CN1502144A - 一种可调节的天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别适用于移动电话的天线结构(200)，可对其电特性进行电修正。天线的发射元件(210)或其一部分是用强磁致伸缩材料制成。天线设置了至少一个电磁铁(220)，通过电磁铁可使磁致伸缩材料中形成磁场。这可使发射元件沿一定方向伸长，由此天线的共振频率降低。根据本发明的天线可进行电调节，天线本身无需增加任何元件，因此使调节很可靠。根据本发明的天线的制造成本低于现有技术的可调节天线。

Description

一种可调节的天线

发明领域

本发明涉及一种特别适用于移动电话的天线结构，可对其电特性进行电调节。

背景技术

对设计用于不止一个无线电系统的通讯装置，能够对天线结构进行修正是一种优选特征。这些系统包括，如高级移动电话服务(AMPS)，全球数字移动电话系统(GSM900)，数字蜂房式系统(DSC)，GSM1800，GSM1900，宽带码分多址联接方式(WCDMA)和通用移动通讯系统(UMTS)。一个天线可以构建成具有两个分开的工作频带，各工作频带覆盖不同系统使用的频率范围；或只有单个相对较宽的工作频带，其覆盖至少两个系统的频率范围。在后一种情况下，存在着天线特性不能适应部分宽工作频带的风险。如果天线的共振频率可以电移动，使工作频带落入目前使用系统的频率范围，这个缺点就可以克服。

从现有技术可以知道一种天线电调节方法，其中对连接到单极天线的电容或线圈产生的电抗可通过电子开关的方式进行改变。由于电抗改变，所以天线的电长度和共振频率发生改变。这个方法的缺点是要求设置额外的部件。

从日本专利JP 8242118知道一种如图1所示的解决方案。这种器件包括带有两个开口的平面的发射元件110，如元件两侧的开口111和开口112，开口从元件的边向中间区域延伸。各个开口连接有电子开关，当接通时，使所涉及的开口的某些点短路。例如，开关SW1可用于使开口111的端口附近短路，而开关SW2可用于使开口112大致中间的位置短路。改变开关的状态，可改变发射元件的电尺寸，因此，其共振频率改变。各个开关可通过其自身的控制信号进行控制，比如SW1的C1，所以天线可以通过较小步骤进行调节。这种解决方案的缺点是由于开关元件的数量及其安装带来了额外的成本。

本发明的目的是用新的方式实现天线的电调节，可解决现有技术存在的缺点。

发明内容

根据本发明的天线结构的特征在独立权利要求1中给出。本发明的一些优选实施例在其他权利要求中给出。

本发明的基本想法如下：天线的发射元件或其一部分是用强磁致伸缩材料制成。天线设置了至少一个电磁铁，通过电磁铁可使磁致伸缩材料中产生磁场。从而使发射元件伸长到一定尺寸，因此减少了天线的共振频率。共振频率的调节可以两个步骤或连续地进行。

本发明的优点是天线可直接电调节，天线本身无需添加任何的元件。这样可具有另外的优点，即调节是可靠的，因为不会出现元件或开关在天线装置工作时损坏的问题。本发明的另一个优点是根据本发明天线的制造成本低于现有技术的可调节天线。

附图说明

下面参考附图对本发明进行更详细的介绍。其中：

图1显示了可现有技术的可调节天线结构的示例；

图2a，2b显示了根据本发明的可调节天线结构的示例；

图3显示了根据本发明的可调节天线结构的第二示例；

图4显示了根据本发明的可调节天线结构的第三示例；

图5显示配置了根据本发明的天线的装置的示例。

具体实施方式

图1是已经讨论过的对现有技术进行介绍的示例。

在图2a和2b中，本发明应用于单极天线。以纵向截面图显示的天线结构200包括发射单极元件210，其长度对应于工作频率的波长的四分之一；构成电磁铁的绕组220。天线结构包括无线电装置的框架GND，用作接地平面。发射元件210通过绝缘件240固定到接地平面。发射元件的下端通过馈电导体230连接到无线电装置的天线端口。该结构通过虚线画出的罩250来保护。

在图2a，2b所示的示例中，圆柱形绕组220围绕单极元件210的下部。在图2a中，通过绕组220的电流I是零，因此，在绕组中没有磁场产生。单极元件具有一定的电长度l。在图2b中，一定的电流I1进入绕组220。电流使绕组220具有磁通量ψ，大部分磁通量沿纵向穿过单极元件，并在外面围绕绕组，形成封闭的回路。

单极元件210最好用磁控形状记忆材料(MSM)制成。其沿单极的纵向分为多个单元层，各第二单元层中的内部磁矩基本上沿单极的纵向，即单极的轴线。另一方面，在其他单元层中，磁矩也是平行设置，但相对单极元件的纵向形成很大角度。如果对应于外部磁通量ψ的磁场强度足够大，将使其他单元层中的晶体结构转动，使整个元件的磁矩平行于单极元件的轴线的方向。这意味着单极元件的长度将增加，因为材料内部的曲折结构直线化。这个变化还可以通过逐渐增加外磁场强度而逐渐进行。当外磁场强度移开时，材料将回复到初始状态，单极元件将因此回到原始长度。

在图2b中，绕组220的磁场导致了单极元件的电长度l增加Δl。相对增量Δl/l可为如5％。在WCDMA系统中，如果规定天线在其余位置具有5％的调节范围就足以移动工作频带进入GSM1900或GSM1800系统的频带。类似地，可以从GSM900频带移动到AMPS频带。

在图3中，本发明应用于平面天线。天线结构300包括平面发射元件310和与其平行的接地平面GND。天线的馈电导体301连接到发射元件的点F。发射元件还在点S通过短路电路导体302连接到接地平面。因此该天线是一种平面倒转F天线(PIFA)。发射元件通过绝缘件，如件305，支撑于接地平面。在这个示例中，此结构还包括两个圆柱形线圈形成的电磁铁321和322。电磁铁位于发射元件下面与发射元件距离很近的位置并位于相对的侧面。在说明书和权利要求中”距离很近”意味着该距离短于发射元件和接地平面之间的距离。当直流进入所述绕组时，两个线圈的一部分磁通量ψ基本上平行地通过发射平面310。在这种情况下，发射平面也是用MSM材料制造，通过这种方式，磁场造成的变化沿电磁铁321和322的纵向发生。因此，通过控制电磁铁的电流，发射平面元件一个方向上的尺寸以及元件的共振频率可发生改变。电磁铁数量自然可以变化，可多于两个电磁铁。

图4中，本发明应用于双频带平面天线。天线的基本结构400类似于图3所示的结构，除了现在发射平面元件410具有切口415，从平面元件的边开始的切口的形状近似矩形J，切口将平面分成天线馈电点F为界的两部分，第一部分B1沿平面元件的边，明显长于第二部分B2，第二部分位于平面元件的中间区域。因此天线具有两个频带。电磁铁在这个示例中是位于第二部分B2上的平面绕组。绕组缠绕成使绕组中电流形成的磁通量ψ在绕组中通过并横向于第二部分的纵向通过平面元件410。相对MSM材料制成的平面元件的长度，改变方向是所述的横向方向，因此，相对于图3中的对应元件的长度改变方向就是偏转了90度。当第二部分B2沿这个横向伸长时，两侧的切口415部分变窄。因此，第一和第二部分之间的电磁偶合变强。这进一步造成各部分的电长度的增加和共振频率的降低。

电磁铁420也可以设置在切口415上。在这种情况下，也可以设置多个电磁铁。此外，电磁铁可置于平面元件和接地元件之间的空间中。

图5显示了包括本发明的可调节天线结构500的移动电话MS。

上面已经介绍了根据本发明的天线结构。自然，天线结构可以不同，甚至与所介绍的有很大的不同。在所附权利要求1限定的范围内，本发明的概念可以不同的方式应用。

Claims (8)

1.一种天线结构，包括至少一个发射元件和可对所述天线结构的电特性进行电修正的构件，其特征在于：

所述发射元件至少一部分是用磁致伸缩材料制成；

可对所述天线结构的电特性进行电修正的构件包括至少一个电磁铁，通过电磁铁可在所述发射元件的磁致伸缩材料中产生磁场，以增加所述发射元件的尺寸。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述修正的特征是共振频率。

3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述磁致伸缩材料是磁控形状记忆材料。

4.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述发射元件是单极元件(210)，所述电磁铁是围绕单极元件的绕组。

5.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述发射元件是平面元件(310)，所述电磁铁是距所述平面元件很近的绕组(322，420)。

6.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于，所述平面元件(410)包括至少两个部分，所述电磁铁(420)设置成可改变所述部分之间的电磁偶合。

7.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述天线设置至少两个电磁铁。

8.一种带有天线(500)的无线电装置(移动电话)，其包括至少一个发射元件和可电修正所述天线的电特征的构件，其特征在于，所述发射元件至少一部分是用磁致伸缩材料制成，可对所述天线结构的电特性进行电修正的构件包括至少一个电磁铁，所述电磁铁可使所述发射元件的磁致伸缩材料中产生磁场，以增加所述发射元件的尺寸。

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