CN2263405Y - 行动电话的环形天线 - Google Patents

Abstract

一种行动电话的环形天线，由一对左右完全对称且具有作用为电容器的开口部的环形天线及一用以将此二对称状环形天线的相对端相连接的馈电线组成，二环形天线具有相同阻抗；馈电线的两端，藉用以升高馈电阻抗的耦合电路与二环形天线连接；环形天线、馈电线及耦合电路由一体式薄片平面状导电性金属材料制成；环形天线采用金、银、铜、铝等金属箔制成，或在薄膜上蒸镀以上述金属被覆层，或在塑料上镀以上述金属等薄片物制成。

Description

行动电话的环形天线

本实用新型涉及一种行动电话的环形天线，尤指一种可直接附装于如行动电话等无线通信单元上，以改善其信号收发灵敏度及维持高度通话质量的黏贴式小型磁性环形天线(magnetic loop antenna)。

如众所知，在使用行动电话时，在高楼大厦林立的楼与楼间及车子中、隧道中、地下室等场所，即使是在通话范围内，也会发生不能通话或通信的现象，就是能通话也不能或甚难维持安定的通话状况及通话质量，常为行动式或携带式电话用户感到头痛的问题。

为解决此问题，市面上已有具有较行动电话原有的天线更灵敏更有效的所谓自动中继型(repeater antenna)及外部天线(external antena)出售。但用户如直接手持行动电话单机自由行动使用时，对于前者而言，必须在自动中继型天线装设场所附近使用，方能发挥其效能，因而其行动受到限制，造成使用上的不方便；又如使用后者的外部天线时，因其体型及重量均相当大，欲合并或附装在行动电话上使用，有实际上的困难，因此，通常制成独立的机外天线装置，用户必须另行配合话机携带使用，也造成使用上的不方便。

本实用新型的主要目的在提供一种便于携带的小型磁性环形天线，其可消除前述各种缺点，不必对现有各种携带式电话机体做任何改造，也无需具备任何安装技巧即能迅速、容易安装，且在安装后，在质量上几乎感觉不出有其存在，同时能大大提高收发信号的灵敏度，而在收信不良的低电场强度的场所也能维持安定的通话质量。

本实用新型的次一目的在于提供一种具有高辐射效率，良好的V.S.W.R特性及高增益的行动电话用超小薄型环状天线，在接近地面状态使用时远较习知天线有利，而且能直接附装于行动电话上而与该电话机形成一体供使用。

为达到前述目的，本实用新型采取如下措施：

本实用新型的行动电话的环形天线，由一对左右完全对称且具有作用为电容器的开口部的环形天线及一用以将此二对称状环形天线的相对端相连接的馈电线组成，二环形天线具有相同阻抗。

所述的环形天线，其中：所述馈电线的两端，可藉用以升高馈电阻抗的耦合电路与所述二环形天线连接。

所述的环形天线，其中：所述环形天线、馈电线及耦合电路可由一体式薄片平面状导电性金属材料制成。

所述的环形天线，其中：所述环形天线可采用金、银、铜、铝等金属箔，或在薄膜上蒸镀一层上述金属镀膜层，或在塑胶体上镀上前述金属薄层制成。

所述的环形天线，其中：所述环形天线的背面可涂布有一层接着剂，并于接着剂层上贴覆有离形纸层。

所述的环形天线，其中：所述环形天线可方形、圆形、长方形、三角形、多角形或其他变化形状。

所述的环形天线，其中：所述环形天线的非轴向宽度可为1/8λ～1/10λ，两天线的轴向距离可为至少1/15λ。

所述的环形天线，其中：所述开口部可由片状电容器取代。

以下结合附图进一步说明本实用新型的结构特征及目的。

附图简要说明：

图1A、图1B为本实用新型的环形天线的原理示意图。

图2为本实用新型环形天线的一实施例俯视平面图。

图3为本实用新型各种实施例的剖视图。

图4为本实用新型各种变形例的俯视图。

图5为本实用新型设计要领的示意图。

图6为使用本实用新型的行动电话与基地台间的信号收发路径示意图。

图7为本实用新型的频率与驻波比关系的特性曲线图。

在进人说明本实用新型环形天线的构成前，先就本实用性所根据的理论概念依图1A、图1B予以说明。

本实用新型所采用的磁性环形天线是磁场检出型天线，当装在人体10上或靠近人体10使用时，对电场而言，其等值或等效磁偶20(magneticdipode)会生成一与人体10平行的影像(对像)天线30(image antenna)，(见图1A)；而对磁场成分的形态而言，则其环形天线20’会生成影像(对像)天线30′(见图1B)。

此种天线的特色如下：

1·微小环路的等值回路因形成一电感回路，为消除此电感，乃插入电容以取得调谐。

2·由于辐射电阻极低而在馈电线上使用分接头(tap)以调整输入阻抗。

3·微小环路与微小磁偶等效且为磁场检出型。

4·装着于人体上或在人体近旁使用时，会形成影像环路，而生成与实际环路同相位的电流流动。但在电场检出型的双极天线(diple antenna)则有逆相位的电流流动。

从概念图1A及前所述说明可知，微小磁偶为电位检出型而会生成逆相位影像天线，图1B的微小环路则会生成同相位影像天线。如此，将此天线装于人体上或设在人体身边使用的携带电话(行动电话)使用时，显然无法避免所生成的影像(image)而本实用新型的磁场检出型天线正是利用此一特性而加以有效运用的环形天线。

按微小磁偶如图1A所示，其辐射电阻是与天线长度的二次方比例减小。

又微小环路的辐射电阻则与环路面积(非实际有效面积)的二次方比例减小。

举例而言，一方形微小环路的每一边为λ/10时，辐射电阻只有3.12Ω的较小值。当然就效率而言，辐射电阻无论多小，只要损失电阻接近零时，效率就会接近100％。然而，事实上微小天线的阻抗是由这小的辐射电阻及反而变大的电抗所组成。

又以微小磁偶而言，其电抗为电容性，且与天线长度成反比而变大，因此，要抵消此电抗而进行集成时，需要有相当大值的感抗(线圈)才可行；再对于微小环路(如图1B)而言，则反而需要有与感抗集成的容抗(电容器)。

微小环路将因环路元件部分的导体损失而生成电阻损失，而消耗一部份的电波。又，微小磁偶也会因线圈的导体损失而生成电阻损失，如果将天线小型化，辐射电阻也会随之变小，但损失的电阻值便会因此而超过辐射阻值。两者如相等时，效率是50％，而在电阻损失增为2倍时为33％，3倍时为25％，增益效率如此会渐渐降低。

考虑到实际上的制作，要制造Q值高的线圈是相当困难的，小型线圈值大小大约在100左右。例如电抗是J2000Ω时，仅是线圈的电阻损失即达2000/100＝20Ω。因此要认清电感带电天线(微小磁偶)的实质增益会随着小型化而降低。

不过对微小环路的情况而言，其电阻损失主要考虑环路元件本身的导体损失，因此辐射电阻本身会变的相当小，但是导体损失会变的比此辐射电阻更小的值。

进一步分析微小环路的优点与特性如下：

1·不需要辐射电路或线圈。

2·属于小型天线中最具辐射效率的一种。

3·在所使用频率范围中可以完全取得调谐。

4·具有优异的驻波比(S.W.R)特性。

5·从近距离及中距离(高打角度)到远距离(低打角度)应用范围广泛。

6·有接近半波长偶极的增益效果。

7·垂直设置时，受到来自地面的影响很小。

8·磁场成分比电场成分较不容易受到建筑物等的影响，因此在室内、地下室等也可以有效使用。

9·磁场成分对电视等(使用电场型天线)的干扰极小。

10·因为是非接地型天线，所以不需要有接地线，因而没有对流电流的影响，不受广播干扰(BCI)或电视干扰。

以下依照图2至图3就本实用新型环形天线装置的实施例说明：

本实用新型的磁场检出型超小环形天线P是由左右完全对称且一侧具有开口部11的二平面状环形天线1A及1B组成，两天线1A、1B间设有耦合电路2及两馈电线3而使二者相互串联。两又天线1A、1B的开口部11是位于相对外侧，二开口部11实质上为形成调谐用电容器，以便使两天线1A、1B调谐，而耦合电路2则可提高馈电线3的馈电阻抗，二天线1A、1B可藉上述电容(即开口部11)及耦合电路2的配合而具有相同的阻抗值。

本实用新型的环形天线P，包含天线1A、1B，馈电线3及耦合电路2可制成一体的薄片平面状，为考虑其导电性及薄型化，最好采用金、银、铜、铝等金属箔，或在薄膜上蒸镀以上述金属被覆层，或在塑料上镀以上述金属等薄片物。

这些薄片物都是当前随手可得的适当材料，所以很容易实施。为免于这些超薄型环形天线商品化后折损及消费者购回后能轻易安装于行动电话，如图3所示，在金属箔制环形天线P的一面涂布以一层接着剂4，再覆以面积大于环形天线P的离形纸5后，装于适当的包装袋(图中未示)即可。环形天线P如为被覆在薄膜6上，可在薄膜6的一面涂布以接着剂4再贴以离形纸5。消费者购回后，只要撕开离形纸5后以接着剂层4贴在行动电话的外壳背面即可使用，因此装着方法极为简易。但是环形天线P如欲镀在塑料上，一般可直接镀在行动电话的塑料外壳背面上。

在上述实施例中环形天线1A、1B是采用方形回路，但显然可知亦可采用如图4的圆形、三角形、长方形、多角形或其他形状，只要使用导电损失低的材料制成薄型，并藉电容(开口部11)及环路大小的匹配调整以获得与目标频率调谐的结果即可。

为配合当前一般无线电话系统的行动电话使用，本实用新型天线装置在大小上当设计为小于行动电话的背面且足有余裕地贴附在其上的大小，同时为获得与目标通信频率调谐的频率，环形天线P的各部份可依如图5的要领来设计。即对称形的环形天线1A、1B的宽度W取为约1/8λ～1/10λ，两者的轴向距离d为至少1/15λ。

又做为电容C的开口部11，其电容的大小可藉开口部11的间隙g及长度1的变化调节而改变，此电容C的形成不必是如图所示的形状，如改用片状电容器(未图示)等能与环路共同达到所预期的调谐效果便可。

图6表示本实用新型的环形天线P装在行动电话等无线通信器M使用时，其与基地台B间所生成电波信号的流动路径图。图中，M1A为行动电话M本身所具的收发信两用天线，M1B为收信专用天线。1A、1B为本实用新型的对称形环形天线。从此图中可知，对于来自基地台B的下连机路(Down link)时，信号原是直接由行动电话的天线M1A、M1B接收，但装上环形天线P后，则分两路由天线1A经过天线1B及由天线1B经过天线1A分别到天线M1A、M1B而被行动电话所接收；

对于送往基地台B的上连机路时，信号原由天线M1A直接发出，改成二路由天线M1A经天线1A、1B，及由天线M1A经天线1B及1A而发出。

图7的特性曲线图是为确认使用本实用新型环形天线的收发信感度的显着改善效果，在当前常用的行动电话频率795～995MHZ的范围内阶段性改变频率，以测试各频率下的驻波比(SWR)所得的特性图。

由图中的曲线可证明本实用新型在一般行动电话的使用频率下，其驻波比(SWR)值均在2.00以下，而可适用于行动电话等无线通信器上而获致良好的收信效果。

本实用新型具有如下效果：

本实用新型因具有如上的构成，不仅能适用于行动电话等各种无线通信器上可提高其收信感度，而且其体积甚小，薄如一张纸，制造容易、成本低廉，用户可自行方便地装贴使用，为一具有实用价值的产品。

Claims (13)

1·一种行动电话的环形天线，其特征在于：由一对左右完全对称且具有作用为电容器的开口部的环形天线及一用以将此二对称状环形天线的相对端相连接的馈电线组成，二环形天线具有相同阻抗。

2·根据权利要求1所述的环形天线，其特征在于：所述馈电线的两端，藉用以升高馈电阻抗的耦合电路与所述二环形天线连接。

3·根据权利要求2所述的环形天线，其特征在于：所述环形天线、馈电线及耦合电路由一体式薄片平面状导电性金属材料制成。

4·根据权利要求3所述的环形天线，其特征在于：所述环形天线是采用铜箔制成。

5·根据权利要求3所述的环形天线，其特征在于：所述环形天线的背面涂布有一层接着剂，并于接着剂层上贴覆有离形纸层。

6·根据权利要求1所述的环形天线，其特征在于：所述环形天线呈方形。

7·根据权利要求6所述的环形天线，其特征在于：所述环形天线的非轴向宽度为1/8λ～1/10λ，两天线的轴向距离为至少1/15λ。

8·根据权利要求1所述的环形天线，其特征在于：所述开口部是由片状电容器取代。

9·根据权利要求3所述的环形天线，其特征在于：所述薄片状环形天线是采用铝箔制成。

10·根据权利要求3所述的环形天线，其特征在于：所述薄片状环形天线是采用银箔制成。

11·根据权利要求3所述的环形天线，其特征在于：所述薄片状环形天线是在薄膜上蒸镀一层上述金属镀膜层制成。

12·根据权利要求1所述的环形天线，其特征在于：所述环形天线呈圆形。

13·根据权利要求1所述的环形天线，其特征在于：所述环形天线呈长方形。

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