有短路19也有盲导体部分20。然而，在该图中，短路使三个导体部分相互结合为一体。

在图8的实施例中，盲导体部分21连接到角状螺旋线朝里半圈之处，即在第二直导体部分16之后，该直导体部分16在此是第一水平导体部分。盲导体部分21为L形并且连接到螺旋线的周边上，这样它沿着第一水平导体部分16延伸，围绕着在该第一水平导体部分16和第一竖直导体部分17之间的角部18，并至少部分地沿着该第一竖直导体部分17延伸。

在该实施例中同样有一个短路19，该短路19位于朝向螺旋线的中心的最大位置处。

对可供选择的方案的描述

在前述中，已经假设短路19设置于载体4上，与所有其它导体部分在载体4中的同一侧，并且假设短路19是包括与导体部分的相同的金属层。然而，也可能采用电容性短路而不是电导通的短路，在这种场合下，电容性短路设置于载体4上的相反的一侧。

电容性短路19也可以位于载体4上，在该载体上与直导体部分16、16’16”……17、17’、17”的同一侧，且在该电容性短路19的区域内相互靠近的导体部分有相互较小的间隙，这样就实现了电容性短路19。

在短路19的可供选择的方案中，位于短路以内的发射元件15的这些部分可以赋予不同于螺旋线构形的外形。发射元件位于短路19以内的部分在这种场合下起的作用相当于发射元件在低频带中的端负载。

角状螺旋线在短路19内的部分也可以省略。

前面已经描述了载体4是如何围绕芯或基体部分3在外部进行卷绕和包裹。作为一种可供选择的方案，载体4也可以以或多或少包裹起来的状态，设置在该芯部分的腔室或凹口内部。该腔室可以是圆柱、圆锥等形状，并且具有圆形、卵形、椭圆形或其它外形的横截面。

在本发明的另一个实施例中，载体4如图所示那样是平面的。在该可供选择的方案中，载体被固定在平面芯部分上或者甚至固定在外罩的内侧，该外罩是设置在移动电话上。

Claims (13)

1.一种用于数个频带的天线装置，该天线装置包括一个发射元件(15)，该发射元件主要形成为一个平面螺旋线形并且至少在两个分开的离散的频带上发射，该元件设置在一个由绝缘材料制成的载体(4)上，该发射元件(15)包括多个基本为直线的导体部分(16、16’、16”……17、17’、17”……)，这些导体部分由显著弯曲或成角度的导体部分(18、18’、18”)电导通地相互结合成一体，从而他们共同形成了一个角状的螺旋线，其特征在于：两个相邻的导体部分相互连接。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，在两个相邻的导体部分之间的连接(19)是导电的并且位于与载体(4)的这些导体的同一侧。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，在两个相邻的导体部分之间的连接(19)基本上是电容性的，并且位于载体(4)的与导体部分背离的一侧。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，在两个相邻的导体部分之间的连接(19)基本上是电容性的，并且通过使导体之间的距离很小而得以实现。

5.根据权利要求1到4中任何一项所述的天线装置，其特征在于，供电部分(13)连接到发射元件(15)上的外部周边导体部分上。

6.根据权利要求1到5中任何一项所述的天线装置，其特征在于，一个自由端导体部分(20、21)和一个供电部分(13)都连接发射元件(15)的一个外部导体部分上。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，自由端导体部分(20、21)和供电部分(13)相互离开一定距离地连接到一个外部导体部分上。

8.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，自由端导体部分(20)与供电部分(13)在同一点上连接到外部导体部分上。

9.根据权利要求6到8中任何一项所述的天线装置，其特征在于，自由端导体部分(21)是一第二发射元件，该发射元件基本上设置到第一发射元件(15)所设置的两个频带中的最高的一个上。

10.根据权利要求1到9中任何一项所述的天线装置，其特征在于，弯曲的或成角度的部分(18、18’、18”)所弯曲的角度大小为70-110°。

11.根据权利要求1到10中任何一项所述的天线装置，其特征在于，带有导体部分(16、16’16”……17、17’、17”)的载体(4)围绕由绝缘的无磁性材料构成的芯部分(3)包裹或卷绕着。

12.根据权利要求1到10中任何一项所述的天线装置，其特征在于，带有导体部分(16、16’16”……17、17’、17”)的载体(4)在全部或部分地包裹起来的状态下，设置在一个有相应地构成的腔室之中，该腔室处在一个由绝缘的无磁性的材料构成的载体之内。

13.根据权利1到10中任何一项所述的天线装置，其特征在于，带有导体部分(16、16’16”……17、17’、17”)的载体(4)基本上是平面的。

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