TW392374B - Multiple band telescope type antenna for mobile phone - Google Patents

Description

五、發明說明（1) " ~ ~~— 【發明之領域】 ^本發明是關於可攜式通訊裝置用之天線設計。更具體 而言，本發明是關於多頻帶可伸縮天線。 【發明之背景】 細胞式網路經常在同一服務區域内，使用許多不同的 數位系統，諸如GSM、DCS、PCS、D-AMPS等。這些系統— 般是運作在不同的頻率範圍-例如GSM系統在89〇_96〇 Mhz 下運作，而DCS系統則在1 7 1 0- 1 880 MHZ下運作。在使用多 重頻率範圍的服務區域中，則需要可在不同系統下運作的 雙模態行動電話或行動數據終端機。需要雙頻帶迷你天線 的雙模態電話已經被開發出來了。 在雙頻帶天線設計方面已經有一些努力。日本專利 (6-37531 )揭示了包含内部寄生金屬棒的螺旋體。在該 天線中’可以藉由調整金屬棒的位置將天線調整至雙共振 頻率。可惜該設計應用於細胞式通訊時的頻寬太窄。已知 的雙頻印刷單極天線是藉由在接近印刷單極天線處加上寄 生條以獲得雙共振。雖然此種天線具有細胞式通訊所需的 足夠頻寬，但它需要加上寄生條。瑞典的Mote co AB設計 了 一種線圈匹配雙頻帶鞭狀天線及線圈天線，藉由調整線 圈匹配元件（ 900 MHZ為1/41，而1 800MHZ為1/21)以獲得 雙共振。雖然該天線具有相當好的頻寬及輻射效能，但它 的長度只有大約40mm。揭示於申請人另案申請、序號 08/725, 507號、指定申請名稱為「多頻帶非均勻螺旋狀天 線」之非均勻螺旋狀雙頻帶天線的尺寸相當的小，此處提

第5頁 五、發明說明（2) 及僅供參考。 已知當電話相當靠近人的頭部時，伸長的鞭狀天線具 有較高的效率。典型雙頻帶可伸長鞭狀天線，如上述者， 需要複雜的匹配網路以將鞭狀天線阻抗匹配至5〇歐姆内的 兩個頻帶上。由中請人另案中請、序號〇8/725, 5〇4號、指 疋申s月名稱為可伸縮多頻帶天線」之專利申請案中揭示 了一種雙頻帶可伸縮天線，此處提及僅供參考。該種天線 需要兩個埠’ 一個供螺旋狀天線，另一則供鞭狀天線之 用。需要一個裝置供不同模態的埠間切換之用。 【發明之概要】 因此需要一種多頻帶天線能在具有細胞式通訊的適當 頻寬下避免諸如埠間切換、額外寄生條、及複雜的阻抗匹 配網路之類的複雜性。同時該種天線也必須在獲得高品質 的通訊效能情況下具有輕巧的尺寸以便在手持的可攜式通 訊裝置内佔用相當少的收藏空間。 本發明藉由提供可伸長雙頻帶天線，以單一埠供伸長 及縮短=鞭狀位置使用，而克服前述問題並且達到其他優 點。該單一埠是透過使用電磁耦合技術以避免可伸長鞭狀 天線及基極天線間金屬對金屬的接觸而達成。基極天線可 以使用岔狀天線或非均勻螺旋狀天線。可伸縮鞭狀天線在 長鞭位於伸長位置時以被動天線形式運作，而固定的基極 天線則以主動天線形式運作^長鞭總長度的選擇是要^佳 化多頻帶（亦即GSM及DCS頻帶）下的輻射效率。當電咭的 使用接近用戶頭部時，伸長的長鞭可以減少身體損失β，並 五、發明說明（3) 因此增加輻射效率。 【圖式之簡式】 配合附圖及下面的【較佳 了解本發明之目的及優點，圖 的元件： 實施例之詳細說明】，可以 中相似的參考索引表示相似 天線的手持 圖一疋提供根據本發明一實施例之多模熊 可攜式通，裝置，該天線是位於縮回的位置: 圖一疋圖一天線位於伸長的位置上； 、位於伸長位置上的 圖三是根據本發明之第二實施例 另一天線； 圖四是根據本發明天線之兩頻帶的發聲位置輻射效率 之曲線圖表不， 圖五是根據本發明之天線在兩頻帶之回流損失的曲線 圖表示。 【較佳實施例之詳細說明】 根據本發明之多模態天線，對處於縮回及伸長位置的 鞭狀天線而言，最好是使用雙頻帶基極天線做為主動天 線。介於基極天線及可攜式通訊裝置的接收器電路間之天 線反饋連結器是固定的。要在手持可攜式通訊裝置相當狹 小的可用空間中收藏天線，鞭狀天線最好是可伸縮天線以 獲得可在多重頻率下共振的長度。 參照圖一，圖中之手持可攜式通訊裝置10具有根據本 發明的天線組合。天線組合中包含了固定的基極天線元件 12及可伸長鞭狀天線14。固定的基極天線可以在多頻帶下

五、發明說明（4) 交換通訊信號，並且透過天線 丨置10内之收發兩用機處理電路作為包含在裝 或其他適當的多頻帶天線。如 岔狀印刷天線、 =刷天線為較佳。可伸長鞭狀天：m多頻帶岔狀 的伸長。鞭狀天線“及他的組成件：允許天線μ 示。 取几件在圖二有更好的描 中該的可播式通訊農置1〇及天線組合，其 線14包含-條管，伸長的位置上。如圖所示’鞭狀天 質製成）可契入在鞋要(例如塑膠或其他適當的非傳導性材 少= 使管子16可以伸長到至 子π-個類似[明顯地’應該提供管 中滑出。鞭狀天線鞭狀天線14從裝置10 包含於管子16中可说t 步匕3金屬棒18。金屬棒18具有 厶：可滑動的第-端點18a ,以及契合在金属 管20内可滑動的第二端 次头。在金屬 上，金屬棒18介於第一及』1 在圖二所示的伸長位置 分別顯露出來。同樣如端的-部份被 有擴增的直徑（與顯露=2-及第二端點18最好具 狀天線u的完整-體出來的^刀相較）以維持可伸長鞭 鞭狀天線進-步包括金屬管2〇，其中金屬棒18的第- ："^ Λ I"" ^ β 質製成的棒子22。回頭參照圖一，可以

五、發明說明（5) ί H :兰：ί ί最好對應於雙頻帶基極天線12的長度。 φ ψ]:步包3柱頭部份24以防止鞭狀天線元件被拉離 裝置10過遠，並且可以協助鞭狀天線的縮回及伸長。 應該瞭解在圖二之伸長位置上，鞭狀天線"是以寄生 «•形式運作。金屬棒18會暴露在管子16及20之外並且 至傳導性金屬棒20之上。同時也應該瞭解在鞭狀天 J14與基極天線12間沒有金屬對金屬的接觸。鞭狀天線14 置上，是透過電磁耦合至基極天線12,並且以稍 U担描述的方式改良天線組合的效能。單一天線反饋連結 。提供鞭狀天線14在伸長及縮回位置上的共同埠。不需要 匹配或切換網路以允許天線在不同頻帶的頻率下共振。 圖三描示根據本發明之鞭狀天線14的另一實施例。在 該實施例中，金屬管20被具有以線圈或其他適當形式安排 之一或多條金屬線的非傳導性（如塑膠）管子21所取代。 現在參照圖四，圖中描示圖一、二之天線對GSM及DCS 頻帶的發聲位置輻射效率。@四的圖形中假設持用可攜式 通訊裝置10的位置很接近用戶的頭部。典型基座（基極） 天線對GSM可達到大約40%的輻射效率，對DCS則大約為 53%。如圖四所示，當鞭狀天線14的金屬部份長度大約為 60mm時，只有DCS頻帶獲得第一效率峰值。當長度增加至 約為1 40mm，則GSM及DCS頻帶都可以達到第二效率峰值。 在此長度下，天線可對兩個頻帶共振，且輻射效率也從基 座天線情況改善至GSM大約為59%而DCS大約為64%。這些改 善對應到大約增加了3-5 dB的DCS頻帶增益，及5-gdB的

第9頁 五、發明說明（6) GSM頻帶增益。應該瞭解本發明的天線可伸縮設計允許天 線在達到該長度的同時也能被收藏於可攜式通訊裝置1〇的 狹小可用空間内。 ! 要最佳化耦合，鞭狀天線14的金屬部份與基極天線間 的距離必須大約為〇. 〇 3個波長。因為長鞭與基極天線共振 部份之間的長度應該以波長來度量，所以DCS的距離理想 上要比GSM的近。根據本發明之可伸長鞭狀天線最好與諸 如申請人另案申請、指定為「行動電話用之多頻帶岔狀印 刷天線」的基極天線一同使用，此處提及僅供參考。因為 具有分別對應於不同頻率之支路，該種岔狀天線特別適用 於雙頻帶應用中的基極天線。在本範例中，鞭狀天線14的 金屬部份與相關天線支路間的距離對GSM而言應該約為 ;9mm，而對DCS而言應該約為4. 5mm，可以藉由選擇岔狀天 線支路的長度及安排而達成。圖五描示縮回及伸長情況下 回流損失的曲線圖表示。該圖假設耦合距離如上所述。 雖然前述各實施例假設該天線是使用於GSM (以大約 900 MHZ運作）及DCS (以大約1800 MHZ運作），該天線也 可設計為要達到PCS頻帶（以大約1 900 MHZ運作）或其他 頻帶之共振。 …、 本發明已經以特定實施例加以描述。但嫻熟於此技藝 之人士可瞭解本發明在不脫離其精神及基本特性下可以其 他特定形式予以實現。因此，在此所揭示之實施是^ 相關之說明而不是為限制之用，本發明之範圍係由下面之 申請專利範圍所指明，而非由前文之說明限制。是故，凡

五、發明說明（7) 在本案意思及等效範疇内之改變應被視為涵蓋在本發明範 i 圍内。 liHii 第11頁

Claims (1)

1. 87117929 、申請專利範圍 1. 一種 合’由下列 單一多 可以在 線位於伸長 與基極天線 2. 根據 具有金屬部 重頻帶的共 3. 根據 含兩個或更 4. 根據 與基極天線 0. 0 3個波長 5. 根據 的長度大約 6. 根據 是在鞭狀天 通訊裝置内 7. 根據 包括一能契 管子，一具 可滑動地契 及連結至傳 可容納於 構件構成 頻帶基極 伸長及縮 位置時可 之金屬對 申請專利 份，其在 振。 申請專利 多個對應 申請專利 相隔的距 手持可攜式通訊裝置之多頻帶天線組 天線；以及 回位置間調整的鞭狀天線，該鞭狀天 以透過電磁耦合至基極天線而不需要 金屬的.接觸。 &

   範圍第1項之天3中該鞭狀天線 伸長位置的長度是秦择為能達到在多 範圍第2項之天線^其中該多頻帶包 於GSM、DCS、及PCS的頻帶。 範圍第三項之天-中該金屬部份 離大約相當於每個繁_帶中的信號之

   中該鞭狀元件 申請專利範圍第2項之天 為14Omm。 申請專利範圍第1項之天条胃中該天線無論 線位於伸長及縮回二位置時@透過單一的埠與 的收發兩用機電路進行通 申請專利範圍第1項之天該鞭狀天線 合並容納在手持可攜式通訊裝置内的非傳導性 有第一端點契合於該非傳導性管子及第二端點 〇於一傳導性管子的第一端點内的金屬棒以 導性管子的第二端點的非傳導性棒。

   g中該傳導性管 +該傳導性電

   其中該基極天線 I 六、申請專利範圍 β8·根據申請專利範圍第γ項之天 子疋具有一或多條傳導性電線的塑膠每 9.根據申請專利範圍第8項之天 線是以線圈方式安置在塑膠管内。 10. 根據申請專利範圍第1項之天 是岔狀天線。 π 11. 根據申請專利範圍第1項之天· 是螺旋狀天線。 12· —種手持可攜式通訊裝置，由下列 固定式多頻帶基極天線； 可以在伸長及縮回位置間調整的鞭狀 線位於伸長位置時可以透過電磁耦合至基 與基極天線之金屬對金屬的接觸，且該二 置時可以收容至該通訊裝置内；以及 介於基極天線與通訊裝置内之收發兩 璋’當鞭狀天線位於縮回位置時該單一 供及接收信號，而當鞭狀天線位於伸長位 與鞭狀天線提供及接收信號。 13. 根據申請專利範圍第12項之裝置， 疋岔狀天線。 14. 根據申請專利範圍第12項之裝置， 是螺旋狀天線。 15·根據申請專利範圍第12項之裝置， 具有長度約為140mm的金屬部份。 該基極天線 構件構成： 天線，該鞭狀天 極天線而不需要 狀天線在縮回位 用機電路間的單 埠對基極天線提 置時對基極天線 其中該基極天線 其中該基極天線 其中該鞭狀天線

   第13頁 六、申請專利範圍 1 6.根據申請專利範圍第1 2項之裝置，其中該鞭狀天線 ! 當鞭狀天線位於收縮位置時具有與基極天線相隔一距離約 為每個多頻帶中之信號的0.03個波長之金屬部份。 1 7.根據申請專利範圍第1 2項之裝置，其中該鞭狀天線 |包括一契合並容納在手持可攜式通訊裝置内的非傳導性管 子，一具有第一端點契合於該非傳導性管子及第二端點可 滑動地契合於一傳導性管子的第一端點内的金屬棒，以及 連結至傳導性管子的第二端點的非傳導性棒。

   中該傳導性管 中該傳導性電 1 8.根據申請專利範圍第1 7項之 子是具有一或多條傳導性電線的塑 1 9.根據申請專利範圍第1 8項之 線是以線圈方式安置在塑膠管内。

   第14頁