多位置插片天線及其方法
2023-05-14 22:45:56 2
專利名稱：多位置插片天線及其方法
技術領域：
本發明涉及通信裝置的天線。
無線電通信裝置含有一個發射機和/或接收機，它們都連接到一個天線上，由該天線發射/或接收射頻信號。該通信裝置可以包括一個話筒，用以向發射機輸入音頻信號；和一個揚聲器，用以將接收機接收的信號輸出去。這種無線電通信裝置的實例包括單向無線電話、雙向無線電話、無線電電話機、個人通信裝置以及各種其它的設備。這些通信裝置通常具有一種備用的配置和一種主用的(active)通信配置，在備用配置時該通信裝置是可摺疊的，以便於存放，在主用通信配置時天線拉伸出來以獲得最佳的通信性能。
對於無線電電話機和雙向無線電話機，通常希望這類裝置在備用方式期間具有很小的尺寸，以便於存放和攜帶。例如，用戶希望無線電電話機在備用方式時小得足以能存放在襯衫或夾克衫口袋內。而在主用通信方式下，希望該通信裝置長得足以使揚聲器鄰近用戶的耳朵、話筒靠近用戶的嘴，並使天線遠離用戶身體。之所以希望將天線遠離用身體是因為用戶身體是一個接地的平面，它會干擾射頻信號的接收。使天線離開用戶身體的一種特別有效方法是在使用期間將天線從通信裝置本體上面伸出來。通過提供一種天線，它在存放時可摺疊、在主用通信時可伸展，以在一個便於存放的裝置中提供了一個具有最佳的主用操作方式的天線。
這種可重新配置的通信裝置遇到的困難是在備用方式時要提供一個高性能的天線。例如，無線電電話機在備用方式時要接收尋呼信號、電子郵件信號和呼叫提醒信號，這是眾所周知的。然而，在存放位置下，通信裝置本體(包括本體裡的內部電子電路)通常在天線無功近場區內。在無功近場區內的這個物體會降低天線的性能，這就有害於在備用方式下的接收信號。
據此，現在希望提供一種如下所述的天線系統，亦即在主用通信方式時通信裝置被伸展時和在備用操作方式下該通信裝置被摺疊時訪該天線都具有高性能特性。
圖1示出說明一個被伸展開的無線電電話機其內含有一個按照本發明的天線系統時的前向透視圖；圖2示出說明圖1的無線電電話機處於備用配置時被摺疊後的前向透視圖；圖3示出說明了前殼體、射頻印刷電路板、邏輯印刷電路板和後殼體部分的頂視分解圖；圖4示出一個說明圖1所示的無線電電話機殼體內側的局部視圖，並概略地示出了一個收發信機；圖5示出圖1的無線電電話機的一個活動蓋的平面圖，圖中刪掉活動蓋前向殼體部分，並示例一個第一天線；圖6示出活動蓋天線的側視圖；圖7示出活動蓋的一個頂視分解透視圖；圖8示出活動蓋的底視分解透視圖；圖9示出插片式天線的頂視圖；圖10示出插片式天線的一個頂視圖11示出無線電電話機的活動蓋天線處在打開位置時的側視圖；圖12示出沿圖11中12—12線所截取的平面內活動蓋的剖面圖。
無線電通信裝置的射頻電路位於第一殼體部分內。第二殼體部分在第一殼體部分上可移動地得到支持，以在伸展打開位置與摺疊位置之間運動，在伸展打開位置時第二殼體部分從第一殼體部分向外伸出來。天線組件位於第二殼體部分內，該天線組件包括一個天線導體和一個接地部件。當第一和第二殼體部分處於摺疊位置時，該接地部件位於天線導體與射頻電路之間。
本發明的天線系統示於圖1所示的無線電電話機100中，該無線電電話機包括一個活動蓋103，從中可以看出本發明是特別有益的。然而，本發明也可以有益地用於其它通信裝置中，例如單向和雙向無線電設備、或使用一付天線的其它通信裝置。據此，這裡所使用的「裝置」一詞是指所有的這種設備和它們等同的設備。
圖1示出一個無線電電話機100，它包括一個殼體102，該殼體102又包括第一殼體部分101和第二殼體部分103。在所示的實施例中，第一殼體部分101是無線電電話機本體，第二殼體部分103是一個活動蓋，與該本體按照樞軸方式相連接。活動蓋殼體部分103可在兩種位置間運動，在主用通信方式期間如圖1所示的伸展或打開位置與備用方式期間如圖2所示的摺疊或閉合位置之間運動。
無線電電話機本體101包括一個後主殼體部分104和一個前主殼體部分105，這兩個主殼體互連，以限定一個內部體積，其內可容納電子電路，該電子電路包括射頻印刷電路板315(圖3)和邏輯印刷電路板314(圖3)。鍵盤座106包括與該鍵盤座相關的鍵鈕109(只是其中一些被編號碼)。鍵鈕109可由手動接入，以有選擇性地閉合波動(POPPLE)開關322(只是其中一些被編號鍵)。所示例的活動蓋殼體部分103在閉合時至少會覆蓋住一部分鍵盤座106。該活動蓋殼體部分可以長一些，以覆蓋住全部鍵鈕。由此，在該活動蓋閉合時可防止觸動任一個鍵鈕109。此外，當活動蓋殼體部分閉合時，可使電話機處於備用方式。
活動蓋殼體部分103有一個天線107，下文將該天線稱為「活動蓋天線」。該活動蓋天線位置於前活動蓋殼體111(圖7和圖8)與後活動蓋殼體112(圖7和圖8)之間，在圖1中用虛線示明。前活動蓋殼體111和後活動蓋殼體112通常是平面部件。後活動蓋殼體112含有一個凹槽439，用以容納天線107和前殼體部分111。活動蓋殼體部分由合適的絕緣材料來製造，諸如有機聚合物。活動蓋天線107夾在這些部件之間。當活動蓋103打開時，活動蓋天線107如圖1所示處於伸展位置。當活動蓋103閉合時，活動蓋天線107如圖2所示處於摺疊或回收位置。
圖4中概略地示出收發信機電路415，它安裝在射頻印刷電路板315(圖3)上。該收發信機電路可以利用任一種合適的常規的收發信機來實施。收發信機電路415利用常規的方法例如將印刷電路板315組裝入前殼體部分105內來放在第一殼體部分101內。收發信機電路415連接到一個彈性(elastomerk)連接頭319或其它裝置上，再連接到一個撓性導體320上。該撓性導體320延伸到一個鉸鏈組件418內，鉸鏈組件418包括一個關節419。
如圖5所示，鉸鏈組體418還包括一個關節420，它位於活動蓋殼體部分103上，與關節419嚙合。當活蓋103連接到本體102上時，撓性導體(或傳送節)320通過鉸鏈組件318連接到活動蓋天線107上。在活動蓋天線107與收發信機電路415之間提供連接傳輸線和鉸鏈組件418可以具有任何合適的結構，例如Tanya Rush等人1993年11月8日提交的美國專利申請(序列號08/148718)中公開的一種鉸鏈，該公布物在這裡作為參考文件。
活動蓋天線107是一種插片式天線。參照圖6、圖9和圖10予以說明。該天線包括一個插片式導體542、介電層544和接地層446。插片式導體542是微帶式插片，如圖9所示是一個半波長的、通常是在絕緣層544上塗敷的一層薄膜的矩形導體。另一種可替代的方案是，插片式導體542可以是四分之一波長的導體，由離饋線440遠端的邊緣經導電連接體550連接到接地層446上。在本領域技術人員承識，插片式導體542的造形可以是圓形、橢圓形、正方形或任何其它合適的造形。該導體可以由任何合適的導電材料製成，諸如銅、銅合金、鋁合金或任何其它合適的材料，可通過濺射液態的材料或用粘結劑固定固態的材料，以使所述的導電材料敷在介電材料上形成一個薄層。該插片式導體經由饋線導體440、傳送帶320機連接頭319連接到收發信機電路415上。饋線導體440利用任何合適的方法連接到插片式導體542上，諸如用焊接法、利用條帶將兩個導體直接連接起來、或任何其它合適方法。
介電層544最好是一種高介電常數的材料。本領域技術人員知道，作於介電層的材料的介電常數越大，插片式導體542的圖形越小。該介電層也可是一種加載的介電體。該介電體最好是一種較高強度的材料，當設備跌落時或是受到不當操作時，它能經得住施加在該設備上的力。據此，Dnroid6010是一種可取的介電材料，其介電常數為10，如果無線電電話機100跌落到地，該材料不會破裂。也可以採用具有較高介電常數的陶瓷來代替Dnroid6010。
接地層446可以用任何合適的導電體來提供。例如，接地層為銅合金的矩形板。該接地層或接地部體446通過導體441、撓性帶420和導體338連接到地。接地導體338連接到地電路，它包括一個塗敷在無線電電話機殼體105內部的金屬層。導體441利用任何合適的方法連接到接地部件446上，例如，焊接將這兩個導體用條帶直接在接觸點上接觸，或其它合適的方法。
為了組裝該活動蓋，將接地層446面向上，將活動蓋天線107插入凹槽439(圖7)中。按照這樣的方位，插片式導體542面向下，在後活動蓋殼體部分112內與內表面760貼合。然後，將前活動蓋殼體部分111放在凹槽439內在插片式天線107之上。前殼體和後殼體可利用合適的粘結劑、鉤扣或其它方式來固定。
撓性帶440和441從活動蓋殼體部分向外延伸。這兩個導體匯入撓性帶320中。撓性帶320插入，以通過鉸鏈418延伸，並進入本體殼體部分105中。撓性帶中的這兩個導體是分離的，以便連接到接地導體338和收發信機電路415上。
運行操作過程中，在圖11所示的打開位置下，用戶的臉(未示出)的位置可使用戶的耳朵貼著耳片160(圖1)和用戶的面頰靠近鍵盤106。插片式天線107位於活動蓋內，以使接地部體與面向用戶的前殼體部分111貼合。為此，插片導體542(圖11和圖12)的正面離開用戶，而面向自由空間。這樣，接地部件446位於插片式導體與用戶之間，在用戶與插片式導體之間起到一個屏蔽層的作用。在主用通信位置時，用戶的身體不會干擾插片式導體542的調諧。
在圖2所示的閉合位置時，後殼體部分112的正面離開無線電電話機本體102的內部電子電路板314和315。接地層446的位置靠向與鍵盤106貼合的前活動蓋部分111(圖12)。這樣，接地層446位於插片式導體與殼體102內的電子電路之間。該接地層在無線電電話機本體殼體部分102內的射頻電路與導電的插片層542之間提供一個屏蔽層。這個接地的屏蔽層可以在閉合位置時限制住收發信機電路對插片式天線調諧的影響。這樣，在摺疊存放位置和伸展的主用位置時，插片式天線實質上具有相同的調諧特性。據此，在摺疊、存放的位置時，天線的工作穩定性得到明顯地改進。
實踐中，可以設想，撓性的介電層例如美國亞利桑那州Chan-dler市的Rogers公司生產的、市售的Duroid6010、將會得到應用。對於收發信機的工作頻率為800MHz而言，這種介電的半波長度要求約為5.92cm，四分之一波長需約為3cm。對於1500MHz的工作頻率，半波長需約3.2cm，四分之一波長需約1.6cm。如圖9和圖10所示，介電部件和接地部件的外框尺寸最好大於插片式導體。
權利要求
1.一種便攜無線電通信裝置(100)，其特徵在於，包括一個第一殼體部分(101)；射頻電路(415)，位於第一殼體部分內；第二殼體部分(103)，它能在第一殼體部分上轉動地被支持，以在伸展打開位置與摺疊位置之間運動，在打開位置時，該第二殼體部分從第一殼體部分向外伸出；一個天線組件(107)，位於第二殼體部分內，該天線組件包括一個天線導體(542)；一個撓性介電層(544)，上述的天線導體安裝在該撓性介電層上一個接地導體(446)，附著在該撓性介電層上，當第一和第二殼體部分處於摺疊位置時，該接地導體位於天線導體與射頻電路之間；一個饋線條帶(440)，耦合在天線導體與射頻電路之間。
2.權利要求1所述的便攜無線電通信裝置，其特徵在於，接地導體(446)是一個平面部體，其外周尺寸大於天線導體(542)的外周尺寸。
3.權利要求2所述的便攜無線電通信裝置，其特徵在於，撓性介電層(542)是高介電常數的材料。
4.權利要求3所述的便攜無線電通信裝置，其特徵在於，第二殼體部分是含有介電部分(111，112)的一個活蓋，而天線組件(107)夾在這兩個介電部分之間。
5.權利要求4中所述的便攜無線電通信裝置，其特徵在於，該殼體部分由一個鉸鏈組件(418)相連接，而饋線條帶包括一個通過鉸鏈組件延伸出來的撓性導體。
全文摘要
無線電通信裝置(100)包括設在第一殼體部分(101)內的射頻電路。第二殼體部分(103)在第一殼體上得到轉動地支持，以在伸展位置與摺疊位置之間運動；在打開位置時，該第二殼體部分從第一殼體部分向外伸出。一個天線組件(107)包括一個天線導體和一個撓性接地部件，當第一和第二殼體部分處於摺疊位置時，該接地部件位於天線導體與射頻電路之間。
文檔編號H01Q1/08GK1127458SQ95116278
公開日1996年7月24日 申請日期1995年9月14日 優先權日1994年9月15日
發明者路易斯·J·范納特, 戴維·C·湯姆森, 詹姆斯·P·菲利普斯 申請人:摩託羅拉公司