CN1496593A - 多频用天线 - Google Patents

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卧正隆
嵨原正隆
弥
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Abstract

在便携式无线机中，除能与已有的便携式无线系统通信外，还可与GPS系统进行通信的多频用天线，其中将便携式无线机用天线10的支座部(7)从上方插入GPS天线(4)的通孔(4b)，将从下方突出的支座部(7)从上方插入机壳(101)的孔口(101a)再用天线固定螺帽(19)从机壳(101)内侧螺合到支座部(7)上，而将便携式无线机用天线(10)与GPS天线(4)结合到一起。再将GPS天线(4)中形成的爪部(41、41)与定位凸台(42)配合到机壳(101)上部形成的爪结合部(43、43)与凸台结合部(44)中，以进行GPS天线(4)的定位与固定。

Description

多频用天线
技术领域
本发明涉及便携式电话机等便携式无线机中配备的多频用天线。
背景技术
近来，作为便携式无线机的便携式电话机正在普及，这种便携式电话机中为了通话与收发信息而备有天线。这种天线一般构成能收纳于便携式电话机机壳内可自由伸缩的鞭状天线，便于在等待接收过程中携带。
但当将鞭状天线收纳于机壳内时，便携式电话机基本不可能收发，故在将鞭状天线收纳于机壳内时，于此鞭状天线前端设有位于机壳外的由小型线圈元件组成的螺旋天线。这样，当鞭状天线收于机壳内时也能利用此螺旋天线收发。
上述便携式无线机用天线中已有的便携式无线机用天线的结构例示于图11中。图11所示的便携式无线机用天线300中，直线状的鞭状天线部313滑动自由地嵌插于金属制的天线座314内，天线座314在固定于便携式无线机的机壳上时，鞭状天线部313可自由地伸张与收纳。鞭状天线部313的前端与贯通顶端插塞311内延伸到顶部310中的绝缘性接头312形成整体，它的另一端上则固定着金属制的止动部315。止动部315当鞭状天线部313拉伸时嵌插于天线座314内，鞭状天线部313通过止动部315与天线座314电气连接。
接头312整体地形成于鞭状天线部313的前端，并在整体成形之际插入式地成形于顶端插塞311内。接头312的上部虽于图中未示明，但延伸到顶部310内，而为了使顶部310与鞭状天线部313大致位于同一轴线上，将顶部310与鞭状天线部313相固定。另外，金属制的顶端插塞311的上部虽未图示但位于顶部310内，与收纳于顶部310内的螺旋天线的终端部电气连接。由此，当收纳鞭状天线部313之际，顶端插塞311便从上方嵌插到天线座314内，而螺旋天线则通过顶端插塞311与天线座314电气连接。
但是，近年来随着各式各样移动通信系统的开发与应用，以一台便携式无线机与多个通信系统间进行发送或接收的要求日益增高。例如与已有的便携式无线系统除进行收发之外，为了掌握便携式无线机携带者的现下位置，为此还要求能从GPS(全球定位系统)接收测位信息的便携式无线机。
然而为了在一台便携式无线机中构成为能在包括GPS系统在内的多个通信系统之间工作，在上述图11中所示的便携式无线机用天线300之外，还需在机壳内部内装GPS用平面天线或是安装小体积的片状天线，这样就会导致便携式无线机大型化。
此外，便携式无线机由于是为用户手持使用，当机壳内部设有GPS天线时，用户的手会盖住大部分GPS天线而影响到电气特性。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供这样的多频用天线，它不会导致便携式无线机的大型化与影响到用户使用时的电气特性，除可与已有的便携式无线系统通信外，也能与其他通信系统通信。
为了达到上述目的，本发明的多频用天线包括第一与第二便携式无线机用天线，此第一便携式无线机用天线包括：相对于具有凸缘的支座可自由伸长与收纳而在伸长状态下能于第一频带中工作的鞭状天线部，通过绝缘性接头固定于该鞭状天线部前端且在该鞭状天线部收纳时在从上述支座突出的状态下能于上述第一频带中工作的第一线圈元件部的天线顶部；此第二便携式无线机用天线包括：于大致中央部形成通孔同时在该通孔内形成阶梯部且下部的直径小的环状盖，能于第二频带中工作的第二线圈元件部；上述支座插入该第二便携式无线机用天线中前述盖上形成的所述通孔内，通过使该支座固定于机壳中，上述支座的凸缘便与该通孔内的阶梯部配合，而上述第一与第二便携式无线机用天线则一起固定到上述机壳内。
在上述本发明的多频用天线中，从所述的盖朝下方延伸地形成有可与所述机壳中设置的爪结合部配合的爪部，此爪部配合到上述爪结合部中，而上述第二便携式无线机用天线也可固定于上述机壳中。
在上述本发明的多频用天线中，从所述盖的下表面上突出地形成有能插入设于前述机壳中的凸台结合部内的凸台，通过将此凸台插入该凸台结合部中，也可使上述第二便携式无线机用天线在安装到上述机壳中时定位。
此外，在上述本发明的多频用天线中，当所述鞭状天线收纳时，于前述第一线圈元件部与第二线圈元件部之间，为使之分开预定距离以上，也可对前述天线顶部的形状进行选定。
根据本发明，通过环状壳中收纳的第二便携式无线机用天线，能从GPS卫星接收到测位信息。还由于能将第一便携式无线机用天线插入环状壳的大致中央处形成的通孔内配置，故能将多频用天线配置于机壳上部而防止大型化，且由于这样地配置，多频用天线就能尽可能地不为用户握持的手覆盖，而可防止损害多频用天线的电性质。
附图说明
图1示明具有本发明实施形式的多频用天线的便携式电话机的结构。
图2(a)示明本发明实施形式的鞭状天线伸长时多频用天线的整体结构。
图2(b)示明本发明实施形式的鞭状天线收纳时多频用天线的整体结构。
图3(a)示明本发明实施形式多频天线局部放大的天线顶部结构的剖面图。
图3(b)示明本发明实施形式鞭状天线收纳时的多频用天线局部放大的剖面图。
图4示明本发明实施形式的多频用天线的电气连接关系。
图5是本发明实施形式的多频用天线分解图。
图6是本发明实施形式的多频用天线的GPS天线结构的放大图。
图7(a)、(b)例示本发明实施形式的多频用天线的阻抗特性。
图8示明本发明的实施形式的多频用天线在鞭状天线收纳时线圈元件部与GPS元件部两者间的距离同GPS天线增益的关系。
图9示明本发明实施形式的多频用天线的便携式无线机用天线的另一种结构。
图10(a)、(b)示明本发明实施形式的多频用天线的便携式无线机用天线的又另一种结构。
图11例示已有的便携式无线机用天线的结构。
具体实施形式
图1示明具有本发明实施形式的多频用天线的便携式电话机的结构，图2至图4示明本发明实施形式的多频用天线的结构。
图1所示的便携式电话机100例如具有收纳电话功能电路部与电池的机壳101，在机壳101的前表面上设有包含按号钮的各种钮与显示屏等。机壳101的上表面中设有本发明实施形式的多频用天线1。
多频用天线1由便携式无线机用天线10与GPS天线4构成。便携式无线机用天线10构成为作为在水平面内基本上是无方向性的单极天线工作，在便携式电话机100中设置成用于与地面的便携式电话基站之间进行无线通信。
与此相反，GPS天线4则构成为作为沿垂直方向具有圆偏振波的辐射特性的天线而工作，在便携式电话机100中设置成用来从GPS接收无线电波。这种情形下，GPS天线形成环状，从其大致中心处延伸出便携式无线机用天线10。
图2(a)中示明的便携式无线机用天线10的鞭状天线部2处于伸长状态。此时，设于天线顶部3之下的取2阶延伸结构的线状的鞭状天线部2成为工作状态。
具体地说，鞭状天线部2的下端保持成从下面嵌插于固定在机壳101上的金属制支座部7中。再如图2(b)所示，在鞭状天线部2的下端固定着直径稍大的止动部5，在此止动部5的下端形成有图中所示的接合部5a。这样，在使鞭状天线部2伸长之际，接合部5a便与支座部7的下面对合，使鞭状天线部2不会再伸长。
在伸长状态下，鞭状天线部2经止动部5与支座部7电气连接。支座部7与机壳101内未图示的无线电话机的电路连接。这就是说，鞭状天线部2伸长时便与机壳101内无线电话机的电路连接。
再如图2(b)所示，当鞭状天线部2收纳于机壳101内之际，顶端插塞12从上面插入支座部7中，而与顶端插塞12电气连接的罩11内的线圈元件部15成为工作状态。即天线顶部3内的螺旋天线成为工作状态。由此，在鞭状天线部2收纳时，支座部7便通过顶端插塞12为天线顶部3的线圈元件部15电气连接，而与机壳101内的无线电话机电路连接。
GPS天线4由按线圈状卷绕的GPS元件部16收纳于环状GPS盖4a内构成。此GPS元件部16的一端经由线圈供电端子17与机壳101内的机壳供电端子18接触，经由此机壳供电端子18而同机壳101内未图示的GPS电路连接。亦即GPS盖4a内圆偏振波接收用螺旋天线时刻地与机壳101内GPS电路连接。
下面将本发明实施形式的天线顶部3的结构与GPS天线4的结构以剖面图示明于图3。
图3(a)是示明天线顶部3结构的剖面图，如图3(a)所示，天线顶部3是通过树脂制的罩11整体形成于导电性顶部插塞12的上部而构成，在罩11内收纳着线圈元件部15。线圈元件部15例如是通过于绝缘性棒状体外周面上形成的螺旋沟内形成导电膜构成。线圈元件部15的下端与细长的管状金属制顶端插塞12的上部电气连接。在顶端插塞12内插入绝缘性接头13，接头13的顶部与顶端插塞12内形成的阶梯部结合。接头13的下端中整体成形地固定着由超弹性金属等组成的线状鞭状元件14的前端。于线状鞭状元件14中通过嵌插乙烯等软管而构成鞭状天线部2。
图3(b)是示明鞭状天线收纳时天线顶部3的结构的剖面图。
如图3(b)所示，GPS天线4例如是按以下方式构成：将磷青铜等导电性材料形成的线圈状的GPS元件部16覆盖以由非导电性的ABS树脂等形成环状的GPS盖4a。从GPS元件部16引出线圈供电端子17，线圈供电端子17的前端插于机壳101内机壳供电端子18内进行电气连接。在这样地由ABS树脂形成GPS盖4a时，由于这种形状的加工与着色等容易，可以作出使GPS天线4的外观与便携式无线机的机壳相匹配的设计。便携式无线机用天线10通过机壳供电端子20与机壳101内的便携式无线机的电路电气连接。
在鞭状天线部2收纳时，于天线顶部3的罩部11的外周面上形成的阶梯部贴合GPS盖4a的上端，此阶梯部下侧则收纳于GPS天线4的通孔4b内。这时，收纳于天线顶部3内的线圈无件部15与GPS天线4中的GPS元件部16的距离过近时，这两个元件部15、16高频耦合时将影响到它们电气特性的恶化。因此，本实施形式中，为使从天线顶部3内收纳的线圈元件部15的下端到罩11的阶梯部的距离H在预定距离之上，通过对罩11下部的长度进行调节成形，防止了GPS天线4的电气特性恶化。至于线圈元件部15与GPS元件部16间的距离H同GPS天线4的增益关系将于以后描述。
本发明实施形式的多频用天线1与机壳101内电路的电气连接关系如图4所示。
对本发明的实施形式的便携式无线机用天线10与GPS天线4的供电，由未图示的便携式无线机电路与GPS电路两处进行。此时如图4所示，在GPS元件部16与未图示的GPS电路之间，可视需要通过设置GPS天线用匹配电路21对GPS天线4与GPS电路的阻抗进行匹配，以便GPS天线4能高效地工作。
同样，在便携式无线机用天线10的支座部7与便携式无线电路之间设有便携式无线机天线用匹配电路22，在有需要时可通过进行便携式无线机用天线10与便携式无线机电路的阻抗区配，以使此天线10高效地工作。
在组装本发明实施形式的多频用天线1时，首先如图5所示将便携式无线机用天线10的支座部7从GPS天线4的通孔4b的上方插入。通过4b内形成有阶梯部，且使下方孔口部4d的直径比上方孔口部4c的直径小。这样，在从通孔4b上方插入便携式无线机用天线10时，于支座部7的凸缘部7a贴着通过孔4b内阶梯部的状态下，支座部7的下部便从孔口部46突出，然后从孔口部46将突出的支座部7由上方插入机壳101的天线安装用孔口部101a中，从机壳101的内侧将天线固定螺帽19螺合到支座部17之上。由此将便携式无线机用天线10与GPS天线4结合到一起，便携式无线机用天线10与GPS天线4固定于机壳101的上部。
本发明实施形式的多频用天线1中，如图5与6所示，从GPS天线4的GPS盖4a的下表面突出地形成有一对爪部41、41和定位凸台42。这时爪部41、41与定位凸台42能配合到或插入机壳101上表面中形成的收纳GPS天线4的爪部41、41的一对爪结合部43、43与GPS天线4的接受凸台42的凸台结合部44中。然后在把多频用天线1安装到机壳101的上部中时，通过将GPS天线4的凸台42配合到机壳101的凸台接合部44中，就可确定GPS天线4的位置。此外，在将多频用天线1安装到机壳101的上部时，通过将GPS天线4的一对爪部41、41配合到机壳101的一对爪结合部43、43中，就能使GPS天线4相对于机壳101暂时固定。由此能从机壳101内将天线固定螺帽19容易地螺合到支座部7上。
本实施形式中例示的是GPS天线4与机壳101中分别设有一对爪部41、41和一对爪结合部43、43，但GPS天线4和机壳101中也可设置3个以上的爪部41和爪结合部43。
本发明的多频用天线1中，通过将便携式无线机用天线10与GPS天线4的天线长度设定为适合所希望的频率的波长λ的长度，例如设定为1/4λ或3/8λ、5/8λ。就能设计出适合种种频率的天线。
再有，在便携式无线机用天线10中。通过精心地设计便携式无线机用天线的匹配电路22，能制成适合多种频带的天线。
图7中例示本发明实施形式的多频用天线1的阻抗特性。图7(a)、(b)分别示明便携式无线机用天线10与GPS天线4的VSWR(电压驻波比)特性。
图7(a)所示的便携式无线机用天线10通过精心地设计便携式无线机用天线匹配电路22，于作为便携式电话网络的频带800MHz频率与1.9GHz频带之中，能分别获得良好的VSWR特性。此外，在图7(b)所示GPS天线4中，在成为GPS频带的1.5GHz频带中，能获得良好的VSWR特性。
这就是说，根据本实施形式的多频用天线1，能构成例如在800MHz带、1.5GHz带、1.9GHz带三频带工作的多频用天线。这样，当把这种多频用天线1安装到便携式无线机的上部，即可构成对应三种通信系统的便携式无线机。
本实施形式的多频用天线1终究只表明能工作的频带的一个例子，它显然也可构成例如能在GPS天线4的频带以及便携式无线机其他频带中工作的多频用天线。
下面以图8表明鞭状天线收纳时线圈元件部15与GPS元件部16间的距离H同GPS天线4的增益的关系。
如图8所示，随着线圈元件部15与GPS元件部16之间的距离H增大，线圈元件部15与GPS元件部便难以进行高频耦合，因而GPS天线4的增益能视作为原来的增益。特别是当把距离H设定到4mm以上时，在线圈元件部15与GPS元件部16基本上不成高频耦合时，能使GPS天线4保持最大的增益。
此外，迄今所说明的本实施形式的便携式无线机用天线10在鞭状天线部2的前端且与鞭状天线部2电气分离的位置处设置线圈元件部15，在鞭状天线伸长时，鞭状天线部2以及在鞭状天线收纳时的天线顶部3的线圈元件部15，是分别作为构成能工作的顶部螺旋型的天线作为例子而说明的，但它终究只是一个例子，也可以采用其他结构的便携式无线机用天线10。
图9与10示明能采用本发明多频用天线的其他便携式无线机用天线的结构。
图9例示本发明的多频用天线中能用作便携式无线机天线的顶部螺旋天线的另一结构。
此前说明的顶部螺旋天线是在鞭状天线收纳时，鞭状天线部2的长度变短的两段式天线，与此相反，图9所示的便携式无线机用天线61则是在鞭状天线收纳时不能收缩鞭状天线部62的一段式天线。
具体地说，图9所示的便携式无线机用天线61中，鞭状天线部62能自由滑动地嵌插于支座部67中，支座部67于固定到便携式无线机的机壳中时，可相对于机壳将鞭状天线部62收纳于机壳内。鞭状天线部62的前端整体地形成有穿过顶部插塞65内延伸到天线顶部63的绝缘性接头64，而其另一端则固定着止动部68。止动部68于鞭状天线部62拉伸时嵌插入支座部67内，鞭状天线部62通过止动部68而与支座部67电气连接。接头64在整体成形到鞭状天线部62的前端上的同时，在此整体成形之际将嵌插成形于顶端插塞65中。天线顶部63与鞭状天线部62固定于接头64的上部。顶部插塞65的上部则与收纳于天线顶部63内的螺旋天线的终端部电气连接。这样，在收纳鞭状天线62时，顶部插塞65即从上方嵌插到支座部67内且通过顶部插塞65与支座部67电气连接。
图10(a)所示的便携式无线机用天线71构成为，使设有线圈元件部的固定式天线部73位于鞭状天线部72下部的伸缩式瓶状螺旋型天线。
在上述情形下，鞭状天线部72自由滑动地嵌插于固定式天线部73中，当固定式天线部73固定于便携式无线机的机壳上时，能相对于机壳将鞭状天线部72收纳于机壳内。在鞭状天线部72的前端与后端分别设有止动部74、75。
图10(b)所示的便携式无线机用天线81是由非伸缩的固定式天线部82构成的固定式天线，此种固定式的便携式无线机用天线81也可用作便携式无线机用天线10。
作为图10(a)、(b)所示的便携式无线机用天线，可以使之为形成有能让固定式天线部73的或固定式天线部82的下部插入的大小通孔的GPS天线4。同时为了不使收纳于固定式天线部73内或固定式天线部82内的线圈元件部与GPS元件部16形成高频耦合，取定了能保持其间隔的形状。
如上所述，根据本发明，能由收纳于环状壳内的第二便携式无线机用天线从GPS卫星接收测位信息。还由于能在环状壳的大致中央处形成的通孔中插通配置第一便携式无线机用天线，就可于机壳上部设置多频用天线而能防止大型化。由此可以实现能在包含GPS的多个通信系统之间进行通信的便携式无线机的小型化。
此外，本发明的多频用天线能安装于机壳上部，故即令如过去那样为用户手持使用时，也能使GPS天线即第二便携式无线机天线尽可能地不为用户握持的手覆盖，从而能防止损害其电气特性。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种多频用天线，其特征在于，此多频用天线包括第一与第二便携式无线机用天线，此第一便携式无线机用天线包括：相对于具有凸缘的支座可自由伸长与收纳而在伸长状态下能于第一频带中工作的鞭状天线部，通过绝缘性接头固定于该鞭状天线部前端且在该鞭状天线部收纳时在从上述支座突出的状态下能于上述第一频带中工作的第一线圈元件部的天线顶部；此第二便携式无线机用天线包括：于大致中央部形成通孔同时在该通孔内形成阶梯部且下部的直径小的环状盖，能于第二频带中工作的第二线圈元件部；上述支座插入该第二便携式无线机用天线中前述盖上形成的所述通孔内，通过使该支座固定于机壳中，上述支座的凸缘便与该通孔内的阶梯部配合，而上述第一与第二便携式无线机用天线则一起固定到上述机壳内，在上述鞭状天线部收纳时，为使所述第一线圈元件部与第二线圈元件部之间分开预定距离以上，可以对前述天线顶部的形状进行选定。

Claims (4)

1.一种多频用天线，其特征在于，此多频用天线包括第一与第二便携式无线机用天线，此第一便携式无线机用天线包括：相对于具有凸缘的支座可自由伸长与收纳而在伸长状态下能于第一频带中工作的鞭状天线部，通过绝缘性接头固定于该鞭状天线部前端且在该鞭状天线部收纳时在从上述支座突出的状态下能于上述第一频带中工作的第一线圈元件部的天线顶部；此第二便携式无线机用天线包括：于大致中央部形成通孔同时在该通孔内形成阶梯部且下部的直径小的环状盖，能于第二频带中工作的第二线圈元件部；上述支座插入该第二便携式无线机用天线中前述盖上形成的所述通孔内，通过使该支座固定于机壳中，上述支座的凸缘便与该通孔内的阶梯部配合，而上述第一与第二便携式无线机用天线则一起固定到上述机壳内。
2.如权利要求1所述的多频用天线，其特征在于，从所述的盖朝下方延伸地形成有可与所述机壳中设置的爪结合部配合的爪部，此爪部配合到上述爪结合部中，而上述第二便携式无线机用天线也可固定于上述机壳中。
3.如权利要求1所述的多频用天线，其特征在于，从所述盖的下表面上突出地形成有能插入设于前述机壳中的凸台结合部内的凸台，通过将此凸台插入该凸台结合部中，可使上述第二便携式无线机用天线在安装到上述机壳中时定位。
4.如权利要求1所述的多频用天线，其特征在于，当所述鞭状天线收纳时，于前述第一线圈元件部与第二线圈元件部之间，为使之分开预定距离以上，可对前述天线顶部的形状进行选定。
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