兩波段的天線裝置的製作方法

2023-05-09 19:20:16

專利名稱：兩波段的天線裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種兩波段無線電通訊設備的天線裝置，每個波段各備有一個天線元件。
背景技術：
在俗稱行動電話的無線電通訊設備內，使用不同的天線為設備不同的工況服務。在設備對講位置上所使用的天線，其最重要的要求是高效率。
行動電話在不同的波段上工作，例如北歐行動電話系統(NMT)的波段約為450MHz，全球移動通訊系統(GSM)的波段約為900MHz，數據通訊系統(DCS)的波段約為1800Hz。有的行動電話也設計成能在一個以上的波段上工作，然而這種結構要求其天線具有在兩個波段上工作的能力。
至於等待位置(或呼叫模式)和對講位置之間的轉換，通常使用以天線杆伸或縮為基礎的機械式開關。除了這種開關外，使用也是在不同頻率波段間轉換的開關顯得既笨重而又難於操作。
發明概述本發明的目的是設計一種天線裝置，希望使用它可以不再需要在不同頻率波段間轉換的開關。此外，本發明還有一個目的便是將本發明的主要對象設計成在頻率波段方面的靈敏度高，而在製造方面則簡單和經濟，並且具有必要的機械強度。
附圖簡述現在對照附圖對本發明作如下詳細的說明，在附圖中

圖1示一處於對講位置中包含本發明的主題的完整的兩波段天線裝置；圖2示處於等待位置或呼叫模式中的圖1所示天線裝置。
圖3是通過圖2所示天線裝置上端部分的橫斷面。
圖4示包含在圖1和2所示天線裝置內的天線杆的下端部分。
圖5示圖2所示天線杆下端的改進實施例。
圖6是通過圖1和圖2所示天線裝置所包含的天線杆的橫斷面。
圖7示放大了的圖6所示天線杆的下端部分。
優先實施例說明本發明將作為天線裝置所包含的一個部分予以說明。該裝置除了處於對講位置的天線元件外，還包括處於等待位置或所謂呼叫模式的天線元件。因此，這種包括本發明裝置在內的天線裝置便成為一個完整的兩波段天線，它可以在等待位置和對講位置之間進行轉換。
將圖1和2放在一起觀察，便可了解天線裝置包含設計成杆件3的第一個天線單元1和設計成螺旋結構4的第二個天線單元2。螺旋結構4固定在天線裝置準備為之服務的俗稱行動電話的天線電通訊設備上。
第一個天線單元1是兩波段的，以便在行動電話所使用的兩個波段上工作。第二個天線單元2同樣亦為兩波段的，用於和第一個天線單元一樣的頻率波段。第一個天線單元用於行動電話的對講位置，而第二個天線單元2則用於行動電話的等待位置即呼叫模式。如圖1和2所示，對講位置和等待位置之間的轉換靠第一個天線單元1在其縱向上通過第二天線單元2在兩種狀態之間移動得以實現。應該注意到，在等待位置狀態(圖2)中，行動電話的外殼外面，只見到第二個天線單元2。
天線裝置包含用以在等待位置和對講位置之間進行電轉換的手段，而在這兩種位置間進行轉換是靠上述第一個天線單元1的位移運動實現的。
在等待位置和對講位置間進行轉換的手段既可為電轉換裝置，亦可為將天線單元之一移入在該天線單元不同時所選頻率波段之外並保持一段安全距離的諧振位置上的裝置。
天線裝置還包括將兩個天線單元1和2在相關頻率波段間進行轉換的手段。這種手段應設計成其中不包含機械式的轉換裝置，代替的是，頻率波段間轉換之實現應有賴天線單元中所包含的輻射天線元件分別實現電容的或電感的接通和斷開。
在圖1中，杆件3有一用電絕緣和非磁性材料製成的上部17。上部17的縱向長度應為當天線裝置處於圖2所示位置時，上部17將在縱向至少填滿螺旋結構4及其下面的安裝連接件和接頭。其所以如此設計的理由是在圖2所示螺旋結構4工作時的等待位置上，螺旋結構4內不得存在任何嚴重擾亂其功能的導電磁性材料。
杆件3還有第三個用於低頻波段的天線元件15和第四個用於高頻波段的天線元件16。
由圖6可知，第四個天線元件16，即杆件3上用於高頻波段的天線元件有一個細長的金屬連接件18，它起高頻波段天線杆的作用。在天線杆18的周圍杆件有一個絕緣管19，外面的襯套20設計成一個絕緣管，管外被一層絕緣材料的表面塗層21包圍。在其下端，筆直的天線杆18和杆件3賴以供電的金屬套22實行電連接。
在天線裝置處於對講位置時用於低頻波段的第三個天線元件15設計成一個螺旋線式的天線23，其位於杆件絕緣管19的外面。在螺旋線圈23的縱向長度上，由於螺旋線圈23佔據3襯套20的位置，因而不存在襯套20。然而也有可能將部分襯套布置在螺旋線23纏繞的匝間。螺旋線23規定用於低頻波段，為了饋電，應和金屬導體18實行電容耦合。在低頻波段上工作的該導體起著杆件3的加長饋電線作用。實現電容耦合的方法是螺旋線23縱向上在一段圖6中用標號24標出的區間內和金屬導體18重疊。很明顯，螺旋線23在其下端和區間24的下端重合處結束，同時，金屬導體18在其上端和區間24上端重合處結束。在此重疊區內，螺旋線23和導體18之間自然存在絕緣管19。
雖然從圖6未能看出，但杆件3在螺旋線23上有一電絕緣的上部17。在此區間內，杆件包含絕緣管19、襯套20和表面塗層21。
杆件3工作時，其作用如下杆件3工作時，其和行動電話電路實現電連接的方式是杆件下端的金屬套22和這些電路實現電連接的方式將在下文中詳細說明。
導體18在高頻波段上工作時起四分之一波天線杆的作用，而螺旋線23對天線杆構成了電容耦合的尖峰負載。這一尖峰負載的存在意味著天線杆在形體上可以做得比其電長度短。
金屬導體18在低頻波段上工作時，僅起行動電話電路的天線裝置接頭和導體18與螺旋線23間電容耦合區24之間的耦合線作用。
圖3表示一個通過處於等待位置的天線裝置上部的截面。由圖可知，天線裝置是環繞著一個金屬套筒部5構建的。套筒部用於將天線裝置固定在行動電話的殼體(未示出)上，並且和行動電話的電路實行電連接。套筒部5有一容納杆件3的中心通孔，還有一個實際呈圓柱狀的上部6，用作螺旋體4的固定件。此外，套筒部有一帶螺紋9的下部8，用於將天線裝置固定在行動電話上。
在套筒部內有一定數量的彈性接觸唇25。當杆件處於圖2和圖3所示收縮位置時，這些唇靠在杆件的外絕緣層上，因此，杆件和套筒部5亦即和行動電話的電路沒有電連接。當杆件處於圖1所示伸出位置時，接觸唇25靠在杆件的金屬套上，因此，杆件和行動電話的電路有電耦合。
下文將概述螺旋體4。
螺旋體環繞著載體部7構建，而載體部用絕緣非磁性材料製造，並且固定在圓柱體部6上。
載體部7的中央有一實際上呈圓筒狀的通孔10，該通孔在載體部的上端是敞開的。在載體部7的通孔10內配置著一個設計成螺旋線圈狀的第一天線元件11。第一天線元件11規定用於天線裝置的低頻波段，並且和行動電話的電路實行電連接。
在載體部的外面，配置著一個也設計成螺旋線狀用於高頻波段的第二天線元件12。第二天線元件12亦即螺旋線和行動電話的電路沒有電連接，卻是從第一天線元件11上通過電感/電容方式獲得電能供應的。
一個用非磁性電絕緣材料製造的罩13布置在第二天線元件12和載體部7的周圍。罩13的上端(和套筒部5相對)有一開口的孔14，杆件3通過它進行縱向移動。
螺旋結構4的電學作用如下第一天線元件11即位於載體部7內的螺旋線和行動電話的電路進行電連接。當天線元件11得到或收到低頻波段內的電磁輻射時，此輻射將不受任何明顯的影響通過第二天線元件12，這是因為其諧振頻率和第一天線元件的諧振頻率隔開一段安全距離，同時還因為它如此地「稀少」，因而不具有明顯的屏蔽效應。第二天線元件即外螺旋線規定用於高頻波段，故其匝數必定比第一天線元件少得多，匝距也必定大得多。因此，如果從第一天線元件11看，如上所述，第二天線元件可以視為是透明的。如果傳輸發生在高頻波段上，則第二天線元件12即外螺旋線將起一個和內螺線11有著電容/電感耦合的輻射元件的作用。相應地，如果在高頻波段上接收，則在兩個天線元件12和11之間將產生電容/電感耦合，因而接收的能得以在它們間傳遞。
上文已在電學方面和機械方面分別單獨地詳細介紹了杆件3和用圖介紹了螺旋體4。現在將參照圖3說明它們之間是如何協同工作的。
如上所述，套筒部5有一貫通孔，杆件3得以通過它進行縱向移動。為了消除遊隙，並且獲得要求的電接觸，在套筒部5內布置了金屬彈性元件，當杆件移動時，該彈性元件沿著表面塗層21滑移。在圖1所示對講位置，當杆件伸出時，帶有彈性元件25的套筒部5將和杆件的下接觸套22實現電接觸，從而使杆件直接和行動電話的電路實現電耦合。
在杆件處於圖2所示位置即等待位置時，內螺旋線11的下端靠在一個導電墊圈26上，而該墊圈又靠在套筒部5的圓柱體上部6上，從而使套筒部和內螺旋線11下端之間的電連接佔優勢。
當把杆件從圖2所示位置拔出到圖1所示位置時，杆件將通過螺旋結構4滑移至其金屬套22上端上的凸緣區27(圖4和7)和墊圈26的底面相碰時止。如果繼續向上拔，則墊圈26將隨著杆件3向上運動，從而使內螺旋線11受到軸向壓縮。雖然螺旋線11和行動電話的電路仍保持電耦合，但是由於此軸向壓縮的結果，首先在頻率上便出現匹配不當，然後就整個地不再成為一個輻射天線元件。因此，外螺旋線圈12自然地也失去電連接了。
在另一個實施例中，在杆件3下端上面的金屬套22上方，可以放置一個用絕緣材料製成的圈28，當杆件3拔出時，圈28將碰及墊圈26，從而使其脫離和套筒部5的電接觸。結果，一當墊圈26和套筒部5脫離電接觸，內螺旋線11便斷開和行動電話的電路的接觸。
在杆件內，螺旋線圈23的長度約為40mm，它包含40～42匝，匝距為0.8mm。重疊長度24約為9mm。整個杆件的全長約為116mm。
在不脫離所附權利要求書的範圍本發明可以改進。
權利要求
1．一種用於兩波段無線電通訊設備的天線裝置，每個波段各有一個天線元件(18，23)，其特徵是兩個天線元件(18，23)互相排列成一條線，因而它們具有一個共同的杆狀外形。
2．按照權利要求1所述的天線位置，其特徵是，高頻波段的天線元件(18)和無線電通訊設備的電路實現電連接，而低頻波段的天線元件(23)則和高頻波段的天線元件實現電容耦合，從而通過此天線元件和無線電通訊設備的電路連接。
3．按照權利要求1或2所述的天線裝置，其特徵是高頻波段的天線元件(18)為一桿或棒狀天線。
4．按照權利要求1至3所述的天線裝置，其特徵是低頻的天線元件(23)為一螺旋線。
5．按照權利要求4所述的天線裝置，其特徵是螺旋線(23)有一環繞杆狀或棒狀天線(18)的一端部的端部(24)，兩者中間隔著一層電絕緣層(19)。
6．按照權利要求2至5所述的天線裝置，其特徵是當天線裝置在高頻波段上工作時低頻波段的天線元件(23)對高頻波段的天線元件(18)構成一個電容耦合的尖峰負載。
7．按照權利要求2至6所述的天線裝置，其特徵是當天線裝置在低頻波段上工作時高頻波段的天線元件(18)構成低頻波段天線元件(23)饋電線的一部分。
全文摘要
一種用於兩波段無線電通訊設備的天線裝置,每個波段各有一個天線元件(18,23),該天線元件包含在一個杆狀裝置內,互相排列成一直線,高頻波段的天線元件(18)被設計成一桿狀或棒狀天線(18),和無線電通訊設備的電路實行電耦合;而低頻波段的天線元件(23)為一螺旋線,其一端部(24)環繞杆狀或棒狀天線(18)的一端部,從而使天線元件(18,23)相互間實現電容耦合,故螺旋線對杆狀或棒狀天線(18)構成一個電容尖峰負載。
文檔編號H01Q5/01GK1285963SQ9881288
公開日2001年2月28日 申請日期1998年11月11日 優先權日1997年11月14日
發明者C·G·布洛姆 申請人:莫特科公司