專利名稱：多位置插片天線及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信裝置的天線。
無線電通信裝置含有一個(gè)發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)，它們都連接到一個(gè)天線上，由該天線發(fā)射/或接收射頻信號(hào)。該通信裝置可以包括一個(gè)話筒，用以向發(fā)射機(jī)輸入音頻信號(hào)；和一個(gè)揚(yáng)聲器，用以將接收機(jī)接收的信號(hào)輸出去。這種無線電通信裝置的實(shí)例包括單向無線電話、雙向無線電話、無線電電話機(jī)、個(gè)人通信裝置以及各種其它的設(shè)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(shí)該通信裝置是可折疊的，以便于存放，在主用通信配置時(shí)天線拉伸出來以獲得最佳的通信性能。
對(duì)于無線電電話機(jī)和雙向無線電話機(jī)，通常希望這類裝置在備用方式期間具有很小的尺寸，以便于存放和攜帶。例如，用戶希望無線電電話機(jī)在備用方式時(shí)小得足以能存放在襯衫或夾克衫口袋內(nèi)。而在主用通信方式下，希望該通信裝置長得足以使揚(yáng)聲器鄰近用戶的耳朵、話筒靠近用戶的嘴，并使天線遠(yuǎn)離用戶身體。之所以希望將天線遠(yuǎn)離用身體是因?yàn)橛脩羯眢w是一個(gè)接地的平面，它會(huì)干擾射頻信號(hào)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(shí)可折疊、在主用通信時(shí)可伸展，以在一個(gè)便于存放的裝置中提供了一個(gè)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(shí)要提供一個(gè)高性能的天線。例如，無線電電話機(jī)在備用方式時(shí)要接收尋呼信號(hào)、電子郵件信號(hào)和呼叫提醒信號(hào)，這是眾所周知的。然而，在存放位置下，通信裝置本體(包括本體里的內(nèi)部電子電路)通常在天線無功近場區(qū)內(nèi)。在無功近場區(qū)內(nèi)的這個(gè)物體會(huì)降低天線的性能，這就有害于在備用方式下的接收信號(hào)。
據(jù)此，現(xiàn)在希望提供一種如下所述的天線系統(tǒng)，亦即在主用通信方式時(shí)通信裝置被伸展時(shí)和在備用操作方式下該通信裝置被折疊時(shí)訪該天線都具有高性能特性。


圖1示出說明一個(gè)被伸展開的無線電電話機(jī)其內(nèi)含有一個(gè)按照本發(fā)明的天線系統(tǒng)時(shí)的前向透視圖；圖2示出說明圖1的無線電電話機(jī)處于備用配置時(shí)被折疊后的前向透視圖；圖3示出說明了前殼體、射頻印刷電路板、邏輯印刷電路板和后殼體部分的頂視分解圖；圖4示出一個(gè)說明圖1所示的無線電電話機(jī)殼體內(nèi)側(cè)的局部視圖，并概略地示出了一個(gè)收發(fā)信機(jī)；圖5示出圖1的無線電電話機(jī)的一個(gè)活動(dòng)蓋的平面圖，圖中刪掉活動(dòng)蓋前向殼體部分，并示例一個(gè)第一天線；圖6示出活動(dòng)蓋天線的側(cè)視圖；圖7示出活動(dòng)蓋的一個(gè)頂視分解透視圖；圖8示出活動(dòng)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(gè)頂視圖11示出無線電電話機(jī)的活動(dòng)蓋天線處在打開位置時(shí)的側(cè)視圖；圖12示出沿圖11中12—12線所截取的平面內(nèi)活動(dòng)蓋的剖面圖。
無線電通信裝置的射頻電路位于第一殼體部分內(nèi)。第二殼體部分在第一殼體部分上可移動(dòng)地得到支持，以在伸展打開位置與折疊位置之間運(yùn)動(dòng)，在伸展打開位置時(shí)第二殼體部分從第一殼體部分向外伸出來。天線組件位于第二殼體部分內(nèi)，該天線組件包括一個(gè)天線導(dǎo)體和一個(gè)接地部件。當(dāng)?shù)谝缓偷诙んw部分處于折疊位置時(shí)，該接地部件位于天線導(dǎo)體與射頻電路之間。
本發(fā)明的天線系統(tǒng)示于圖1所示的無線電電話機(jī)100中，該無線電電話機(jī)包括一個(gè)活動(dòng)蓋103，從中可以看出本發(fā)明是特別有益的。然而，本發(fā)明也可以有益地用于其它通信裝置中，例如單向和雙向無線電設(shè)備、或使用一付天線的其它通信裝置。據(jù)此，這里所使用的“裝置”一詞是指所有的這種設(shè)備和它們等同的設(shè)備。
圖1示出一個(gè)無線電電話機(jī)100，它包括一個(gè)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(shí)施例中，第一殼體部分101是無線電電話機(jī)本體，第二殼體部分103是一個(gè)活動(dòng)蓋，與該本體按照樞軸方式相連接。活動(dòng)蓋殼體部分103可在兩種位置間運(yùn)動(dòng)，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所示的折疊或閉合位置之間運(yùn)動(dòng)。
無線電電話機(jī)本體101包括一個(gè)后主殼體部分104和一個(gè)前主殼體部分105，這兩個(gè)主殼體互連，以限定一個(gè)內(nèi)部體積，其內(nèi)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(guān)的鍵鈕109(只是其中一些被編號(hào)碼)。鍵鈕109可由手動(dòng)接入，以有選擇性地閉合波動(dòng)(POPPLE)開關(guān)322(只是其中一些被編號(hào)鍵)。所示例的活動(dòng)蓋殼體部分103在閉合時(shí)至少會(huì)覆蓋住一部分鍵盤座106。該活動(dòng)蓋殼體部分可以長一些，以覆蓋住全部鍵鈕。由此，在該活動(dòng)蓋閉合時(shí)可防止觸動(dòng)任一個(gè)鍵鈕109。此外，當(dāng)活動(dòng)蓋殼體部分閉合時(shí)，可使電話機(jī)處于備用方式。
活動(dòng)蓋殼體部分103有一個(gè)天線107，下文將該天線稱為“活動(dòng)蓋天線”。該活動(dòng)蓋天線位置于前活動(dòng)蓋殼體111(圖7和圖8)與后活動(dòng)蓋殼體112(圖7和圖8)之間，在圖1中用虛線示明。前活動(dòng)蓋殼體111和后活動(dòng)蓋殼體112通常是平面部件。后活動(dòng)蓋殼體112含有一個(gè)凹槽439，用以容納天線107和前殼體部分111?；顒?dòng)蓋殼體部分由合適的絕緣材料來制造，諸如有機(jī)聚合物?；顒?dòng)蓋天線107夾在這些部件之間。當(dāng)活動(dòng)蓋103打開時(shí)，活動(dòng)蓋天線107如圖1所示處于伸展位置。當(dāng)活動(dòng)蓋103閉合時(shí)，活動(dòng)蓋天線107如圖2所示處于折疊或回收位置。
圖4中概略地示出收發(fā)信機(jī)電路415，它安裝在射頻印刷電路板315(圖3)上。該收發(fā)信機(jī)電路可以利用任一種合適的常規(guī)的收發(fā)信機(jī)來實(shí)施。收發(fā)信機(jī)電路415利用常規(guī)的方法例如將印刷電路板315組裝入前殼體部分105內(nèi)來放在第一殼體部分101內(nèi)。收發(fā)信機(jī)電路415連接到一個(gè)彈性(elastomerk)連接頭319或其它裝置上，再連接到一個(gè)撓性導(dǎo)體320上。該撓性導(dǎo)體320延伸到一個(gè)鉸鏈組件418內(nèi)，鉸鏈組件418包括一個(gè)關(guān)節(jié)419。
如圖5所示，鉸鏈組體418還包括一個(gè)關(guān)節(jié)420，它位于活動(dòng)蓋殼體部分103上，與關(guān)節(jié)419嚙合。當(dāng)活蓋103連接到本體102上時(shí)，撓性導(dǎo)體(或傳送節(jié))320通過鉸鏈組件318連接到活動(dòng)蓋天線107上。在活動(dòng)蓋天線107與收發(fā)信機(jī)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(jié)構(gòu)，例如Tanya Rush等人1993年11月8日提交的美國專利申請(qǐng)(序列號(hào)08/148718)中公開的一種鉸鏈，該公布物在這里作為參考文件。
活動(dòng)蓋天線107是一種插片式天線。參照?qǐng)D6、圖9和圖10予以說明。該天線包括一個(gè)插片式導(dǎo)體542、介電層544和接地層446。插片式導(dǎo)體542是微帶式插片，如圖9所示是一個(gè)半波長的、通常是在絕緣層544上涂敷的一層薄膜的矩形導(dǎo)體。另一種可替代的方案是，插片式導(dǎo)體542可以是四分之一波長的導(dǎo)體，由離饋線440遠(yuǎn)端的邊緣經(jīng)導(dǎo)電連接體550連接到接地層446上。在本領(lǐng)域技術(shù)人員承識(shí)，插片式導(dǎo)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(dǎo)體可以由任何合適的導(dǎo)電材料制成，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(tài)的材料或用粘結(jié)劑固定固態(tài)的材料，以使所述的導(dǎo)電材料敷在介電材料上形成一個(gè)薄層。該插片式導(dǎo)體經(jīng)由饋線導(dǎo)體440、傳送帶320機(jī)連接頭319連接到收發(fā)信機(jī)電路415上。饋線導(dǎo)體440利用任何合適的方法連接到插片式導(dǎo)體542上，諸如用焊接法、利用條帶將兩個(gè)導(dǎo)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(shù)的材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，作于介電層的材料的介電常數(shù)越大，插片式導(dǎo)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(qiáng)度的材料，當(dāng)設(shè)備跌落時(shí)或是受到不當(dāng)操作時(shí)，它能經(jīng)得住施加在該設(shè)備上的力。據(jù)此，Dnroid6010是一種可取的介電材料，其介電常數(shù)為10，如果無線電電話機(jī)100跌落到地，該材料不會(huì)破裂。也可以采用具有較高介電常數(shù)的陶瓷來代替Dnroid6010。
接地層446可以用任何合適的導(dǎo)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(dǎo)體441、撓性帶420和導(dǎo)體338連接到地。接地導(dǎo)體338連接到地電路，它包括一個(gè)涂敷在無線電電話機(jī)殼體105內(nèi)部的金屬層。導(dǎo)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(gè)導(dǎo)體用條帶直接在接觸點(diǎn)上接觸，或其它合適的方法。
為了組裝該活動(dòng)蓋，將接地層446面向上，將活動(dòng)蓋天線107插入凹槽439(圖7)中。按照這樣的方位，插片式導(dǎo)體542面向下，在后活動(dòng)蓋殼體部分112內(nèi)與內(nèi)表面760貼合。然后，將前活動(dòng)蓋殼體部分111放在凹槽439內(nèi)在插片式天線107之上。前殼體和后殼體可利用合適的粘結(jié)劑、鉤扣或其它方式來固定。
撓性帶440和441從活動(dòng)蓋殼體部分向外延伸。這兩個(gè)導(dǎo)體匯入撓性帶320中。撓性帶320插入，以通過鉸鏈418延伸，并進(jìn)入本體殼體部分105中。撓性帶中的這兩個(gè)導(dǎo)體是分離的，以便連接到接地導(dǎo)體338和收發(fā)信機(jī)電路415上。
運(yùn)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位于活動(dòng)蓋內(nèi)，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(dǎo)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位于插片式導(dǎo)體與用戶之間，在用戶與插片式導(dǎo)體之間起到一個(gè)屏蔽層的作用。在主用通信位置時(shí)，用戶的身體不會(huì)干擾插片式導(dǎo)體542的調(diào)諧。
在圖2所示的閉合位置時(shí)，后殼體部分112的正面離開無線電電話機(jī)本體102的內(nèi)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(dòng)蓋部分111(圖12)。這樣，接地層446位于插片式導(dǎo)體與殼體102內(nèi)的電子電路之間。該接地層在無線電電話機(jī)本體殼體部分102內(nèi)的射頻電路與導(dǎo)電的插片層542之間提供一個(gè)屏蔽層。這個(gè)接地的屏蔽層可以在閉合位置時(shí)限制住收發(fā)信機(jī)電路對(duì)插片式天線調(diào)諧的影響。這樣，在折疊存放位置和伸展的主用位置時(shí)，插片式天線實(shí)質(zhì)上具有相同的調(diào)諧特性。據(jù)此，在折疊、存放的位置時(shí)，天線的工作穩(wěn)定性得到明顯地改進(jìn)。
實(shí)踐中，可以設(shè)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(chǎn)的、市售的Duroid6010、將會(huì)得到應(yīng)用。對(duì)于收發(fā)信機(jī)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(duì)于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于插片式導(dǎo)體。
權(quán)利要求
1.一種便攜無線電通信裝置(100)，其特征在于，包括一個(gè)第一殼體部分(101)；射頻電路(415)，位于第一殼體部分內(nèi)；第二殼體部分(103)，它能在第一殼體部分上轉(zhuǎn)動(dòng)地被支持，以在伸展打開位置與折疊位置之間運(yùn)動(dòng)，在打開位置時(shí)，該第二殼體部分從第一殼體部分向外伸出；一個(gè)天線組件(107)，位于第二殼體部分內(nèi)，該天線組件包括一個(gè)天線導(dǎo)體(542)；一個(gè)撓性介電層(544)，上述的天線導(dǎo)體安裝在該撓性介電層上一個(gè)接地導(dǎo)體(446)，附著在該撓性介電層上，當(dāng)?shù)谝缓偷诙んw部分處于折疊位置時(shí)，該接地導(dǎo)體位于天線導(dǎo)體與射頻電路之間；一個(gè)饋線條帶(440)，耦合在天線導(dǎo)體與射頻電路之間。
2.權(quán)利要求1所述的便攜無線電通信裝置，其特征在于，接地導(dǎo)體(446)是一個(gè)平面部體，其外周尺寸大于天線導(dǎo)體(542)的外周尺寸。
3.權(quán)利要求2所述的便攜無線電通信裝置，其特征在于，撓性介電層(542)是高介電常數(shù)的材料。
4.權(quán)利要求3所述的便攜無線電通信裝置，其特征在于，第二殼體部分是含有介電部分(111，112)的一個(gè)活蓋，而天線組件(107)夾在這兩個(gè)介電部分之間。
5.權(quán)利要求4中所述的便攜無線電通信裝置，其特征在于，該殼體部分由一個(gè)鉸鏈組件(418)相連接，而饋線條帶包括一個(gè)通過鉸鏈組件延伸出來的撓性導(dǎo)體。
全文摘要
無線電通信裝置(100)包括設(shè)在第一殼體部分(101)內(nèi)的射頻電路。第二殼體部分(103)在第一殼體上得到轉(zhuǎn)動(dòng)地支持，以在伸展位置與折疊位置之間運(yùn)動(dòng)；在打開位置時(shí)，該第二殼體部分從第一殼體部分向外伸出。一個(gè)天線組件(107)包括一個(gè)天線導(dǎo)體和一個(gè)撓性接地部件，當(dāng)?shù)谝缓偷诙んw部分處于折疊位置時(shí)，該接地部件位于天線導(dǎo)體與射頻電路之間。
文檔編號(hào)H01Q1/08GK1127458SQ95116278
公開日1996年7月24日 申請(qǐng)日期1995年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月15日
發(fā)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(qǐng)人:摩托羅拉公司