專利名稱：天線以及使用該天線的無線電設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適于便攜式設備(例如，便攜式電話裝置)用于發(fā)射和接收無線電信號的一種天線，和使用同樣天線的收音機(調(diào)幅和調(diào)頻)以及電視設備，特別是用于發(fā)射和接收兩個或更多頻段的無線電信號的小尺寸天線，以及使用同樣的小尺寸天線的無線電設備。
一般地，作為用于無線電設備例如便攜式電話的天線，都使用如圖24所示的棒狀天線32。當不使用時，天線32能夠被插入無線電設備31的機殼內(nèi)，而使用時則可被伸出。進一步地，棒狀天線32被做成這樣的形式，即其長度與被發(fā)射和接收信號波長約1/4或1/2一致。因此，當被發(fā)射和接收的無線電頻段被確定時，棒狀天線的長度就被明確地確定了。結果是，當發(fā)射和接收低頻信號時，天線的長度不可避免地被加長了。為縮短棒狀天線外部的尺寸，到目前為止采用了各種方法，比如一種天線導線(例如，鋼琴線)被繞成線圈形狀并且外層圓周上覆蓋了一層樹脂。
另一方面，對于用于便攜式設備的天線，到目前為止，采用了各種方法來避免在攜帶時長天線成為障礙。例如，當不用時，天線以這樣的方式被插入便攜式設備，即天線的一部分保持暴露在機殼外只接收呼叫信號，或者只用于接收呼叫信號的另一個天線附加在機殼上，并且全部天線只在通信期間從機殼向外伸出以提高靈敏度。這里，在只接收呼叫信號的天線和只在通信期間伸出的另一個天線兩者都使用的情況下，共有兩種類型。一種是頂部線圈類型，其呼叫信號接收天線被裝在通信天線的末端，另一種類型是底部線圈類型，即使在通信天線被伸出使用時，其呼叫信號接收天線仍然保留在無線電設備機殼內(nèi)部。
總之，呼叫信號接收天線自身必須足夠長以滿足被發(fā)射和接收信號波長的約1/4或1/2的長度，另外還必須足夠短以免妨礙攜帶。因此，為了縮短天線外部的長度，一般呼叫信號接收天線被繞成線圈形狀。更進一步地，在通信天線的情況下，當被發(fā)射和接收的信號頻段較低時，由于天線長度的增加以及由此帶來的攜帶不便，通信天線常常被繞成線圈形狀來縮短長度。
如上所述，在把天線繞成線圈形狀來縮短天線外部長度的情況下，當線圈的間隙很大時，雖然就線圈天線單元之間電氣關系而論沒有問題，但線圈長度不能被縮到足夠短。另一方面，當線圈的間隙變短(線圈被繞密)，雖然線圈長度可被縮短，但由于與天線縱向方向垂直的電流分量增加，考慮極化波平面的關系，天線的輻射電阻被減小。在這種情況下，存在一個問題，即使匹配電路附加在天線上，天線的特性也變壞。
進一步地，當天線的長度是被發(fā)射和接收信號波長的約1/4時，由于此天線可以起到另一個頻段比它的頻段高三倍的約3/4波長天線的作用，此種天線與約1/4波長天線以同一方式工作。因此，通過使用同一個天線可以發(fā)射和接收比這個天線的頻段高奇數(shù)倍(如3倍，5倍等等)的頻段。另一方面，在比此天線的頻段高2倍的頻段的情況下，由于天線長度約是1/2波長，只要一種特殊的1/2波長匹配電路沒接到天線饋入端，這個天線不會起到天線的作用。也就是說，使用同一個天線不能發(fā)射和接收偶數(shù)倍(如2倍，4倍等等)頻段或接近這些頻段的信號。然而，實際上，例如就歐洲的便攜式電話裝置來說，由于900MHz的頻段被GSM(集團專用移動電話)(相當于日本系統(tǒng)的PDC(個人數(shù)字蜂窩))使用，以及1800MHz的頻段被DCS(蜂窩數(shù)字系統(tǒng))(相當于日本系統(tǒng)的PHS(個人手持電話系統(tǒng)))使用，最好是通過只使用一個天線發(fā)射和接收多種頻段的無線電信號。然而，傳統(tǒng)的方式一般地為了發(fā)射和接收這兩個頻段的無線電信號，到目前為止需要提供兩種不同的天線，或者使用一個天線，而另一個天線通過陷波電路連接到高頻段天線的末端，以這種方式使得整個天線的長度可匹配低頻段天線。
考慮到這些問題，本發(fā)明的目標是提供一個天線，實現(xiàn)一個滿足便攜式設備的，用于發(fā)射和接收無線電信號需要的小尺寸天線，不會破壞天線特性，不用任何附屬的特殊匹配電路。
進一步地，本發(fā)明的另一個目標是提供一個天線，可發(fā)射和接收兩個或更多頻段的無線電信號，比如通過使用單一天線，高于低頻段偶數(shù)倍(而不是奇數(shù)倍)頻段的無線電信號和低頻段信號一起被發(fā)射和接收。
進一步地，本發(fā)明還有另一個目標，是提供一個天線，能夠達到上述目標，除此之外還以下述方式適用于便攜式設備，即在通信時天線的一部分可從機殼伸出，而在等待時天線可收回機殼內(nèi)。
進一步地，本發(fā)明還有另一個目標，是提供一個無線電設備，它使用可發(fā)射和接收兩個或更多頻段的無線電信號的小尺寸天線的。
進一步地，本發(fā)明還有另一個目標，是提供一個天線，實現(xiàn)一個滿足用于發(fā)射和接收無線電信號的便攜式設備的小尺寸天線，并且可以通過外部尺寸被減少的第一天線部分接收呼叫信號，以及從機殼伸出的第二天線部分以高靈敏度接收通信信號。
進一步地，本發(fā)明的另一個目標，是提供一個天線，通過使用單一天線可將高于低頻段偶數(shù)倍(而不是奇數(shù)倍)頻段的無線電信號和低頻段信號一起發(fā)射和接收，比如在低頻段和比它高2倍的頻段的無線電信號情況下使用同一個天線。
進一步地，本發(fā)明還有另一個目標，是提供一個天線，即使當?shù)诙炀€被伸出用于通信時，整個天線的長度也可縮短，并且第二天線從機殼拉出和收回很容易。
進一步地，本發(fā)明還有另一個目標，是提供一個天線，從機殼拉出和收回很容易，同時天線在收回和拉出狀態(tài)下都很可靠地固定。
進一步地，本發(fā)明還有另一個目標，是提供一個天線，特別適合用于便攜式電話裝置，它帶有用于接收呼叫信號的第一天線部分和在通信期間伸出并與第一天線部分電氣耦合的第二天線部分，并且在天線收回和伸出狀態(tài)下都可靠地固定在機殼上。
進一步地，本發(fā)明的另一個目標是提供一個使用不妨礙攜帶的天線的便攜式設備。
為達到第一個目標，發(fā)明者一直在研究如何獲得適合于便攜式無線電設備(例如，攜帶時可收起)的小尺寸天線，當收回時可接收呼叫信號，當伸出時可接收包括比低頻段高偶數(shù)倍的高頻段的兩個或更多頻段的無線電信號，并且不用提供任何特殊的匹配電路，不會破壞天線特性。研究的結果是，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)了以下事實當天線單元被折返6次或6次以下以致大概在平行于天線縱向方向延伸時，由于天線單元的電氣長度對第一頻段(如900MHz)來說變化不大，天線可作為第一頻段的約1/4波長天線使用(正如以前的設計)。然而，對高于第一頻段2倍的第二頻段(如1800MHz)來說，由于天線單元的電氣長度變化很大，天線可作為第二頻段的約3/4波長天線使用。換句話說，通過調(diào)節(jié)兩個相鄰的天線單元的折轉次數(shù)和間隙，發(fā)射和接收兩個或更多頻段(不是高于第一頻段奇數(shù)倍的頻段)是可能的。
因此，本發(fā)明的特點在于，由一個長導體構成的天線單元由至少一個折返部分組成，它被安置在大致平行于天線單元縱向方向上。
這里，“大致平行于縱向方向”意味著相鄰的天線單元被定位在這樣的位置關系，以使它們電容性和/或者是電感性耦合，而不是“位置關系上的完全平行”。進一步，“縱向方向”意味著電磁波沿導體傳播的方向。
縱向方向的天線單元的物理長度被確定為使其大致與第一頻段諧振的長度，而由至少一個折返部分組成的形式，使之在與相鄰天線單元電氣耦合的基礎上，大致與高于第一頻段兩倍的第二頻段諧振。因此，有可能通過使用單一天線，發(fā)射和接收偶數(shù)倍關系的多頻段(例如，在900MHz和1800MHz便攜式電話裝置的情況下)的無線電信號。
這里，“大致與第一頻段諧振的長度”意味著第一頻段的信號可以按通常耦合程度被發(fā)射和接收，不會造成很大的衰減。事實上，“這個長度”意味著，考慮了用嘗試法得到的機殼(天線與之相連)和在天線上的各種金屬固定裝置的電阻分量和電感分量的影響，精細地調(diào)整為第一頻段的約1/4或1/2波長所獲得的長度。
這里，當長導體是一個帶狀體時，天線可以簡單地用模壓或蝕刻制成的薄片通過淀積或蒸發(fā)來制成。帶狀體可被放置于圓柱骨架的外層圓周上或者做在發(fā)射和接收電路印刷電路板的末端。在這種情況下簡單地獲得了一個小尺寸天線。
進一步地，當由折返部分組成的天線單元以該天線單元的縱向方向為中心軸，并通過保持與相鄰天線單元的耦合繞成線圈形狀時，就可以使有折返部分而縮短的天線進一步縮短。
進一步地，更可取的是長導體制作成鋸齒形并且由折返部分以下述形式組成，即鋸齒部分是相互鄰接的，因為天線可以進一步縮短。
進一步地，更可取的是縱向方向長導體的長度被定為相當于第一頻段的大致1/4波長，因為天線可被進一步縮短，另外天線可以起到多頻段天線的作用，除了發(fā)送和接收比最低頻段高奇數(shù)倍的頻段以外，還可發(fā)射和接收除高于最低頻段奇數(shù)倍頻段以外的高于最低頻段偶數(shù)倍(如2倍)的頻段的信號。
這里，“大致1/4波長”意味著由折返部分組成的天線可諧振于頻段的約1/4波長。然而，實際上，電氣長度減小到不足頻段的1/4波長。即使如此，由于天線單元之間的電容的存在，天線仍然可諧振于頻段的約1/4波長。
這里，第一天線部分的另一個末端和第二天線部分的一個末端，被以電容性和/或電感性電氣耦合，兩個天線單元之間沒有直接接觸。在這種情況下，由于兩者之間不需要接觸片，該結構從機械的觀點看是穩(wěn)定的。
并且，第一天線部分是如同根據(jù)本發(fā)明的天線的由折返部分組成的第一天線單元，第一天線單元由放置在用電氣絕緣物質做成的圓柱骨架外部圓周上的導電帶狀體制成時，可以獲得適于便攜式無線電設備使用的多頻段小尺寸天線。
這里，用于電氣連接第一和第二天線部分的實際結構是，第一天線單元的一個末端(低端)被電氣連接到放置在第一天線部分的低端部分用于固定饋線的金屬固定裝置上；并且第一天線單元的另一端(高端)制成有一個凸出部分，它通過一個骨架側壁上的通孔沿徑向向內(nèi)指向軸心；并且第一和第二天線部分是通過該凸出部分與固定在第二天線部分低端的金屬阻擋塊(stopper)凹槽契合，與第二天線單元電氣連接的。
這里，第一天線部分和第二天線部分相互電氣連接，或相互以電容性和/或電感性連接，兩者之間沒有直接接觸或相互電氣解耦。
進一步地，為達到第二個目標，根據(jù)本發(fā)明的天線的特征是由折返部分組成的第一天線部分，它們沿天線軸向方向，因而縮短了外部尺寸，它還發(fā)射和接收一個頻段和高于該頻段偶數(shù)倍(2倍)的頻段的信號；并且，一個在通信時從機殼伸出提高靈敏度的第二天線部分；不會降低靈敏度的，用于耦合第一和第二天線部分的裝置；或者利用第二天線部分發(fā)射和接收兩個或更多成偶數(shù)倍關系頻段的信號的裝置。
這就是說，根據(jù)本發(fā)明的天線包括一個第一天線部分，它帶有一個天線單元，由一個長導體制成并至少帶一個折返部分，折返部分設置得大致平行于天線單元的縱向方向，第一天線部分被制成為這種形式，即整個電氣長度大致是第一頻段的1/4波長而大致是第二頻段的3/4波長；第二天線部分從機殼伸出時有一個末端與第一天線部分電氣連接，第二天線部分由第一天線單元和第二天線單元組成，其中第一天線單元被制成電氣長度大致為第二頻段的1/2波長，第二天線單元與第一天線單元電氣連接并被制成與第一天線單元加在一起的全部電氣長度大致為第一頻段的1/2波長。
這里，“大致平行于”意味著相鄰的天線單元可被定位在這樣的位置關系，使得耦合是電容性的和/或者是電感性的，并不意味著“完全平行”。而“縱向方向”指的是電磁波沿導體傳播的方向。
進一步，“大致1/4波長電氣長度”意味著這樣一個長度，即由一個折返部分組成的天線可諧振于頻段的約1/4波長附近，這個長度在考慮了用嘗試法得到的機殼(天線與之相連)和在天線上的各種金屬固定裝置的電阻分量和電感分量的影響而被精細地調(diào)整。實際上，天線的電氣長度被定為不足頻段的1/4波長。然而，在這種情況下，由于天線單元之間的電容的存在，天線仍然可諧振于頻段的約1/4波長附近?！按笾?/4波長”和“大致1/2波長”意味著同樣的意義。并且，電氣連接意味著兩個導體間直接接觸以及兩個導體以電容性和/或電感性耦合。
進一步，第一天線單元和第二天線單元在第二頻段通過并聯(lián)諧振陷波器相互連接。因此，通過陷波器的第二天線單元在第二頻段上不起電氣作用，但在第一頻段與第一天線單元和起來起到第一頻段的1/2波長的作用。并且，由于陷波器在第一頻段不起作用，天線能夠以高靈敏度發(fā)射和接收兩個頻段的信號。
進一步，第一天線單元和第二天線單元通過對第二頻段移相180°的移相器連接。因此，由于兩個天線單元相互都是同相的；也就是，由于兩個1/2波長天線單元串接，則可以顯著提高天線靈敏度。
進一步，第一天線部分在位于離饋線部分一邊的末端部分大約第二頻段1/4波長的電氣長度的位置上，由一個耦合折返部分組成，并第二天線部分被安排為使得它與耦合折返部分和第一天線部分的另一個末端的耦合都是電容性的和/或電感性的。在這種情況下，第一和第二天線部分被連接成電氣上對第一和第二頻段都是高效的。
本發(fā)明天線的一個實施例中，當伸出時，被做成一個頻段大致1/2波長的電氣長度的第二天線部分被電氣連接到第一天線部分，第一天線部分被做成整個電氣長度為一個頻段的大致3/4波長的電氣長度；并且第一天線部分制成下述方式，即一個符合頻段的大致2/4波長的電氣長度的部分，可以起到用于相互抵消電場的移相器的作用。在這個實施例中，即使第一和第二天線部分電氣上直接連接在一起，由于頻段的2/4波長的電氣長度部分起到移相器的作用，第一天線部分的約1/4波長的電氣長度部分與第二天線部分的約1/2波長的電氣長度部分同相，故獲得了高靈敏度的天線。
進一步，根據(jù)本發(fā)明的天線的另一個實施例中，天線包括一個帶有一個天線單元的第一天線部分，天線單元由一個長導體制成并至少由一個折返部分組成，折返部分可調(diào)整為與天線單元縱向方向大致平行；一個當從機殼伸出時有一個末端與第一天線部分電氣連接的第二天線部分，第二天線部分是帶有一個電感元件和一個電容元件并與第一天線部分電容性和/或電感性耦合的串聯(lián)諧振電路。在這種情況下，第二天線部分的尺寸可被顯著減小，使得第二天線部分可以容易地通過一個按鈕伸出或收回。
進一步，更可取的是，第一天線部分由折返部分組成，折返部分用于分別發(fā)射和接收第一和第二頻段；第二天線部分由一個串聯(lián)諧振于第一頻段的第一串聯(lián)諧振電路和一個串聯(lián)諧振于第二頻段的第二串聯(lián)諧振電路組成；并且第一和第二串聯(lián)諧振電路相互以電容性和/或電感性耦合。在這種情況下，通過使用一個短天線，可發(fā)射和接收兩個或更多頻段的無線電信號。
為達到第三個目標，由折返部分組成的天線被進一步改進。也就是，天線被做成由折返部分組成，使其能夠發(fā)射和接收偶數(shù)倍關系的兩個頻段的無線電信號時，是由于天線起到一個諧振于2倍高頻段的大約3/4波長的天線的作用，在第二頻段2/4波長的電氣長度部分電流分布在數(shù)值上變?yōu)橄嗤较蛏献優(yōu)橄喾?，使得電流分布相互抵消，從而降低天線的靈敏度。進一步，在通信期間當?shù)诙炀€部分從機殼伸出與第一天線部分連接時，第一天線部分的電氣長度是2倍高于第一頻段的第二頻段的大約3/4波長的長度。因此，當?shù)诙炀€部分被制成頻段的大約1/2波長的電氣長度時，由于第二天線部分與第一天線部分上大約2/4波長的電氣長度反相，靈敏度被降低。
為解決這個問題，根據(jù)本發(fā)明的天線由這些組成一個天線單元，它由一個長導體構成并至少由一個折返部分組成，可大致平行于天線單元的縱向方向，其電氣長度是被發(fā)射和接收信號頻段的大致3/4波長；并且從天線單元一側的一個末端開始到相對的饋線一側頻段的大致1/4波長的電氣長度，至少有一半被做成一個可伸出的天線段，伸出的方向與大致平行的天線單元是不平行的。結果是，可以消除在電流分布為數(shù)值上相同而方向上相反的天線單元部分，使得電流分布相互不會抵消。
進一步，更可取的是，在非平行方向上可伸出的至少大致1/4波長部分的電氣長度，至少一半可按下述方式被伸出，即沿著大致平行制成的天線單元，重復做成小彎曲形狀部分。在這種情況下，由于小彎曲形狀部分使電流分量被相互抵消，并且因此天線單元的2/4波長部分的一部分可被去掉，不用去掉其它1/4波長部分，靈敏度可以被進一步提高。在這個結構中，由于彎曲形狀部分可以在與平行放置的天線單元情況大致相同的方向上伸出，天線空間可被減少，并且進一步地，與第二天線部分的連接可被簡化。
進一步，根據(jù)本發(fā)明的天線的另一個實施例中，天線包括一個天線單元，由一個長導體制成，并且至少由一個折返部分組成，折返部分被安置為大致平行于天線單元的縱向方向，電氣長度大致是第一頻段的1/4波長；一個耦合折返部分，使它在離天線單元的饋線部分一側大致第二頻段1/4波長的電氣長度的位置上，與第二天線部分電容性地和/或電感性地耦合。結果是，當與第二天線連接時，第一天線部分在第二頻段被耦合于耦合折返部分，由于第一天線部分的2/4波長的電氣長度部分可被忽略，能夠防止由于第一天線部分的2/4波長的電氣長度部分與第二天線部分的1/2波長的電氣長度部分抵消造成的靈敏度減小。
進一步，根據(jù)本發(fā)明的天線的另一個實施例中，天線包括一個如權利要求(25)定義的第一天線部分，由放置在圓柱絕緣體的外部圓周部分上的天線單元制成；一個第二天線部分，當沿絕緣體的內(nèi)部圓周部分滑動(slidably)移動向外伸出時電容性和/或電感性耦合于第一天線部分；第一天線部分的天線單元的末端部分被制成以下述方式處于比耦合折返部分遠離第二天線部分的位置，即在第一天線部分的天線單元的與饋線部分相對的末端，第二天線部分可被容易地在第二頻段耦合于第一天線部分的耦合折返部分。因此，第一和第二天線部分之間的耦合在第二頻段可以在第一天線部分的耦合折返部分進一步加強，并在第一頻段通過1/4波形的諧振使第一天線部分的末端部分進一步簡化。
進一步，根據(jù)本發(fā)明的天線的一個實施例，天線包括一個末端固定在金屬固定裝置上的圓柱核芯；在核芯的另一個末端與核芯同軸放置的一個環(huán)狀彈簧；覆蓋核芯及環(huán)狀彈簧的一個外罩，外罩制成有連通核芯中心孔的通孔；和一個由一個大直徑頂部部分及其兩端都有的連接部分組成的棒狀天線組件，滑動安裝于核芯的中心孔；棒狀天線組件內(nèi)的嚙合環(huán)狀彈簧的凹槽分別制作在棒狀天線組件的頂部部分和連接部分。結果是，當天線組件伸出和收回時，沒有裂縫的核芯總是可以與帶有恒定內(nèi)部直徑的棒狀天線組件的大直徑部分滑動接觸，并且環(huán)狀彈簧與制作在棒狀天線組件的大直徑部分的凹槽銜接。這里，由于環(huán)狀彈簧是一個被核芯和外罩所支撐的獨立的彈簧組件，棒狀天線單元可以被環(huán)狀彈簧的足夠大的彈力固定。
進一步，更可取的是，一個其外部直徑大于圓柱核芯的孔的內(nèi)部直徑的分裂型的阻擋塊，可被滑動移動的棒狀天線的連接部分穿過，安裝在棒狀天線組件的連接部分的一個末端。在此結構中，由于在棒狀天線組件插入外罩、環(huán)狀彈簧和核芯之后，阻擋塊可以附著在棒狀天線組件上，能夠防止在核芯中通過阻擋塊形成裂縫或增加核芯的內(nèi)部直徑，所以獲得了一個可靠的棒狀天線組件插銷結構。
進一步，更可取的是，圓柱核芯由電氣絕緣物質制成，并且第一天線部分由放置在核芯的外部圓周上的天線單元制成。結果是，通過較少的部件數(shù)目，在簡單的結構中，當棒狀天線組件被伸出和收回時，利用可靠的插銷結構，能夠獲得一個適于便攜式電話裝置的天線，使得第一天線部分用于只接收呼叫信號，而在通信期間第二天線部分伸出，兩者都被使用。
進一步，本發(fā)明提供一個無線電設備，包括一個置于機殼內(nèi)的高頻電路板；一個由天線單元組成的天線，天線單元由一個長導體制成，并且天線由至少一個折返部分組成，折返部分可調(diào)整為與天線單元縱向方向大致平行，天線提供給高頻電路板。
進一步，本發(fā)明提供一個無線電設備，包括一個置于機殼內(nèi)的高頻電路板；一個由一個長導體制成的天線單元，并且由至少一個折返部分組成，折返部分可調(diào)整為與天線單元縱向方向大致平行，電氣長度是被發(fā)射和接收的信號頻段的大致3/4波長；并且從天線單元的一個末端部分到相對的饋線部分一側的頻段的大致1/4波長的電氣長度，至少有一半被做成一個可伸出的天線段，它伸出的方向與大致平行制成的天線單元是不平行的，天線提供給高頻電路板。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明由折返部分組成的天線的第一(基本)實施例的圖表；圖2a，2b和2c是顯示圖1中所示天線的第一實施例的3個改進形式的圖表；圖3a和3b是圖1所示的天線實際的實施例的局部截面圖，其中圖3a顯示了圖1所示的一個第一天線部分連接到從機殼伸出用于通信的第二天線部分，3b顯示了圖1所示的一個第一天線部分與收回到機殼用于等待呼叫信號的第二天線部分斷開；圖4a是圖3a所示骨架的投影圖；圖4b是圖3a所示第一天線部分的投影圖；圖4c是圖4b所示第一天線部分的原理開發(fā)圖；圖5a是一個顯示第一和第二天線部分之間的電氣長度關系的圖表，在900MHz頻段下當?shù)诙炀€部分伸出時獲得；圖5b是一個顯示第一和第二天線部分之間的電氣長度關系的圖表，在1800MHz頻段下當?shù)诙炀€部分伸出時獲得；圖5c是一個顯示第一和第二天線部分之間的電氣長度關系的圖表，在900MHz頻段下當?shù)诙炀€部分收回時獲得；圖5d是一個顯示第一和第二天線部分之間的電氣長度關系的圖表，在1800MHz頻段下當?shù)诙炀€部分收回時獲得；圖6a，6b和6c是顯示圖1中所示天線的另一個改進形式(頂部線圈型)的圖表，其中圖6a顯示第一和第二天線部分之間直接連接的情況；圖6b顯示第一和第二天線部分之間以電容性和/或電感性電氣耦合的情況；圖6c顯示第一和第二天線部分之間被絕緣物質電氣斷開的情況；圖7a和7b是顯示根據(jù)本發(fā)明天線的第二實施例的圖表，第二天線部分由第一和第二天線單元組成并通過一個阻抗元件相互耦合，其中圖7a顯示了理論上的結構和第一及第二天線部分之間的電氣長度關系；圖7b是一個示意圖，顯示了當?shù)诙炀€部分的第一和第二天線單元的整個電氣長度是第二(高)頻段的一個(λH)波長時獲得的電流分布，使得在第二頻段就整體而論相互電流反相并且相互抵消；圖8a是一個電路圖，顯示了一個由電容和電感組成的阻抗元件(陷波電路)并連接在第二天線部分的第一和第二天線單元之間；圖8b是一個截面圖，顯示了通過將一個導體繞在一個絕緣物質獲得的同樣的陷波器；圖9a是一個電路圖，顯示了一個由電容和電感組成的阻抗元件(移相器)并連接在第二天線部分的第一和第二天線單元之間；圖9b是一個圖表，顯示了移相器的電流分布；圖10a和10b是顯示第一和第二天線部分之間各種的耦合方式的圖表，其中圖10a顯示了第一和第二天線部分相互電感性和電容性的耦合的情況，圖10b顯示了第一和第二天線部分相互直接連接的情況；圖10c是一個圖表，顯示了圖10b中第一和第二天線部分的電流分布；圖10d是一個圖表，顯示了圖10b中第一和第二天線部分的電流分布；圖10e是一個圖表，顯示了圖10b中第一天線部分的電流分布；圖11a、11b、11c和11d是顯示根據(jù)本發(fā)明第一和第二實施例的天線為進一步減小第二天線部分的尺寸的各種改進結構的圖表，其中圖11a顯示了第二天線部分由一個串聯(lián)諧振電路構成的情況，圖11b顯示了第二天線部分的第一和第二天線單元由兩個串聯(lián)諧振電路構成的情況；圖11c顯示了第一和第二天線部分相互電感性和/或電容性耦合的情況；圖11d顯示了第二天線部分由單一觸點天線構成的情況；圖12a、12b和12c是用于輔助說明當圖1所示的第一實施例天線的天線單元的電氣長度變成一個頻段的大致3/4波長的電氣長度所產(chǎn)生的問題的圖表，其中圖12a顯示當天線折返成3段時電流分布的抵消；圖12b顯示當伸出的第二天線部分直接連接第一天線部分時電流分布的抵消；圖12c是獲得的圖12b所示的天線的電流分布曲線；圖13a、13b和13c是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的圖表，其中圖13a顯示一個一種天線，它帶有第三天線單元，在與其它天線單元垂直的方向伸出；圖13b顯示了一個從圖13a獲得的增益-方向圖；以及圖13c顯示了圖13a所示天線的修正方式；圖14a和14b是顯示了圖13a所示天線的兩種改進結構的圖表，其中圖14a顯示了一個帶有與其它天線單元平行方向伸出的彎曲形狀的第三天線單元的天線；圖14b顯示了一個在遠離第二天線部分的位置折返的第三天線單元的天線；圖15是顯示了帶有與第二天線部分耦合的耦合折返部分的天線的另一個改進結構的圖表；圖16a和16b是局部截面圖，顯示了另一種在第一和第二天線部分之間的耦合方式的實際實施例，其中圖16a顯示了當?shù)诙炀€從機殼伸出時的兩個天線部分；圖16b顯示了當?shù)诙炀€收回機殼時的兩個天線部分；圖17a、17b、17c和17d分別顯示了根據(jù)本發(fā)明天線的第四實施例的局部截面圖，平面圖和投影圖，其中圖17a和17b顯示當?shù)诙炀€部分從機殼伸出時的兩個天線部分；圖17c和17d分別顯示了用于圖17a和17b的耦合方式的環(huán)狀彈簧和阻擋塊；圖18a和18b顯示了圖17a和17b所示的同一天線，其中第二天線部分收回機殼；圖19是一個局部截面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的天線的第五實施例，其中天線單元和金屬固定裝置通過壓鑄相互構成了整體；圖20a是一個截面圖，顯示了圖19所示的同樣的天線；圖20b是一個前視圖，顯示了圖19所示的同樣的天線；圖20c和20d是分別顯示了如圖20a所示沿線段B-B和C-C剖開的截面圖；圖21a和21b是截面圖，顯示了如圖19所示天線的改進結構，其中圖21a顯示了收回到機殼的棒狀天線，圖21b顯示了伸出機殼的同一棒狀天線；圖22是局部截面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的天線的第六實施例，其中天線(如圖1所示)被做在封裝于無線電設備中的電路板上；圖23是局部截面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的天線的同一個第六實施例，其中天線(如圖1所示)被做在封裝于無線電設備中的電路板上；以及圖24是一個投影圖，顯示了附著在無線電設備上的現(xiàn)有技術天線的一個例子。
根據(jù)本發(fā)明的天線將參考附圖在下面描述。
(第一實施例)根據(jù)本發(fā)明的天線的第一實施例(即基本結構)將參考圖1在下面描述。圖1中，天線單元1由銅線，鋼琴線，帶狀導電板或長導體(如，一個薄片)制成。天線單元1的一個末端經(jīng)過便攜式設備的機殼2連接到連接器3的饋線部分3a，并且饋線部分3a通過導線4連接到發(fā)射和/或接收電路(未畫)。如圖1所示，本發(fā)明的天線的特征是天線單元1在兩個折返部分1a被折返使得沿縱向方向相互平行延伸。
如已經(jīng)解釋的，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)當天線單元被折返使其沿縱向方向相互平行延伸，天線單元可諧振于高于低頻段偶數(shù)倍(反之是奇數(shù)倍)的頻段。，更詳細地說，當使得頻段f1的約1/4波長的長度的天線單元1如圖1所示被制成帶有折返部分1a，由于相鄰天線單元段之間電容性耦合以及天線單元1的偶數(shù)傳播模式和奇數(shù)傳播模式之間的關系，電氣長度對于頻段f1和高于頻段f1奇數(shù)倍的頻段沒有多大變化；然而，通過調(diào)整折返的數(shù)目和兩個折返天線單元之間的間隙，電氣長度對于高于頻段f1偶數(shù)倍(例如2)的頻段以及高頻段附近的頻段可被劇烈調(diào)整。
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的天線的基本結構在下面被進一步詳細說明。天線單元1制成下述方式，即整個長度(A+B+C)(a和b很短忽略不計)通過在縱向方向延長天線成為約(與“大致”意義相同)第一頻段f1(被發(fā)射和接收的信號的最低頻段)的1/4波長來獲得。如圖1所示的一個例子，在天線單元1中折疊三段，形成了兩個折返部分1a。折疊成三段的天線單元的元件段各自的縱向長度A，B和C彼此大致相等，并且兩個天線單元段之間的間隙a和b調(diào)整為諧振于高于頻段f1兩倍的頻段f2(＝2f1)。雖然間隙a和b兩者大致相同，由于與縱向長度A、B和C相比這個間隙很小，其長度足夠短，不必考慮。
也就是說，通過調(diào)整間隙a和b以及折返數(shù)目，天線單元1的電氣長度可被置為頻段f2(＝2f1)的約3/4波長的長度，不會對于頻段f1的電氣長度有很大改變。這是由于這樣的事實，即頻率f1(例如900MHz)和高于f1的奇數(shù)倍頻段的1/4波長的匹配條件可被保持，不會受到天線單元的折返部分的影響；然而，基于兩個相鄰天線單元段之間的電容和偶模式及奇模式之間的電流方向關系，高于頻段f1偶數(shù)倍的頻段以及高頻段附近的頻段的電氣長度可被改變。結果是，高于f1奇數(shù)倍和偶數(shù)倍頻段的信號，這個天線都可以發(fā)射和接收。進一步，通過調(diào)整天線單元段之間的間隙以及折返數(shù)目，可以使天線諧振于中間頻段而不是高于f1偶數(shù)倍的頻率。
如上所述，由于天線單元折為三段，當天線由樹脂保護機殼模壓制成時，天線的整個外部長度L可被減少到約f1的1/4或1/3波長，結果是整個長度對于900MHz頻段的情況減少到約3cm。當折返數(shù)目進一步增加時，可以進一步減少天線的整個長度。
然而，不可取的是過多增加折返部分1a的數(shù)目，因為兩個相鄰天線單元段之間的電容增加了。因此，最佳折返數(shù)目小于10，最好是2到6個折返。進一步地，特別是元件段的數(shù)目最好是奇數(shù)；也就是說，折返部分1a的數(shù)目是偶數(shù)，因為極化波平面可被均勻化。進一步，兩個相鄰天線單元段之間的間隙a和b當f1是900MHz時最好為1到5mm。
進一步，天線單元1可由導線(例如銅線，鋼琴線等等)或如圖1所示的帶狀組件(薄而寬的)制成。這里，帶狀組件可由沖壓金屬板或蝕刻根據(jù)蒸發(fā)淀積制成的薄片來制成。進一步，帶狀組件可在印刷電路板的末端簡單地制成。進一步，在調(diào)整之后通過模壓整個天線單元，天線單元段可被固定。這里，即使天線單元1(即A+B+C)的整個物理長度是頻段f1的大致1/2波長(不是大致1/4波長)，構成的天線依然可諧振于頻段f1。進一步，當匹配電路附著在饋線部分時，通過使用天線可以發(fā)射和接收無線電信號。在這種情況下，在折返部分1a調(diào)整電氣長度使之為高于f1兩倍的頻段f2的一個或3/2個波長。
進一步，天線單元1可沿如圖1所示相同平面上以同樣的方向折返。不僅限于此，天線單元1可按以下方式折返，即第三元件段(圖1中長度是C的)折轉使得從三維上被定位在紙的前面靠近并平行于其它元件段?？傊?，基本點在于方向，天線單元1的折返方向大致與天線單元1的縱向方向平行。
如上所述，由于本發(fā)明的天線沿縱向方向被折返，就天線單元的縱向方向來說在電磁波的極化平面上保持恒定，并且電氣長度可被調(diào)整使之成為電磁波的約1/4波長的奇數(shù)倍，因此即使不附加任何匹配電路，也可以縮短整個外部長度L而不降低天線性能。
這里，為了進一步縮短天線單元1的整個外部長度，天線可被制成鋸齒形或線圈形，如圖2a，2b和2c所示，分別達到這樣的程度以致天線性能不變差。更詳細地說，如圖2a所示的情況下，通過依次折返天線的縱向方向的元件段成為鋸齒模式來制成天線單元1；如圖2b所示的情況下，通過依次折返天線的縱向方向的元件段成為線圈模式來制成天線單元1。進一步，如圖2c所示的情況下，通過將每個做成帶折返部分的天線單元如圖1所示粗略地或松散地繞成線圈形狀，天線單元1被制成。在任一個例子中，通過制成鋸齒形或線圈形，而達到對天線發(fā)射特性不施加有害影響的程度，整個外部天線長度可被縮短。
參考圖3a和3b以及圖4a、4b和4c，下面將詳細描述本發(fā)明的天線適用于便攜式設備(例如便攜式電話裝置)的實際天線的形式。
圖3a和3b是適用于便攜式電話裝置的實際天線的截面圖，其中圖3a顯示了天線從機殼伸出用于通信的狀態(tài)，并且3b顯示了天線收回到機殼用于等待時的狀態(tài)；圖3a和3b中，一個第一天線部分10保持暴露在便攜式設備機殼之外用于接收呼叫信號，并且一個第二天線部分20只在通信期間從便攜式設備的機殼伸出以增加靈敏度。
第一天線部分10由PE(聚乙烯)或POM(聚氧亞甲)制成的圓柱骨架11(如圖4a所示)組成，通過天線單元12的材料的彈性壓力，第一天線部分12(如圖4b所示)加壓安裝在圓柱軸11的外部圓周上。通過使用一個壓力機器按以下方式?jīng)_壓由磷青銅或鈹銅合金制成的平面彈簧，即整個長度在縱向方向是例如900MHz頻段的大致1/4波長，使第一天線單元12被制成圓柱形狀。進一步，天線單元12的一(低)末端12a如圖4b所示制成環(huán)形形狀。如圖3a所示，第一天線單元12的這個末端12a與軸11一起被加壓安裝在安裝固定物13的內(nèi)部圓周上，使它與安裝固定物13電氣連接。第一天線單元12的另一(高)末端被制成一個如圖4b所示的凸出部分12b，該凸出部分12b與制作在第二天線部分20的一個(低)末端的凹槽部分嚙合，作為電氣地固定和連接第二天線部分20的鎖定彈簧。當發(fā)展為圖4c所示時，第一天線部分12制成7個元件段和6個折返部分12c。第一天線單元12可制成如圖1所示的3個元件段和兩個折返部分。進一步，第一天線部分10的安裝固定物13被制成帶有與便攜式電話裝置的螺紋部分(未畫)銜接的如圖3a所示的螺紋部分13a。進一步，圖3a中，一個由ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、合成橡膠等制成的外殼14被擰緊在安裝固定物13的上部螺紋部分以保護第一天線單元12。
第二天線部分20被使用于從機殼伸出后的通信期間，它通過把大致是900MHz頻段的1/2波長的鋼琴線或銅線繞成線圈形狀來制成。進一步，第二天線部分20在外部圓周被POM、合成橡膠等制成的導管22以下述方式保護，即在第一天線部分10的骨架11內(nèi)移動。第二天線單元21由處于中間部分的陷波器25制成下述方式，即整個連續(xù)長度在900MHz頻段起作用以及陷波器25以下的低半部分在1800MHz頻段起作用。進一步，一個由黃銅或PBS(磷青銅)制成的阻擋塊23，通過與第二天線部分20的導管22的螺紋銜接，在第二天線部分20的低端被電氣連接到第二天線單元21的低端。進一步，由ABS、合成橡膠等制成的頂部24被擰緊在第二天線部分20的上端，當?shù)诙炀€部分20從機殼拉出時用做按鈕。如果愿意，此頂部24與第二天線部分20的導管22可做成一個整體。
進一步，阻擋塊23在外部圓周上由一個凹槽23a組成，當?shù)诙炀€部分20從機殼拉出時，嚙合于用于電氣接觸的第一天線單元12的凸起部分12b。因此，當?shù)诙炀€部分20伸出時，第一天線單元12經(jīng)金屬阻擋塊23與第二天線單元21連接，并且起到900MHz頻段信號的大致3/4波長天線的作用，使得天線可諧振于900MHz頻段信號以發(fā)射和接收信號。進一步，由于第一天線部分10電氣長度為1800MHz頻段信號的大致3/4波長，更由于低于陷波器25的第二天線部分20的低半部分電氣長度為大致1/2波長，以相同方式天線可諧振于1800MHz頻段信號以發(fā)射和接收信號。
進一步，第二天線部分20的頂部24在下部的外部圓周上由凹槽部分24a組成。因此，當?shù)诙炀€部分20收回并放入機殼時，由于頂部24插入骨架11的上部，頂部24的凹槽24a與第一天線單元12的凸出部分12b嚙合，使得頂部24可靠地固定在骨架11上。這里，由于頂部24由樹脂制成并且電氣絕緣，放入機殼的第二天線部分20是電氣隔離的，不會起天線的作用。結果是，只有第一天線部分10起到用于接收呼叫信號的天線的作用。進一步，在無線電波足夠強的區(qū)域，第一天線部分10當然能夠接收信號不僅用于呼叫信號，而且用于通信。
圖5a和5b顯示了當?shù)诙炀€部分20伸出用于通信時獲得的，分別用于900MHz和1800MHz的電氣長度；圖5c和5d顯示了當?shù)诙炀€部分20收回而只有第一天線用于等待時獲得的，分別用于900MHz和1800MHz的電氣長度，其中電氣長度由基于λ的波長來表示。在900MHz的情況下，第一天線部分10的電氣長度是λ/4；第二天線部分20的電氣長度是λ/2。另一方面，在1800MHz的情況下，第一天線部分10的電氣長度是3λ/4，第二天線部分20的電氣長度被第二天線部分20的中部提供的陷波器25分成λ/2。因此，第二天線部分20可起到1800MHz頻段的約λ/2波長天線的作用。
在圖3a所示的例子中，第一和第二天線部分10和20相互直接或電氣連接。不僅限于此，通過安排天線的兩個部分相互靠近，可以基于電容性或電感性耦合，連接第一和第二天線部分10和20，兩者之間不必直接接觸。在此情況下，阻擋塊23由電氣絕緣材料制成，不用金屬。
圖6a，6b和6c顯示了頂部線圈型的一個例子，其中第一天線部分10加載于第二天線部分20的上部。更詳細地說，在第一天線部分10，根據(jù)本發(fā)明的由折返部分組成的第一天線單元15的一端連接到金屬固定裝置16。因此，當?shù)诙炀€部分20收回進機殼，金屬固定裝置16連接到機殼的饋線部分。進一步，在第二部分20中，阻擋塊26附著在第二天線單元25的一端。因此，當?shù)诙炀€部分20從機殼伸出，此阻擋塊26連接到機殼的饋線部分。第一天線單元15的長度規(guī)范地設置為第一頻段f1(例如900MHZ)的大致1/4波長；第二天線單元25的長度規(guī)范地設置為第一頻段f1(例如900MHZ)的大致1/2波長。然而，通過在機殼上提供匹配電路，仍然可以設置第二天線單元25的大致長度為第一頻段f1的大致1/4波長。進一步，在圖6a所示的例子中，第一天線部分10的金屬固定裝置16直接電氣連接到第二天線部分20的上端；并且在圖6b所示的例子中，第一天線部分10的金屬固定裝置16通過使用電氣絕緣材料18固定在第二天線部分20的上端，相互基于電容性和/或電感性電氣耦合。進一步，在圖6a和6b中，由樹脂制成的頂部17附著在第一天線單元15上，用于覆蓋它。
圖6c是一個示意圖，顯示根據(jù)本發(fā)明的天線的一個例子，其中第二天線部分也由折返部分組成。進一步，圖6c中，雖然第一和第二天線部分10和20通過使用絕緣物質18相互電氣隔離，但當然可以通過兩者之間的機械直接接觸來電氣連接天線的兩部分。進一步，當分別由折返部分組成的第一和第二天線部分10和20很好地相互電氣分離時，雖然第一和第二天線單元15和25的大小在圖6c的情況下相同，但可以減少第二天線單元25的折返數(shù)目以及增加外部尺寸。在此情況下，當?shù)诙炀€部分20從機殼拉出時，與只使用第一天線部分10時相比，只有伸出的第二天線部分20起到在通信期間增強靈敏度的作用。在此情況下，可以發(fā)射和接收多個頻段，同時減小天線長度。
對于無線電設備例如便攜式電話裝置的情況，最好是通過使用小尺寸天線接收和發(fā)送多頻段。當如上所述根據(jù)本發(fā)明的天線被使用時，就能獲得小尺寸無線電設備，當攜帶該設備時很方便，并且它可以發(fā)射和接收多頻段。換句話說，在無線電設備中，發(fā)射和接收電路裝在機殼內(nèi)，天線經(jīng)設置在機殼上的饋線部分與發(fā)射和接收電路電氣連接。因此，當根據(jù)本發(fā)明的天線如圖3a到圖6c所示那樣連接到機殼上時，就獲得了根據(jù)本發(fā)明的無線電設備。進一步，不僅僅限制為如圖3a到圖6c所示的天線，當天線如圖1所示用作無線電設備的天線的全體或部分時，就可以獲得能夠以高靈敏度發(fā)射和接收多頻段的小尺寸無線電設備。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的天線中，由于長導體的天線單元通過折返制成，使得它沿縱向方向平行延伸出，可以減少整個外部天線的物理長度而不會造成天線發(fā)射特性的變壞。
進一步，由于天線可以依靠電容性耦合以及相鄰折返天線單元段的互感能力諧振于高于頻段奇數(shù)或偶數(shù)倍的頻段或高頻段附近的頻段，通過使用單一天線單元可以發(fā)射和接收多頻段信號，不用經(jīng)過一個或多個陷波器連接用于兩個或更多頻段(除了奇數(shù)倍頻段)的多個天線單元。
進一步，在根據(jù)本發(fā)明的適用于便攜式設備的天線中，用于只接收呼叫信號的天線的尺寸可被顯著減小，不會使天線性能變壞。進一步，當天線單元由帶狀組件制成時，可以獲得制作過程簡單，尺寸小，天線特性高的天線。
(第二實施例)根據(jù)本發(fā)明的適用于便攜式設備(例如便攜式電話裝置)的天線的第二實施例將參考附圖在下面詳細描述。這里，天線由折返部分組成的第一天線部分和只在通信期間伸出與第一天線部分電氣接觸的第二天線部分組成。
圖7a是原理圖，顯示了本實施例的天線的結構。圖7a中，第一天線部分10通過與圖1所示相同的方式在縱向方向彎曲長導體而獲得。這里，由于折返部分制作在第一天線部分10，其整個長度就是電氣長度，電氣長度是第一頻段(例如900MHz)的大致1/4波長(λL/4)，第二頻段(例如2倍高于第一頻段的1800MHz)的3/4波長(3λL/4)。結果是，第一天線部分10可發(fā)射和接收第一和第二頻段(兩者之間2倍關系)以及這兩個頻段的奇數(shù)倍頻段。進一步，圖7a中，第一天線部分10的一端連接到饋線部分30。
進一步，第二天線部分20當攜帶時被放入機殼(未畫)，通信期間從機殼伸出并與第一天線部分10電氣連接增加靈敏度。
圖7a中，第二天線部分20由電氣長度為第二頻段的大致1/2波長(λH/2)的第一天線單元21，與第一天線單元21連接并且與第一天線單元21合起來是第一頻段的大致1/2波長(λL/2)的第二天線單元22，以及處于中間部分用于連接天線單元21和22兩者的阻抗元件23組成。如圖7a所示，如上所述的第二天線部分20的結構中，分別地，第一天線單元21起到第二頻段的約1/2波長(λH/2)天線的作用，天線單元21和22兩者起到第一頻段的約1/2波長(λL/2)天線的作用。
這里，當?shù)谝缓偷诙炀€單元21和22相互直接連接，由于第一和第二天線單元21和22兩者的電氣長度都成為第二頻段的一個波長(λH)，如圖7b所示，波形的相位反轉并在整體上相互抵消，使得靈敏度降低。為解決這個問題，在本實施例中，阻抗元件23連接在第二天線部分20的第一和第二天線單元21和22之間。
如圖8a所示，這個阻抗元件23是由一個用于第二頻段的并聯(lián)諧振電路組成的陷波器23a構成的，陷波器23a由帶電感L1的電感元件和帶電容C1的電容元件構成。因此，由于陷波器23a的阻抗對于第二頻段是無窮大，第二天線單元22電氣分離于第一天線單元21，使得只有第一天線單元21的電氣長度變?yōu)榈诙l段的1/2波長(λH/2)。進一步，由于陷波器23a對于第一頻段不起并聯(lián)諧振電路的作用，第二天線單元22并不電氣分離于第一天線單元21，使得第一和第二天線單元21和22兩者都起到第一頻段的1/2波長(λL/2)天線的作用。進一步，如圖8b所示，這個陷波器23a可通過在覆蓋了導體231(例如銅)的絕緣物質232(例如聚乙烯)上繞成線圈233制成。
圖9a顯示了第二實施例的另一個改進形式，其中阻抗元件23用作對第二頻段移相180°的移相器。如圖9a所示的等效電路所指明的，移相器23b由相互并聯(lián)的，帶一個電感L2的電感元件和帶一個電容C2的電容元件組成。移相器23b的電容C2和電感L2調(diào)整為電氣長度為第二頻段的1/2波長，其操作與陷波器23a不同。也就是說，由于第二頻段信號的相位被移相器23b反轉，如圖9b電流分布所示，在第二頻段的情況下在第一和第二天線單元21和22上獲得了相同相位。因此，第一和第二天線單元21和22對于第二頻段也起到天線的作用，使得在整體上天線的靈敏度顯著提高。
每當?shù)诙炀€部分20從機殼伸出時，第一天線部分10和第二天線部分20可以通過直接接觸或在第二天線部分20的一端(在饋線部分一側)和第一天線部分10的另一端(與饋線部分一側相對的另一側)間接接觸(電感性或電容性耦合)來電氣耦合。因此，當?shù)谝缓偷诙炀€部分10和20電容性和電感性連接時，由于電流分布在耦合部分反轉180°，第一天線部分10具有的第一頻段的約1/4波長的電氣長度和第二天線部分具有的第一頻段的約1/2波長的電氣長度相互同相并且在電流分布上相互加強，其結果是可獲得高輻射特性的最佳天線。
另一方面，當?shù)谝惶炀€部分10具有的頻段的約1/4波長的電氣長度和第二天線部分具有的頻段的約1/2波長的電氣長度相互直接連接時，在兩者之間的連接點的相位沒有反轉；也就是說，由于相位只在兩個天線部分反轉，靈敏度有輕微下降?？紤]到這個問題，下面的改進形式可提供兩個天線部分都有高耦合效率的耦合結構。
首先，當電容性或電感性耦合時，如圖10a所示第一天線部分10由耦合折返部分12在第二頻段的約1/4波長(λH/4)的電氣長度部分組成。進一步，第二天線部分20在耦合折返部分12經(jīng)用于第二頻段的電容C3耦合于第一天線部分10；并且第二天線部分20在第一頻段的整個長度(λL/4)的一端經(jīng)用于第一頻段的電容C4耦合于第一天線部分10。通過上述結構，可以對于第一和第二頻段都同相電氣耦合第一和第二天線部分10和20。在此情況下，由于電流分布相互加強，可以對第一和第二天線部分10和20都高效耦合。
另一方面，如圖10b所示，當?shù)谝缓偷诙炀€部分10和20直接連接時，如果第一天線部分的電氣長度是高頻段的大約1/4波長，由于反相，靈敏度降低。另一方面，如果第一天線部分10的電氣長度是高頻段的大約3/4波長，如圖10c所示的電流分布指出的，由于在第一天線部分10的2/4波長(2λH/4)的電氣長度的電流分布的相位和在第二天線部分20的1/2波長(λH/2)的電氣長度的電流分布的相位反相并相互抵消，天線不能起到耦合天線的作用。因此，在兩個天線部分10和20直接連接的情況下，即使天線部分10和20如此連接，耦合的天線也不能在兩個頻段起作用，進一步還會降低一個頻段的靈敏度。然而，當?shù)谝惶炀€部分10制成下述方式時，即電氣長度是大約3/4波長，并且進一步當?shù)谝惶炀€部分10的折返部分制成下述方式時，即2/4波長的電氣長度部分如同移相器11起作用，可以提高天線特性。更具體地說，如圖10d所示的電流分布I1和I2指出的，當折返部分制成下述方式時，即通過把兩個部分反相，這兩個部分的電流數(shù)值在經(jīng)過第一天線部分10的2/4波長電氣長度部分處相等，這樣電流分布方向可被反轉(如陰影線所示)，由于電流在2/4波長電氣長度部分相互抵消，可以只做成移相器。結果是，即使第一和第二天線部分10和20相互直接連接，也可以允許第一天線部分10的約1/4波長的電氣長度部分和第二天線部分20的約1/2波長的電氣長度部分同相，如圖10e所示，使得能夠以高效率耦合兩個天線部分10和20。因此，當?shù)谝缓偷诙炀€部分10和20直接連接成一個天線用于發(fā)射和接收高頻段時，折返部分最好是以下述方式制成，即第一天線部分10的電氣長度設置為頻段的大約3/4波長并且進一步地2/4波長的電氣長度部分可被抵消。進一步，在圖10c和10e中，R，S和T指明由如圖10b所示的第一天線部分的R，S和T所指定的位置。
另一方面，當用于發(fā)射和接收兩個頻段的天線由第一和第二天線部分10和20直接連接構成時，折返部分以下述方式制成，即整個長度相當于第一頻段的大約1/4波長的電氣長度和第二頻段的大約3/4波長的電氣長度，進一步，2/4波長的電氣長度部分可相互抵消。在此情況下，這個天線的耦合效率在第二頻段已經(jīng)如所描述的那樣是高的。另一方面，由于在第一頻段中第一和第二天線部分10和20之間存在很小的相差，雖然靈敏度輕微降低，這個天線可以用于第一頻段(因為不會完全抵消)。在此情況下，當?shù)谝惶炀€部分10由折返部分以下述方式組成，即一個用于第二頻段的移相器，由于通過第二頻段的2/4波長的電氣長度部分的電流可被相互抵消(在大電流部分電流方向反轉)，那里的分量大部分損失。然而，在第一頻段，由于在相同電流值下電流方向沒有反轉，進一步由于在饋線部分(30)一側大電流部分未相互抵消，這個天線即使折返也可起到天線的作用。
圖11a到11d仍然顯示了本實施例的天線的另一個改進形式，即使當?shù)诙炀€部分20從機殼伸出時，其整個天線長度也縮短了，另外第二天線部分通過一次按動被伸出和收回。更詳細地，圖11a到11d中顯示的天線，第二天線部分20由電感元件25和電容元件26組成的閉合回路所構成的串聯(lián)諧振電路29制成。圖11a和11b中，第一天線部分10屬于如圖1所示的折返天線。進一步，圖11a顯示了用于發(fā)射和接收第一頻段和高于第一頻段奇數(shù)倍的其它頻段的天線的一個例子。另一方面，圖11b顯示顯示了用于發(fā)射和接收第一頻段和高于第一頻段偶數(shù)倍的其它頻段的天線的一個例子。
圖11a中，第一天線部分10的整個電氣長度是第一頻段的大致1/4波長。另一方面，第二天線部分20是由帶電感L5的電感元件25和帶電容C5的電容元件26組成的閉合回路所構成的串聯(lián)諧振電路29(L5和C5確定為串聯(lián)諧振于第一頻段)。因此，如圖11c所示，由于第一天線部分10諧振于第一頻段的大致1/4波長(λ/4)的電氣長度，饋線部分(30)一側電流達到極大。另一方面，由于第二天線部分20串聯(lián)諧振于第一頻段，那里流過發(fā)射和接收的最大電流。因此，當?shù)谝缓偷诙炀€部分10和20電容性或電感性耦合時，發(fā)射和接收都獲得了高靈敏度。
圖11b中，由折返部分組成的第一天線部分10以下述方式被制成，即同時可發(fā)射和接收900MHz的第一頻段和1800MHz的第二頻段。進一步，第二天線部分20由帶電感L6的電感元件和帶電容C6的電容元件組成的閉合回路所構成的第一串聯(lián)諧振電路27(L6和C6確定為串聯(lián)諧振于第一頻段)以及帶電感L7的電感元件和帶電容C7的電容元件組成的閉合回路所構成的第二串聯(lián)諧振電路28(L7和C7確定為串聯(lián)諧振于第二頻段)制成。進一步，第一和第二串聯(lián)諧振電路27和28相互電容性或電感性耦合。在此情況下，最好是在第一天線部分10附近提供串聯(lián)諧振于第一(低)頻段的第一串聯(lián)諧振電路27。這是因為在第二頻段，電容C6可增加，因而阻抗可減小，第二串聯(lián)諧振電路28能夠容易地與第一天線部分10耦合。
上述串聯(lián)諧振電路27到29可通過將線圈繞在覆蓋了一個導體(例如銅線)的絕緣物質(例如聚乙烯)上來構成，如同已經(jīng)參考圖8b所解釋的那樣。因此，第二天線部分20的整個長度可縮短到約9mm。與超過50mm(如圖7a到10e所示)的線圈型的第二天線部分相比，這個長度非常短。結果是，如圖11d所示，第二天線部分20以下述方式滑動地插入圓柱形的第一天線部分10，即第二天線部分20通過使用按鈕，可被單手容易地從機殼伸出和收回。在此情況下，第一天線部分10由圓柱絕緣物質和配置在絕緣物質外部圓周上的帶狀天線單元15制成，并且第二天線部分20由樹脂包圍保護的閉合回路的串聯(lián)諧振電路制成。進一步，由于非常短，即使第二天線部分20固定連接在第一天線部分(不用從機殼伸出和收回)上，這個天線也足夠短到?jīng)]有妨礙。在此情況下，呼叫信號的接收靈敏度可被提高，并且進一步即使在通信期間發(fā)射和接收一樣也是高靈敏度的。
如上所述，根據(jù)本實施例的天線，由于折返部分用于第一天線部分，使其在通信期間電氣連接于第二天線部分，可以通過第一短天線部分接收呼叫信號，并且進一步在通信期間與第二天線部分一起獲得高靈敏度。
進一步，由于第一天線部分以下述方式由折返部分組成，即偶數(shù)倍關系的兩個頻段可被發(fā)射和接收，由于第一天線部分可經(jīng)一個用于防止抵消的移相器或通過移動耦合位置與第二天線部分電氣耦合，并進一步由于第二天線部分的元件經(jīng)用于防止在2倍高頻段抵消的陷波器或移相器而相互連接，可以用高靈敏度發(fā)射和接收偶數(shù)倍關系的頻段信號。
進一步，由于第二天線部分由串聯(lián)諧振電路制成，第二天線部分的尺寸顯著減小，使得簡單地通過使用一個按鈕，就是說，通過一次按動操作，第二天線部分可被從機殼伸出和收回。進一步，第二天線部分可被顯著減小而獲得一個小尺寸天線，即使第二天線部分以伸出狀態(tài)保持固定在機殼上，小尺寸天線也沒有妨礙。
(第三實施例)描述第三實施例之前，下面先參考圖12a到12c解釋與本發(fā)明天線相關的一個問題。
當天線由三折的天線單元制成時，如圖12a所示的電流分布I1，I2和I3所指明的，由于在第二頻段的3/4波長(λH)上，于2/4波長的電氣長度部分處電流分布I2和I3彼此數(shù)值相等而方向相反，兩個電流分布I2和I3相互抵消(在圖12a中的陰影部分)，這就帶來了電流分量減小的問題。進一步，如圖12b所示，當通信期間第二天線部分20伸出并與第一天線部分10電氣連接時，分別如圖12c所示的電流分布I1，I4和I5所指明的，由于第一天線部分10的2/4波長的電氣長度部分的電流分布I4和第二天線部分20的1/2波長的電氣長度部分的電流分布I5不同相，這兩個電流分布I4和I5相互抵消，使得靈敏度減小。進一步，圖12c所示的R，S和T標明了圖12b所示的第一天線部分的R，S和T指明的位置。進一步，圖12b中參考數(shù)值30指明饋線部分。因此第三實施例中，折返天線的形狀被改進以解決上述問題。
圖13a，13b和13c顯示了根據(jù)本發(fā)明的折返天線的第三實施例，當折返天線被制成可以發(fā)射和接收兩個頻段的信號時，該折返天線可以防止在兩個相鄰天線單元上，在2/4波長部分，電流分布相互抵消(因為數(shù)量相等而電流方向相反)。
圖13a中，天線單元1由第一到第三元件111，112和113組成，并且第三元件113被旋轉到垂直于第一和第二元件111和112的方向，而不是在第二折返部分S處折轉到與第一和第二元件111和112大致平行。因此天線以下述方式被制成，即整個電氣長度是第一頻段的約1/4波長，并且第一和第二元件111和112之間的第一折返部分R被調(diào)整為天線可諧振于比第一頻段高2倍的第二頻段的約3/4波長。進一步，第三元件113是伸出在這樣的方向，即第二折返(折轉)部分S不會起到第一和第二元件111和112互感的作用。換句話說，制成有兩個折返部分S和R的天線單元1的第一天線單元111被制成第二頻段的大約1/4波長的電氣長度；第二元件112也被折返使得電氣長度是大約1/4波長；第三元件113也被折轉使得電氣長度是大約1/4波長，使得結果是天線單元1整體上可諧振于第二頻段的約3/4波長。
結果是，第一和第二元件111和112的電流方向一致(如圖3a中兩個箭頭所示)使得兩個電流分布I6和I7體現(xiàn)為相同方向，如圖13a中所示。因此，增益-方向圖在水平方向上在兩邊都被加強，如圖13b中所示。另一方面，由于第三元件113在垂直與第一和第二元件111和112的方向沿伸，增益-方向圖Q體現(xiàn)為在兩邊的鉛垂方向。也就是說，當綜合兩邊的增益-方向圖時，大致得到了球形的增益-方向圖，使得這個天線可用做正交極化波天線?？傊@個天線中，第二和第三元件112和113的諧振電流不僅防止了相互抵消，而且增加了垂直于增益P的方向的增益Q，特別地，結果是可以獲得適合用于便攜式電話裝置的增益-方向圖。
如圖13a所示實施例中，雖然第一和第二元件111和112分別顯示一個直的元件，但當要求天線高度降低時，如圖13c所示，可以將天線單元111和112制成鋸齒形，其程度使得不會在天線特性上產(chǎn)生有害的影響。
進一步，上述天線單元1由導線(例如銅線，鋼琴線等)或模壓一個金屬板(如銅)或蝕刻根據(jù)蒸發(fā)淀積制成的薄片(薄而寬的)來制成。進一步，這些天線單元不必制成平面形狀。例如，天線單元可以制成環(huán)狀，如同一個圓柱絕緣組件的整個外部圓周表面。在此結構中，由于第二天線部分可從在圓柱絕緣部分的第一部分制成的中心孔部分伸出和收回，可以進一步減少用于便攜式設備的天線的尺寸，以使第二天線部分只在通信期間從機殼伸出。
參考圖14a和14b，第三實施例的第一和第二改進形式將在下面描述。如圖13a所示，當?shù)谝缓偷诙?11和112的垂直方向上不存在伸出第三元件113的空間時，天線以下述方式構成，即只有第三元件113的諧振電流可被抵消，不會抵消第二元件112的諧振電流。也就是說，如圖14中所示，總體上在平行于第一和第二元件111和112的縱向方向上伸出的第三元件113，由多個彎曲形狀在與第一和第二元件111和112的縱向方向上垂直的小折返部分113a構成。由于彎曲形狀的小折返部分113a被制成，相同角度的電流分布可被這些折返部分113a反轉并相互抵消。結果是，由于電流分量只在第三元件113被抵消，只有第一和第二元件111和112的電流分量保留并加強，使得發(fā)射和接收靈敏度被提高。進一步，如已經(jīng)解釋過的，第一和第二元件111和112可被制成鋸齒形狀，如同13c中所示。
圖14b顯示了第二個改進形式，其中第三元件113的一端在與第二元件112相同的方向上被伸出。這個改進形式表明就第三元件113來講并不與第二元件112平行；也就是說，第二和第三元件112和113相互不以電容性或電感性耦合，第三元件113可在第二元件112相同的方向上伸出。第二和第三元件之間的間隔是約1/8波長或更長。在此改進形式中，與圖13a所示相比，水平方向上的空間可減少，并且第一天線單元更容易與第二天線單元連接。
圖15顯示第三個改進形式。此天線適用于便攜式電話，其中第二天線部分20在通信期間從機殼伸出并電氣連接到用于接收呼叫信號的第一天線部分10，并且該天線可以通過單一天線用高靈敏度發(fā)射和接收兩個或更多的成2倍關系的頻段。
圖15中，天線單元1的整個長度(第一天線部分10)被制成為與第一(低)頻段的大致1/4波長的電氣長度一致；第一元件111被制成為與第二(高)頻段的大致1/4波長的電氣長度一致；并且第一元件111在與饋線部分(30)一側相對的一端制成有一個耦合折返部分111a。此耦合折返部分111a被制成一部分從天線單元伸出，來增加其區(qū)域并便于與第二天線部分20的耦合。例如，在第二頻段是1800MHz情況下，此折返部分的111a的直線寬度是0.7到1mm(與天線單元1一樣)；長度L是大約5mm；到第二天線部分20的距離H1大約是2mm。另一個元件115的長度和折返部分的數(shù)目以下述方式被確定，即與第一天線單元111合起來的總長度是第一頻段的大致1/4波長的電氣長度。進一步，天線單元1的另一個元件115的一個末端部分1e被制成與耦合折返部分111a有足夠遠的電氣距離，使其不會在第二頻段與第二天線部分20電氣耦合。更詳細地，在第二頻段，最大電壓+V被設計在第一天線單元1的折返耦合部分111a，并且最小電壓-V被設計在第二頻段中另一元件115的一個末端部分1e。因此，當耦合折返部分111a和另一個元件115的一個末端1e之間的距離相互靠近時，由于相互耦合，被設計在第一天線部分10的最大電壓+V不會與被設計在第二天線部分20的一個末端的最小電壓-V耦合。由于這個原因，第一元件111的耦合折返部分111a定位在第二天線部分20的附近但遠離另一個元件115的末端部分1e。在如所解釋的情況下的尺寸，例如，當?shù)诙l段是1800MHz時，第二天線部分20和末端部分1e之間的距離H被定為大約10mm。
圖16a顯示了一個實際的天線，其中第二天線部分20從機殼伸出，圖16b顯示了一個實際的天線，其中第二天線部分20收回機殼。圖16a中，通過將一個銅板天線單元安裝到一個絕緣物質(例如PE，PC，PTFE等)圓柱核芯(或骨架)11的外部圓周上，來制成第一天線部分10。進一步，第二天線部分20沿圓柱核芯11的中心部分滑動使其能夠從機殼伸出或收回。因此，由于如圖15所示的耦合折返部分111a和天線單元1的末端部分1e都被放置在核芯11的外部圓周表面，耦合折返部分111a和天線單元1的末端部分1e在核芯11徑向方向上等距離遠離放置在核芯11上部中心部分的第二天線部分20。因此，為了調(diào)整第一和第二天線部分10和20耦合，第二天線部分20相對于于核芯11的高度可調(diào)整。進一步如圖15所示，由于第一天線單元1的末端部分1e低于耦合折返部分111a，在末端部分1e的耦合強度比在耦合折返部分111a的小，使得第一和第二天線部分10和20在第二頻段只在耦合折返部分111a相互耦合。另一方面，在第一頻段的情況下，最大電壓+V只被設計在天線單元1的末端部分1e并且容易地與設計在第二天線部分20的末端部分的最小電壓-V耦合，即使末端部分1e離第二天線部分20的末端部分有一定距離，也不會引起任何問題。進一步，圖16a和16b中，參考數(shù)字13代表第一天線部分10的一個金屬固定裝置；14代表擰在金屬固定裝置13的上部螺紋部分保護天線單元1的ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、合成橡膠等制成的外罩。進一步，115代表附著在核芯11的上部圓周，并且與制做在第二天線部分20下部連接部分23的凹槽23a嚙合的環(huán)狀彈簧，當?shù)诙炀€部分20伸出時環(huán)狀彈簧用做固定裝置。進一步，21b代表電氣長度是第二頻段的約1/2波長的第二天線部分20的第一天線單元；21a代表電氣長度是第一頻段的約1/2波長的并經(jīng)陷波器25與第一天線單元21b連接的第二天線部分20的第二天線單元；23代表保護這些元件的合成樹脂套管；24代表當?shù)诙炀€部分20伸出時用作手柄的頂部；227代表用于阻止伸出的第二天線部分20的阻擋塊。
如圖15中所示的天線的結構，天線可以用下述方式成為小尺寸的，即第一天線部分10用于接收呼叫信號，并且第一天線部分10和伸出的第二天部分20被使用于通信期間。這里，伸出的第二天線部分20，對于第一頻段，它電氣耦合于天線單元1的末端部分1e，并作為1/4波長天線使用；并且對于第二頻段，它電氣耦合于天線單元1的折返耦合部分111a(只通過第一元件111)，并作為1/4波長天線使用。結果是，對于第一和第二頻段兩者的信號，第一天線部分10作為操作于1/4波長的天線與被制成作為1/2波長天線的第二天線部分20共同的作用，使得本實施例的天線可對于第一和第二頻段都作為高靈敏度的天線，沒有抵消。
如上所述，第三實施例的天線中，當制成有折返部分的天線的外部尺寸減少時，由于天線單元制成這樣，即作為3/4波長天線用的天線，其1/2波長的電氣長度部分不會相互抵消，當用做3/4波長天線時可以以高靈敏度發(fā)射和接收信號。結果是，可以獲得一個天線，通過使用單一天線可以用高靈敏度發(fā)射和接收成2倍關系的兩個或多個頻段。
進一步，當通信期間第一天線部分電氣耦合于第二天線部分以提高靈敏度時，由于第一天線部分的天線單元由折返耦合部分在第二頻段的大約1/4波長的電氣長度部分以下述方式組成，即折返耦合部分用于第二頻段并且第一天線部分的天線單元的末端部分用于第一頻段，可以以高靈敏度發(fā)射和接收兩個頻段的信號，在兩個頻段都沒有抵消，沒有衰減。結果是，對于2倍關系的兩個或多個頻段可以獲得一個適用于便攜式電話裝置的小尺寸天線。
(第四實施例)根據(jù)本發(fā)明的第四實施例將參考附圖在下面被描述。本實施例的特點在于適于便攜式電話裝置的天線的插銷結構。圖17a到17d和圖18a到18b中，天線由用于接收呼叫信號的第一天線部分10和在通信期間伸出使用的第二(棒狀)天線部分20組成。
圖17a是顯示天線的局部截面圖，其中棒狀天線部分20被伸出，以及圖17b是只顯示插銷結構的局部放大截面圖。圖18a是顯示天線的局部截面圖，其中棒狀天線部分20被收回，以及圖18b是只顯示插銷結構的局部放大截面圖。
附圖中，第一天線部分10通過將片狀天線單元繞在聚醛制成的圓柱核芯11的外部圓周表面上制成。進一步，天線單元制成下述方式，即電氣長度是要求被發(fā)射和接收的頻段的大約1/4波長。一個用于將天線固定在機殼2上的金屬固定裝置13設置在圓柱核芯11的下方末端部分。一個如圖17c所示的環(huán)狀彈簧15附著在圓柱核芯11的上方末端部分，環(huán)狀彈簧與核芯11同軸并被上面的外罩14壓住。外罩14不僅壓住環(huán)狀彈簧15而且保護放置在核芯11的內(nèi)部表面的天線單元。進一步，外罩14被金屬末端部分的固定裝置13固定。如圖17b和18b所示，圓柱核芯11由在內(nèi)表面上的小直徑滑動部分11a和大直徑通過部分11b組成。核芯11的滑動部分11a滑動安裝在當天線收回時(如圖18b所示)的頂部24的大直徑部分(即頂部24a)，但當天線如所示(圖17b中)伸出時安裝在第二天線部分20的連接部分26。進一步，這個核芯11的滑動部分11a停止在如圖17d中所示的附著于連接部分26下方末端的阻擋塊27處。
進一步，核芯11的通過部分11b的內(nèi)部直徑足夠大以使阻擋塊27自由通過。然而，當核芯天線單元不制成與核芯11接觸時，或當核芯天線單元可被制成在滑動部分11a的軸向長度以內(nèi)時(即使被制成)，通過部分11b可被去掉。在此結構中，阻擋塊27與滑動部分11a的末端或核芯11接觸。
如圖17b和18b所示，在第二天線部分20到核芯11的插銷結構中，環(huán)狀彈簧15由制成在第二天線部分20的大直徑連接部分26處的凹(凹進)槽26a嚙合。更詳細地，如圖17c中所示，環(huán)狀彈簧15樹脂(例如聚醛)制成并帶有軸向切口，被與核芯11同軸壓住。環(huán)狀彈簧15的內(nèi)部直徑略小于連接部分26和頂部24a的外部直徑，但大于第二天線部分20(除了大直徑部分)的外部直徑。然而，由于環(huán)狀彈簧提供彈性特性，當連接部分26的大直徑部分被壓進核芯11時，環(huán)狀彈簧15可沿連接部分26的外部表面滑動。因此，當?shù)诙炀€部分伸出時，大直徑連接部分26沿核芯11的滑動部分11a滑動伸出，使得連接部分26的凹槽部分26a到達環(huán)狀彈簧15。這里，由于環(huán)狀彈簧15的直徑被減小并適合于凹槽部分26a，環(huán)狀彈簧15被安放于凹槽部分26a，使得第二天線部分20插入(固定)到核芯11。在此之后，由于第二天線部分20的中間部分在直徑上小于大直徑連接部分26，第二天線部分20可穿過環(huán)狀彈簧15，使得第二天線部分20可被輕快地伸出和收回，無摩擦感。
對于連接部分26的下方末端，如圖17d所示安裝了阻擋塊27。因此當?shù)诙炀€部分20向上拉出過多時，由于核芯11的滑動部分11a不能移動，防止了第二天線部分從機殼被伸出。阻擋塊27如圖17d所示也由樹脂(例如聚醛)制成，并帶有軸向切口。進一步如圖18a所描述的，阻擋塊27以嚙合在連接部分26的內(nèi)部末端的凹槽部分的方式附著在連接部分26上。這里，在阻擋塊27附著在第二天線部分20的條件下，當要求第二天線部分20插入核芯11時，就核芯11未制有槽的條件來說，不可能插入第二天線部分20。當核芯11被制作為有一個槽時，第二天線部分20和核芯11之間的配合條件是不穩(wěn)定的。為解決這個問題，在本實施例中，由于在第二天線部分20插入核芯11之后，阻擋塊27可被容易地附著于第二天線部分20，可以可靠地將第二天線部分20固定到核芯11上，不用移動。也就是說，因為上述阻擋塊27的結構，由于在第二天線部分20插入核芯11之后，阻擋塊27可被附著于第二天線部分20，可獲得高度可靠的滑動結構，不用在核芯11上制作任何部分切口。
當向下壓第二天線部分20插入機殼時，如圖18a和18b所示，除了大直徑部分24a第二天線部分20可被輕松壓下。然而，當大直徑頂部24a達到環(huán)狀彈簧15時，由于環(huán)狀彈簧15的內(nèi)部直徑小于頂部24a的外部直徑，第二天線部分20的下降停止。然而，當通過外力使第二天線部分20進一步向下推時，由于環(huán)狀彈簧15在徑向方向向外變寬，大直徑頂部24a可被進一步沿環(huán)狀彈簧15和核芯11的滑動部分11a滑動壓下。當制作在頂部24a的凹(凹進)槽部分24b達到環(huán)狀彈簧15時，由于環(huán)狀彈簧15與凹槽24b吻合，第二天線部分20被卡在核芯11上。結果是，如圖18b所示，第二天線部分20固定在核芯11上只有頂部24露在頂部14外面。在這些條件下，由于第二天線部分20放置在機殼2內(nèi)并且不起天線的作用，只有第一天線部分10保持暴露在機殼2外面，起到用于只接收呼叫信號的天線的作用。
通過樹脂保護，一個具有使用頻段的約1/2波長的電氣長度的線圈天線或一個由電感元件和電容元件組成的閉合回路的串聯(lián)諧振電路可被用作第二天線部分20。進一步，當使用于兩個頻段時，如同已經(jīng)解釋過的，兩個天線單元通過一個陷波器或移相器耦合。
在上述實施例中，第一天線單元被制作在核芯的外部圓周表面上。然而，當天線的一部分不是總在使用時，以及天線只在使用時伸出時，不必將第一天線單元安置排在核芯的外部圓周表面。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的天線，由于結構上使得伸出和收回的天線部分制作有具有與分離的彈簧組件嚙合的凹(凹進)槽部分的大直徑滑動部分，可以獲得在任何時候都是穩(wěn)定的滑動部分，沒有在滑動部分制作任何切口部分。進一步，由于彈簧組件由單一環(huán)狀彈簧構成，可獲得強的彈性特性。結果是，除了簡單的伸出和收回操作之外，無論何時天線從機殼伸出和收回，一個穩(wěn)定的插銷操作可保持很多小時。
進一步，由于第一天線部分可通過將天線單元繞在具有滑動部分的核芯的外部圓周表面上簡單地制成，可以通過使用極少的部分構成與第二天線部分耦合的第一天線部分。結果是，可以獲得低費用的適于便攜式電話裝置的天線，其中用于只接收呼叫信號的第一天線部分和通信期間伸出以提高靈敏度的第二天線部分可被耦合。
(第五實施例)具有第一和第二天線部分的天線的第五實施例將參考附圖在下面被描述，其中第一天線單元通過壓鑄與金屬固定裝置構成整體。
圖19是截面圖，顯示了一個天線單元(第一天線部分)，圖20是前視圖，顯示了一個與金屬固定裝置在一起的天線單元。進一步，圖20b，20c和20d分別是圖20中沿連線B-B，C-C和D-D剖開的截面圖。
圖19和20中，天線單元(例如第一天線部分)34和金屬固定裝置30的形狀如同已經(jīng)解釋過的一樣。在這個實施例中，天線單元34和金屬固定裝置30都用鋅合金，鋁合金或鎂合金通過壓鑄相互構成整體。進一步，罩38固定在金屬固定裝置30上，用以保護天線單元34。
在上述結構中，由于天線單元34通過壓鑄與金屬固定裝置30構成整體，天線單元34制成合適的強度和硬度，與金屬固定裝置30無關。因此，可以去掉填料和焊接工作。進一步，由于部件的數(shù)量可減少并且進一步焊接工作可去掉，本實施例適合大批量生產(chǎn)。另外，由于天線單元34的硬度相對于金屬固定裝置30較大，與其它實施例相比，天線單元不易因外力或振動而變形。進一步，與通過人工繞制導線或平板制作天線單元相比，可以免除天線尺寸的偏差并獲得穩(wěn)定的天線特性。
圖21a和21b顯示了一個第五實施例的改進形式，其中具有天線單元34和金屬固定裝置30的壓鑄天線與可伸縮的棒狀天線42耦合。圖21a顯示了棒狀天線收回的狀態(tài)，圖21b顯示了棒狀天線伸出的狀態(tài)，其中相同的參考數(shù)目被保持用于如圖19和20中所示情況下起相同作用的相似部件。
圖21a和21b中，金屬固定裝置30由一個在棒狀天線附著于機殼50的軸向方向伸出的通孔30a組成。進一步，天線單元34與金屬固定裝置30被制成整體，使其從位于通孔30a的內(nèi)部圓周表面徑向向外一側的位置伸出。進一步，罩38由一個與通孔30a同軸的通孔38a組成。通孔38a由在內(nèi)部圓周表面有一個同軸的凹槽38b，以及一個內(nèi)部直徑小于通孔38a內(nèi)部直徑的，附著在凹槽38b上的彈性阻擋圈440組成。阻擋圈440不必是環(huán)狀而是由一個末端有軸向切口部分的彈性圈組成。進一步，軸向的可伸縮棒狀天線單元42被安裝在罩38的通孔38a和金屬固定裝置30的通孔30a中。此棒狀天線單元42由與中部相比兩端直徑稍大的兩個部分，以及與阻擋圈440在兩端嚙合的兩個嚙合凹槽42a制成。進一步，手柄42b附著在棒狀天線單元42的最上端，當收回于機殼50時限制天線單元42的軸向運動。進一步，棒狀天線單元42在最下端制成凸出部分42c，當從機殼50伸出時阻止棒狀天線單元42的軸向運動。
具有天線單元34和棒狀天線單元42兩者的天線，可通過將金屬固定裝置30的螺釘部分擰進機殼50的安裝孔50a的螺母部分固定在機殼50上。擰進后，饋線金屬片452可被電氣連接到金屬固定裝置30。此饋線金屬片452經(jīng)同軸電纜454連接到無線電電路(未畫)。
如上所述結構中，當阻擋圈440被嚙合在制成于棒狀天線單元42的兩端上的嚙合凹槽42a時，棒狀天線單元42可分別在伸出和收回兩種位置被保持。當伸出時，由于棒狀天線單元42的基末端部分在高頻與天線單元34電容性耦合，可將天線單元34和棒狀天線單元42作為單一天線使用。
因此，棒狀天線42被伸出，在通話期間通過便攜式電話作為高增益天線使用，并通過只使用天線單元34，被收回用作等待天線，用于接收輸入呼叫信號，使得可獲得輕便性和靈敏度最佳的天線。
進一步，上述實施例中，雖然天線單元34被折返成鋸齒形狀，并不僅限于此，天線單元可被制成螺旋形狀。進一步，雖然棒狀天線單元42是一個單一的棒，并不僅限于此，一個可伸縮的棒狀天線單元可被使用。
(第六實施例)進一步，圖22顯示了第六實施例，如圖1所示的天線單元1被制作在高頻電路板201上。這個實施例在無線電設備中特別適用于便攜式電話裝置。如圖22所示，天線單元1經(jīng)一個饋線點203a被連接到高頻電路202。進一步，按鈕形狀的十個鍵203被安置在機殼2的表面上。
進一步，圖23顯示了相似的實施例，如圖15所示的天線單元1被制作在高頻電路板201上。這個實施例在無線電設備中特別適用于便攜式電話裝置。如圖23所示，天線單元1經(jīng)一個饋線點203a被連接到高頻電路202。進一步，按鈕形狀的十個鍵203被安置在機殼2的表面上。
如上所述實施例中，高頻電路板通常由環(huán)氧樹脂制成，高頻電路由模板印刷制成。進一步，當使用陶瓷襯底時，電路模板通過燒結銅箔被制成。
如上所述，當天線單元制作在機殼內(nèi)時，由于天線單元不向外伸出，無線電設備攜帶方便。進一步，與天線單元附著在機殼外面的情況相比，由于天線單元與高頻電路一起通過印刷處理被制造，可以降低費用。
權利要求
1.一個天線，其中一個由一個長導體制成的天線單元由至少一個設置為與天線單元的縱向方向大致平行的折返部分組成。
2.權利要求1的天線，其中縱向方向上天線單元的物理長度被定為這樣的長度，使其大致諧振于第一頻段；并且至少一個折返部分被制成這樣的方式，使其在與相鄰天線單元電氣耦合的基礎上諧振于高于第一頻段兩倍的第二頻段。
3.權利要求1的天線，其中長導體由帶狀體制成。
4.權利要求1的天線，其中由折返部分組成的天線單元通過保持與相鄰天線單元電氣耦合，以天線單元的縱向方向為中心軸繞成線圈形狀。
5.權利要求1的天線，其中長導體被制成鋸齒形并由折返部分以這樣的方式組成，即鋸齒部分彼此相鄰。
6.權利要求1的天線，其中長導體在縱向方向上的長度被制成為與第一頻段的大致1/4波長相符。
7.附著在無線電設備上的天線，包括一個由權利要求1定義的并在一個末端連接饋線部分的第一天線部分；以及當放置在無線電設備機殼內(nèi)時與饋線分離，并且當從無線電設備的機殼伸出時一個末端與第一天線部分的另一個末端電氣耦合的第二天線部分。
8.權利要求7的天線，其中第一天線部分的另一個末端與第二天線部分的一個末端電容性和/或電感性電氣耦合，兩個天線部分不用直接接觸。
9.權利要求7的天線，其中第一天線部分是如同權利要求1定義的由折返部分組成的第一天線單元，第一天線單元由設置在電氣絕緣物質制成的圓柱軸的外部圓周上的導電帶狀體制成。
10.權利要求9的天線，其中第一天線單元的一個末端電氣連接于用于安裝放置在第一天線部分下方部分的饋線的金屬固定裝置；并且第一天線單元的另一末端由通過一個在骨架側壁部分制成的通孔向內(nèi)徑向伸出的凸出部分組成；并且通過使凸出部分與附著在第二天線部分一個低末端與第二天線單元由接觸的金屬擋塊上制成的凹槽部分契合，第一和第二天線部分電氣連接。
11.一種天線，包括具有在低的末端部分連接于饋線部分的金屬固定裝置，并且如同權利要求1所定義的第一天線部分；以及當放置在無線電設備機殼內(nèi)與饋線分離，并且在一個低的末端放置了一個阻擋塊部分，以及當從無線電設備的機殼伸出時與饋線部分電氣連接的第二天線部分，第一天線部分的金屬固定裝置固定在伸出的第二天線部分的上部末端部分。
12.權利要求11的天線，其中第一天線部分與第二天線部分相互電氣連接。
13.權利要求11的天線，其中第一天線部分與第二天線部分相互電容性和/或電感性耦合。
14.權利要求11的天線，其中第二天線部分由如同權利要求1所定義的天線構成。
15.無線電設備，包括一個發(fā)射和接收電路；一個用于覆蓋發(fā)射和接收電路的機殼；一個設置在機殼附近的并且與發(fā)射和接收電路電氣連接的饋線部分；以及一個附著在機殼上并且與饋線部分電氣連接的天線，與權利要求1定義一致的該天線至少用作無線電設備的天線的一部分。
16.一種天線，包括具有一個由長導體制成的并且由至少一個設置為與天線單元的縱向方向大致平行的折返部分組成的天線單元的第一天線部分，第一天線部分以下述方式制成，即整個電氣長度是第一頻段的大致1/4波長，而是第二頻段的大致3/4波長；以及具有一個當從機殼伸出時末端部分電氣連接于第一天線部分的第二天線部分，第二天線部分由第一天線單元和與第一天線單元電氣連接的第二天線單元組成，其中第一天線單元以下述方式制成，即電氣長度是第二頻段的大致1/2波長，第二天線單元以下述方式制成，即與第一天線單元合起來整個電氣長度是第一頻段的大致1/2波長。
17.權利要求16的天線，其中第一天線單元與第二天線單元經(jīng)一個并聯(lián)諧振于第二頻段的陷波器相互連接。
18.權利要求16的天線，其中第一天線單元與第二天線單元經(jīng)一個對于第二頻段移相180°的移相器相互連接。
19.權利要求16的天線，其中第一天線部分由一個位置在離饋線部分一側的末端部分大致第二頻段1/4波長的電氣長度處的耦合折返部分組成，并且進一步地第二天線部分被這樣放置，使其與耦合折返部分和第一天線部分的另一個末端都電容性和/或電感性電氣耦合。
20.一個天線，其中一個制成為一頻段的大致1/2波長的第二天線部分，當伸出時，與第一天線部分電氣連接，第一天線部分總的電氣長度是一頻段的大致3/4波長；第一天線部分以下述方式制成，即與頻段的大致2/4波長電氣長度對應的一部分可起到一個相互抵消電場的移相器的作用。
21.一個天線，包括具有一個由長導體制成的并且由至少一個設置成與天線單元的縱向方向大致平行的折返部分組成的天線單元的第一天線部分；以及具有一個當從機殼伸出時末端部分電氣連接于第一天線部分的第二天線部分，第二天線部分是一個具有電感元件和電容元件的串聯(lián)諧振電路并且與第一天線單元電容性和/或電感性電氣連接。
22.權利要求21的天線，其中第一天線部分由用于分別對第一和第二頻段都發(fā)射和接收的折返部分組成；第二天線部分由一個串聯(lián)諧振于第一頻段的第一串聯(lián)諧振電路和一個串聯(lián)諧振于第二頻段的第二串聯(lián)諧振電路組成；第一串聯(lián)諧振電路和第二串聯(lián)諧振電路相互電容性和/或電感性電氣耦合。
23.一個天線，包括一個由長導體制成的并且由至少一個設置為與天線單元的縱向方向平行的折返部分的組成的天線單元，天線單元以下述方式制成，即電氣長度是發(fā)射和接收信號頻段的大致3/4波長；并且從天線單元的一個末端到相對的饋線部分一側的該頻段的大致1/4波長的電氣長度，至少一半被做成與大致平行制成的天線單元不平行地伸出的天線段。
24.權利要求23的天線，其中不平行地伸出的至少大致1/4波長部分的一半，可按下述方式被伸出，即沿著大致平行制成的天線單元，重復做成小彎曲形狀部分。
25.一個天線，包括一個由長導體制成的并且由至少一個設置為與天線單元的縱向方向平行的折返部分的組成的天線單元，天線單元以下述方式制成，即電氣長度是第一頻段的大致1/4波長；以及制成一個耦合折返部分，使其在離天線單元的饋線部分一側為第二頻段的大致1/4波長電氣長度的位置上與第二天線部分電容性和/或電感性耦合。
26.一個天線，包括如權利要求25定義的并且通過將一個天線單元設置在圓柱絕緣體的外部圓周表面制成的一個第一天線部分；當沿絕緣體的內(nèi)部圓周滑動向外伸出時與第一天線部分電容性和/或電感性耦合的第二天線部分；以及第一天線部分的天線單元的末端部分在比耦合折返部分更遠離第二天線部分的位置以下述方式制成，即在第二頻段，在與第一天線部分的天線單元的饋線部分相對的一個末端第二天線部分可容易地與第一天線部分的耦合折返部分相耦合。
27.一個天線，包括一個固定在金屬固定裝置一個末端的圓柱核芯；一個與核芯同軸的設置在核芯的另一個末端的環(huán)狀彈簧；一個由與核芯的中心孔通連的通孔組成并覆蓋核芯與環(huán)狀彈簧的外罩；以及一個由一大直徑頂部和連接部分組成的棒狀天線組件，連接部分在兩端都有，使得它被滑動安裝在核芯的中心孔上；其中一個嚙合有環(huán)狀彈簧的凹槽分別制作在頂部和棒狀天線組件的連接部分。
28.權利要求27的天線，其中一個其外部直徑大于圓柱核芯的孔的內(nèi)部直徑的分裂型阻擋塊，安裝在棒狀天線組件的連接部分的一個末端，棒狀天線組件的連接部分可穿過它滑動移動。
29.權利要求27的天線，其中圓柱核芯由電氣絕緣物質制成，并且一個第一天線部分由放置在核芯的外部圓周上的天線單元制成。
30.一個無線電設備，包括一個安裝在機殼內(nèi)的高頻電路板；以及一個由一個長導體制成的天線單元，并且由至少一個設置為平行于天線單元的縱向方向的折返部分組成，天線提供給高頻電路板。
31.一個無線電設備，包括一個放置在機殼內(nèi)的高頻電路板；以及一個由天線單元組成的天線，其中天線單元由一個長導體制成，并且由至少一個設置為與天線單元的縱向方向大致平行的折返部分以這種方式組成，即電氣長度是被發(fā)射和接收的信號頻段的大致3/4波長；并且從天線單元的一個末端到相對的饋線端的頻段的大致1/4波長的電氣長度，至少有一半被做成與大致平行制成的天線單元不平行地伸出的可伸出天線段，天線提供給高頻電路板。
全文摘要
一個長導體的天線單元(1)由至少一個設置為與天線單元的縱向方向大致平行的折返部分(1a)組成。實際上,在縱向方向上的天線單元的物理長度被定為使其大致諧振于第一頻段的長度,并且在電氣耦合于相鄰天線單元的基礎上至少一折返部分(1a)被制成使其諧振于高于第一頻段兩倍的第二頻段的形式。
文檔編號H01Q1/36GK1171641SQ9611796
公開日1998年1月28日 申請日期1996年12月24日 優(yōu)先權日1996年6月20日
發(fā)明者柳澤和介, 堀江涼, 川原隆夫, 押山正, 新井道郎, 矢野工, 佐藤溫 申請人:株式會社友華