包括電感電容天線的可攜式無線電接收和/或發射裝置的製作方法
2023-06-10 17:00:36
專利名稱：包括電感電容天線的可攜式無線電接收和/或發射裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括能夠拾取攜帶無線電傳輸信息的電磁場的天線的接收和/或發射無線電傳輸信息的可攜式裝置。
這種類型的可攜式裝置，有時採取手錶等時計的形式，已為人所知。歐洲專利No.0,312,792公開了這種裝置的一個實施例。這份文獻公開了一種包括天線和安排在外殼內的微型接收機的手錶。天線包括呈環形的位於外殼上部的第一導電元件和位於外殼下部的連接到微型接收機地電壓的第二導電元件。匹配與調諧電路將這兩個導電元件連接到微型接收機的輸入端。
所述天線的所述第一元件和所述第二導電元件一起構成對攜帶無線電傳輸信息的電磁場的電分量敏感的電容偶板子。第一元件能構成對電磁場的磁分量敏感的環路。因此，可以說，所述天線具有混合的電的和磁的特性，因為它對電磁場的電分量和磁分量都敏感。
這兩個導電元件設置在與表殼度盤平行的平面上。因此，第一元件形成的環路拾取電磁場的對用戶的腕部而言是徑向的磁分量，而兩個導電元件形成的電容偶極子則拾取電磁場的對用戶的腕部而言是徑向的電分量。
這種類型的裝置接收靈敏度有問題，因為被拾取的兩個分量在接近用戶身體表面處並非最佳值。另外，這種可攜式接收機隨著所拾取的電磁場頻率而發生明顯的變化。
本發明的一個目的是提供一種至少部分地克服上述缺點的接收無線電傳輸信息的可攜式裝置。
本發明的另一個目的是提供一種其天線增益帶寬乘積被優化的接收無線電傳輸信息的可攜式裝置。
本發明的另一個目的是提供一種無論被拾取的電磁場頻率如何都能正常工作的接收無線電傳輸信息的可攜式裝置。
另外，本發明的一個目的是提供一種包括結構簡單需要空間小的單一天線的接收無線電傳輸信息的可攜式裝置。
因此，本發明涉及一種準備攜帶在人體呈圓柱形的部分，諸如手臂或軀幹上的用來接收和/或發射無線電傳輸信息的可攜式裝置。所述裝置包括外殼；既能拾取攜帶無線電傳輸信息的電磁場的磁分量，又能拾取其電分量的天線；以及接收所述天線所拾取的信息的微型接收機。所述天線包括兩塊導電板，它們是這樣設置的，以便能夠拾取對身體而言是徑向的電磁場電分量。天線由線圈形成，它包括設置在外殼內的一圈線圈，用來拾取圍繞人體所述部分的電磁場的角向磁分量。所述板構成線圈的一部分。
本發明允許可攜式裝置以有利的方式做到接收無線電傳輸信息，其中天線拾取電磁場的徑向電分量和角向磁分量，一方面增大天線的輸出，另一方面，使天線對所拾取的電磁場的頻率變化不那麼敏感。
在以下參照附圖並且僅為舉例而進行的描述中，本發明的其他特點和優點將會顯現出來。附圖中
圖1是帶上了按照本發明可攜式接收裝置的一種實施樣品的用戶手腕的示意圖；圖2表示帶上了按照本發明可攜式接收裝置的另一種實施樣品的人體圖；圖3是圖1可攜式接收裝置的示意圖；圖4是圖3可攜式接收裝置的細節的透視圖；圖5是呈手錶形的按照本發明的可攜式接收裝置一個實施例的剖面圖；以及圖6是呈手錶形的按照本發明的可攜式接收裝置另一個實施例的剖面圖。
眾所周知，電磁場的電分量和磁分量是互相垂直的。因此，電磁場的電分量可以用電容性天線拾取，而磁分量可以用電感性天線拾取。電容性天線採取由電介質隔開的兩個電極的形式，而電感性天線採取線圈的形式。電介質在這裡應理解為將兩個電極隔開的絕緣材料，這樣的材料也可以是空氣。從入射場拾取的電分量的極性是與電容性天線的電極垂直的，而從入射場拾取的磁分量的極性是與電感性天線的線圈軸平行的。
因為本發明涉及準備帶在用戶身體一部分的接收裝置，所以知道這樣的身體對電磁場結構的影響是很重要的。已經確定，在身體附近電磁場的振幅和方向都大為改變，這主要是由於人體的介電常數與空氣的介電常數差別很大。
各種研究可以得出，若人體受到電磁場的照射，則一方面，在離人體表面或離所考慮的人體部分的距離小於15cm的地方，場的電分量基本上垂直於人體的皮膚；另一方面，在離人體表面小於15cm的地方，場的磁分量基本上繞著所考慮的人體部分(例如，手腕)或人體而旋轉。在下文中，「徑向」一詞用來描述場的電分量，而「角向」一詞用來描述場的磁分量。
圖1表示帶著按照本發明的呈手錶4形狀的接收裝置的前臂1，所述接收裝置包括外殼2和錶帶1。兩個主分量Er(徑向電分量)和Hφ(角向磁分量)作用在外殼2上。
圖2表示帶上可攜式接收裝置5的人體圖，接收裝置5包括附在皮帶7上的外殼6。攜帶無線電傳輸信息的電磁場的徑向電分量Er和角向磁分量Hφ也作用在這個可攜式接收裝置5上。
現參照圖3，可以看到按照本發明的可攜式接收裝置10的示意圖，所述接收裝置10包括外殼11；既能拾取攜帶無線電傳輸信息的電磁場徑向電分量Er，又能拾取其角向磁分量Hφ的單一的天線12；以及用來接收天線所拾取的信息以便將這樣的信息轉換成能為可攜式接收裝置用戶所理解的數據的微型接收機。用戶這樣帶這個裝置，使得外殼靠近他的身體14。
天線12包括兩塊導電板15和16，它們是這樣配置的彼此基本上平行，並用空氣或其他電介質隔開。板15和16設置在外殼11內，用來拾取對人體14而言是徑向的電磁場的電分量Er。為了使天線的輸出達到最大，在用戶帶上所述接收裝置時，板15和16最好這樣安裝在外殼11內，使得它們基本上平行於可攜式接收裝置所面向的用戶皮膚的表面。
圖3和4表示形成天線12的線圈17，例如，是單圈的，放置在外殼11內，用來拾取環繞人體14的電磁場的角向磁分量Hφ。最好這樣把天線安裝在外殼11內，使得線圈的縱軸基本上垂直於面向可攜式接收裝置的用戶皮膚的表面，並且，該天線是這樣設置，使得當在用戶帶上所述裝置時，該天線垂直於所考慮的人體圓柱形部分的縱軸。
按照本發發明，板15和16形成線圈17的一部分。這樣，可攜式接收裝置10包括單一天線12，它得益於攜帶無線電傳輸信息的電磁場的兩個主要分量，亦即徑向電分量Er和角向磁分量Hφ。由於能夠同時使用這兩個分量，所以能夠增大天線的輸出。
板15和16最好包括連接線圈17其餘部分的連接區21至24。連接區21和22設置在板15上直徑兩端的位置上，類似地連接區23和24設置在板16上直徑兩端的位置上。在圖3和4所示的實例上，連接區21至24設置在板15和16的周邊位置上。所得出的布置比較簡單而有效，並允許形成對外殼11物理尺寸而言具有最優電磁尺寸的天線。
為了提高天線的效率，線圈17最好放置在外殼內，當用戶配帶所述裝置時，使其縱軸基本上平行於角向磁分量Hφ，類似地，當用戶配帶所述裝置時，兩塊導電板最好基本上垂直於徑向電分量Er。
有利的是，由於所述天線具有非常小的實際的最小頻率限制或最大頻率限制，所以，該可攜式接收裝置很好地在所有頻帶上適合於各種用途。甚至在低頻下減小人體對角向磁分量Hφ影響的假設情況下，即使頻率為0Hz，對徑向電分量Er也沒有相應的頻率限制。
微型接收機13接收天線所拾取的信息，並將這樣的信息轉換成用戶能夠理解的數據。為此目的，微型接收機13包括匹配和調諧電路18，後者允許用已知方法對天線12所形成的諧振電路完成調諧，必要時調整天線的諧振頻率。
由於天線12的輸出高，而且天線12拾取的徑向電分量Er對攜帶無線電傳輸信息的電磁場的頻率變化不是非常敏感的，所以在要求的頻率範圍內，很容易使天線12適合於起寬頻帶的天線的作用。為達此目的，必須這樣調整匹配與調諧電路18，使得天線的諧振頻率附近的窄頻帶位於這個要求的頻率範圍以外。這樣，不管頻率是否在這個頻率範圍以內，天線都能正常地工作。
但是，也可以通過調整匹配與調諧電路18使天線的諧振頻率位於在要求的頻率範圍以內而把所述天線用作諧振天線。
可以認為，兩塊板15和16用負載電路Z1和Z2彼此連接起來。每個負載電路Z1和Z2可以簡單地由具有最小電阻的形成線圈17的剩餘部分的導電元件構成，和/或由電阻、電容和/或電感元件，例如，形成圖3所示天線12中的負載電路Z1的匹配與調諧電路18。負載電路Z1和Z2之中的每一個也可以用短路或開路來形成。
如圖3所示，線圈17所拾取的電磁場的角向磁分量Hφ(從圖3的紙面出來)在線圈17中感應出電流i。電流i逆時針方向旋轉。結果，在負載電路Z1兩端感生正電壓VH1，而在負載電路Z2的兩端感生負電壓VH2。
相反，電分量Er在兩個負載電路Z1和Z2的兩端感生的電壓是相等的正電壓。於是可以注意到，在負載電路Z1上兩個分量感生的電壓VE1和VE2是彼此相加的，而在負載電路Z2上則是彼此相減的。因此，可以經由負載電路Z1連接微型接收機13的輸入端，來進一步提高天線12的輸出。
圖4表示圖3的導電板15和16及微型接收機13的實施例。兩塊板中的每一塊可以有一個或幾個開孔，諸如中央開孔20。板15設置在可攜式接收裝置10外殼11的上面部分中，而板16設置在外殼11的下面部分中。
在天線12裝入手錶內的情況下，這種結構是有用的。圖5是圖4手錶形可攜式接收裝置30的截面圖。這種手錶包括錶盤40和裝在外殼42內的機件41。設置在表30內的天線包括第一導電板31和第二導電板32。在這個實例中，上板31的外形與圖4所示者相同，使得它被外殼42的環形部分43擋住，看不見。圖5中所示的板31是由晶體33沿著圓周金屬化而形成的。
板32可以是金屬後蓋，它可以整個是金屬，或者如圖5所示，是固定在塑料後蓋34上的金屬片。
但是，可以按照幾個方案把板31和32安裝在接收裝置30內。例如，這兩塊板中，至少有一塊也可以設置在度盤上，或者設置在可攜式接收裝置30的其他任何元件上，或者它可以構成這種元件本身。這兩塊板中，至少有一塊可以嵌入外殼42的後蓋內，或者嵌入可攜式接收裝置30的其他任何一部分內。
可以按照幾種方案用類似方法構成板31和32，例如，其中至少一塊板可以用金屬澱積方法、用單獨製成的導電元件或網格構成。
板31和32與絕緣材料製成的中間部分44鄰接。板31和32連接到微型接收機18的輸入端，該微型接收機安裝在外殼42內度盤33和後蓋34之間。
圖6表示手錶形可攜式接收裝置50的第二實施例的剖面圖。這種手錶包括度盤40、機件41和圖5所示的裝在外殼51內的微型接收機13。在這個實施例中，天線包括兩塊導電板，它們不一定是平的，也就是說，第一塊導電板52和第二塊導電板53，它們分別形成外殼51的上部和下部。板52和53之間由一塊用絕緣材料製成的環形圓盤54隔開。
這種結構使天線的輸出得以提高，因為對於可攜式接收裝置50本身而言板52和53具有最大的面積。
在這個例子中，兩塊板52和53都構成外殼51的一部分。但是，在一個替代的實施例中，兩塊板中只有一塊能夠由外殼的一部分形成。
最後，應所述指出，在不離開本發明框架的情況下，對按照本發明的裝置可以作出幾種改變和/或適應性修改。
確實，儘管以上描述的幾個實施例都主要涉及手錶形可攜式接收裝置，但是，這種天線的原理同樣可以用於其他時計應用場合或傳統的可攜式接收裝置。
權利要求
1.準備佩戴在諸如手臂或人體軀幹等人體圓柱形部分上的用來接收和/或發射無線電傳輸信息的可攜式裝置，所述裝置包括-外殼(11；42；51)；-天線(12；31，32；52，53)，既可以拾取攜帶無線電傳輸信息的電磁場的磁分量，又可以拾取其電分量；以及-微型接收機(13)，接收天線所拾取的信息，所述天線包括兩塊這樣設置的導電板(15，16；31，32；52，53)，使得它們能夠拾取所述電磁場的對所述人體而言是徑向的電分量(Er)，其特徵在於，所述天線(12；31，32；52，53)由線圈(17)構成，後者是單圈的，安置在外殼(11；42；51)內，用來拾取環繞人體所述部分的電磁場的角向 磁分量(Hφ)，而且所述板(15，16；31，32；52，53)形成所述線圈(17)的一部分。
2.按照權利要求1的裝置，其特徵在於，所述板(15，16；31，32；52，53)之中的每一個都包括連接區(21至24)，後者位於直徑的兩端，並通過它們連接到所述線圈(17)的其他部分。
3.按照權利要求1或2中的一個的裝置，其特徵在於，所述連接區(21至24)設置在所述板(15，16；31，32；52，53)的圓周區域。
4.按照以上權利要求中的任何一個的裝置，其特徵在於，所述線圈(17)以這樣的方式設置在所述外殼(11；42；51)內，使得佩戴所述裝置時線圈的縱軸基本上與所述角向磁分量(Hφ)平行。
5.按照以上權利要求中的任何一個的裝置，其特徵在於，所述天線還包括至少一個負載電路(Z1，Z2)，後者連接所述板，而且所述微型接收機(13)通過所述負載電路(Z1)連接到所述線圈(17)，在負載電路(Z1)兩端，所述角向 磁分量(Hφ)和所述徑向電分量(Er)感生的電壓(VH1，VH2，VE1，VE2)彼此相加。
6.按照以上權利要求中的任何一個的裝置，所述裝置準備在預定的頻率範圍內拾取電磁場，其特徵在於，所述微型接收機包括匹配與調諧電路(18)，後者是這樣調整的，使得天線(12)的諧振頻率附近的狹窄頻帶落在所述預定頻率範圍以外。
7.按照以上權利要求中的任何一個的裝置，其特徵在於，它採取手錶的形式。
全文摘要
用來接收和/或發射無線電傳輸信息的可攜式裝置包括:外殼;天線(12;31;32;52,53),既可以拾取攜帶無線電傳輸信息的電磁場的磁分量,又可以拾取其電分量;以及微型接收機(13),接收天線所拾取的信息。所述天線包括這樣設置的兩塊導電板(15,16;31,32;52,53),使得它們能夠拾取所述電磁場的對佩戴者的身體而言是徑向的電分量(Er)。所述天線由單圈的線圈(17)構成,安置在外殼內,用來拾取環繞所述人體的電磁場的角向磁分量(Hφ),而且所述板構成所述線圈的一部分。
文檔編號H04B1/38GK1179663SQ9711112
公開日1998年4月22日 申請日期1997年5月4日 優先權日1996年5月3日
發明者V·特奧多列迪斯, F·蓋斯曼, F·斯賓納 申請人:Eta草圖製造公司