專利名稱：用于通信裝置的天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及天線，更具體地是涉及用于通信裝置的天線。
個人通信系統(tǒng)(PCS)使用無繩手機，為了使裝置更易于移動，它通常被設計成盡可能地小。為了使手機容易移動，將手機中加入例如收縮天線那樣的特征，使得手機裝入機套或公文包時，不會占用很大的空間。在要求天線分集的系統(tǒng)中，將第二天線裝入手機，這樣盡管對用戶提供了一個人機控制的合宜的解決辦法，但又帶來了保持手機性能在最佳水平的復雜問題。在有折疊部分的手機中，對這個問題的一種可能的解決辦法是第二天線與折疊部分裝在一起。當前的折疊部分天線通常是用同軸電纜或柔性電路內(nèi)連(花線)連接到手機收發(fā)信機。然而，在工廠中，當組裝時間和生產(chǎn)的可靠性是最為重要時，使用花線電路或同軸電纜常會產(chǎn)生難以組裝的問題。由于折疊部分重復地開啟和閉合，在機械方面也會發(fā)生關于花線電路和同軸電纜遭受磨損的問題。此外，因為天線是耦合到收發(fā)信機的一個地電位(GND)平面，所以完全裝在折疊部分內(nèi)的天線通常是失諧的。因此，具有完全裝在折疊部分內(nèi)天線的手機要求折疊部分保持開啟狀態(tài)以使天線正常地工作。此外，對于設計上沒有折疊部分的手機，當要求分集作為通信協(xié)議的一部分時，就產(chǎn)生了在哪里安放第二天線的問題。
因此，需要一種能裝入通信裝置的天線，它在折疊部分和收發(fā)信機之間能提供一種改善的互連接，以便減少工廠中的組裝時間和費用。該天線還應該在折疊部分的開啟位置和閉合位置時都能保證工作。此外，沒有折疊部分但能提供分集的手機對于不要求折疊部分的用戶也將是有利的。


圖1是一個依據(jù)本發(fā)明的通信裝置圖。
圖2是一個依據(jù)本發(fā)明的天線的優(yōu)選實施例的說明圖。
圖3是本發(fā)明描述的天線與自由空間中偶極子天線的比較曲線圖。
圖4是標準的可拉天線與依照本發(fā)明的天線的比較曲線圖。
圖5是依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的手機所期望的性能說明圖，它以圖4中所示的數(shù)據(jù)為基礎。
附圖的圖1說明一個移動式無線電單元，即是依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的手機100。這里要描述的發(fā)明應用于無繩電話第二代手機(CT2)，但其它的通信裝置也能使用。手機100包括一個外殼102以及通過鉸鏈106連接到外殼的一個折疊部分104。手機100也包括第一天線108和第二天線110。第一天線108是一個標準的可拉長天線，它由兩個主要部分組成，一個無源輻射器部分，它表示為可拉長部分112，和一個直接饋電部分114，它們位于外殼102內(nèi)并連接到外殼102內(nèi)的印刷電路板(未示出)的收發(fā)信機部分。當伸長時，兩部分112和114感性耦合并用作完整的天線108。當無源輻射器部分112收縮時，只有直接饋電部分114用作天線108。在收縮的位置，因為只有直接饋電部分114用來接收或發(fā)射一個射頻(RF)信號，所以性能有些下降。無源輻射器部分112兩端的半英寸長的塑料使得在伸長位置時，兩部分能有感性的耦合，在收縮位置時，只有直接饋電部分114在使用。
手機100中還包括第二天線110，它分為兩部分，第二天線110的第一部分(后將示出)位于外殼102內(nèi)，而第二部分是位于折疊部分104內(nèi)的無源輻射器116。在圖2將會詳細地描述第二天線110。但簡言之，依照本發(fā)明，第一和第二部分之間的感性耦合產(chǎn)生了第二天線?？衫L天線108和第二天線110給手機100提供分集。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，折疊部分104能夠在第一和第二位置之間移動，其中第一位置最好是一個開啟的位置，而第二位置是一個閉合的位置。折疊部分最好由塑料材料制成并加入一種導電材料，例如銅，它以一個予定的形式沉積在塑料表面，形成無源輻射器116。也可將導電材料嵌入塑料內(nèi)。這里要描述的第二天線110在握鍵開啟或閉合時，甚至當握鍵完全從手機處移去時，能使手機具有分集的能力。
附圖的圖2示出了依照本發(fā)明的第二天線110的優(yōu)選實施例。天線110分為兩部分在所關心的頻率上諧振，直接饋電輻射器部分202和無源輻射器部分116。天線110還包含一個基座206，手機100的收發(fā)信機部分，它包括直接饋電部分202。連接到外殼的折疊部分104(如圖1所示)包括無源輻射器116。在優(yōu)選實施例中，直接饋電部分202作為一個微帶線加入到印刷電路板基座206的線路布置中，而微帶線在所關心的頻率諧振。基座材料最好是一種阻燃的環(huán)氧樹脂/璃編織層壓(FR-4)材料，但本領域已知的其它pcb基座也可使用。
無源輻射器116可使用一種導電材料例如圖1和2所示的銅帶或?qū)щ娡苛?，加到折疊部分104。雖然優(yōu)選的實施例說明的折疊部分104是由塑料制成時，但其它的材料，例如pcb基座材料也可使用。將無源輻射器116包括到折疊部分中，并將它感性耦合到印刷電路板206的直接饋電部分202，則在收發(fā)信機和折疊部分之間要用同軸電纜或花線互聯(lián)的這種需要就不存在了。
用于直接饋電部分202的微帶線的圖形可被設計為在所關心頻率上諧振的任何形狀。在優(yōu)選的實施例中，直接饋電部分202最好是一個四分之一波長饋電，在頻率864-868MHz(兆赫)范圍上諧振，而無源輻射器116最好是一個半波輻射器在同一所關心的頻率上諧振。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，天線110的直接饋電部分202是一個四分之一波長輻射器，可是四分之一波長增量的其它長度，例如半波長和全波長也能使用。雖然優(yōu)先選無源輻射器116為半波長，但也能設計為半波長增量的其它波長。為了最佳性能，最好設計兩個諧振單元202和116，當折疊部分104移動到閉合位置時，兩個單元不相重疊。
為了提供分集，本發(fā)明所描述的天線110可以裝入一個手機，它已擁有一個圖1所描述的標準的可拉長天線108。由于某些用戶更喜歡帶有折疊部分的手機，用手不需要完成不同于他或她已習慣的任何額外步驟，就能包含分集特征。當折疊部分104處于開啟位置時，第一天線108或是第二天線110可根據(jù)信號的方向和手機的位置接收和發(fā)射RF信號。當折疊部分104閉合時，第一天線108或是第二天線110的直接饋電部分202提供用來接收或發(fā)射RF信號的裝置。當折疊部分在開啟位置達到最佳性能時，第二天線110的直接饋電部分202還保持折疊部分在閉合時手機中的分集。對于希望移去折疊部分104的用戶，僅有直接饋電部分202被用作第二天線。當折疊部分閉合時或當折疊部分被移去時，直接饋電部分202用作天線本身，因為它沒有從它原始位置移動。
現(xiàn)在參考圖3，所示的曲線圖表示所收集數(shù)據(jù)的實例，為本發(fā)明所描述的，在折疊部分開啟和閉合的情況下，它將包括天線110的手機性能與自由空間的偶極子天線相比較。這些數(shù)據(jù)取自一個無回聲室并表示自由空間中天線的性能。所有功率電平都以相對于一毫瓦的分貝(dBm)來測量。偶極子天線用作一個參考，并轉(zhuǎn)動大約360°范圍，它帶有正在監(jiān)測的發(fā)射功率電平。線302表示自由空間中的偶極子天線，它的平均功率為-39.1dBm，而線304表示在折疊部分開啟時本發(fā)明所描述的天線，它的平均功率電平為-40.9dBm(或低于參考偶極子天線1.8dB)。線306表示在折疊部分閉合時本發(fā)明所描述的天線，并測得平均功率為-42.1dBm。在折疊部分閉合時天線和參考偶極子天線之間功率電平的總增量僅是3dlBm，這被認為是一個可接受的下降電平。由于帶有在閉合位置的折疊部分104的手機100基本上只使用直接饋電部分202作為接收RF信號的裝置，所以無論是否帶有折疊部分，都可期望得到可接受的性能。
現(xiàn)在參考圖4，所示的曲線圖400說明一個數(shù)據(jù)樣品，該數(shù)據(jù)表示當用戶持有手機100時，單獨的天線108和110上的發(fā)射功率電平。線402是以dBm表示的一個可接受的閾值，為了維持一個通信鏈路，RF信號的發(fā)射功率電平必須保持在這一閾值之上。分別地測量單獨的天線108和110以便比較它們相應的信號強度。線404以dBm表示第一天線所發(fā)射的功率電平，該天線是標準的可拉長天線。線406表示由本發(fā)明所描述的第二天線110在折疊部分開啟時所發(fā)射的功率電平。對于標準的可拉長天線108在伸長位置時所測得的功率電平為-49.8dBm，而對于天線110當折疊部分在開啟位置時所測得的功率電平為-51.2dBm。
圖400的數(shù)據(jù)表示用戶旋轉(zhuǎn)大約360°范圍時被監(jiān)測的發(fā)射功率電平。由曲線圖400可見，折疊天線(線406)在兩個主要位置180°(點408)和270°(點410)下降到閾值之下。在點410的下降對應于用戶手部擋阻折疊部分的情況，在點408的下降位置對應于用戶頭部的背面，頭部面對輻射單元，折疊部分在頭的前方。標準天線(線404)在0°，100°和360°等處下降到閾值以下。這些位置用相應的標號412、414和416表示。兩個天線108和110基本的作用是互為補充。因此，在一個分集手機內(nèi)，當來自一個天線的接收信號或發(fā)射信號衰減時，則另一個天線能夠接通來保持通信鏈路。
圖5是一曲線圖，說明分集手機100所期望的發(fā)射功率電平，這是以圖4的圖形為基礎的，分集手機100在伸長位置的標準的可拉長天線108和在折疊部分104開啟的本發(fā)明所描述的天線110之間進行切換。標號502表示由標準天線108到第二天線的變化，標號504表示回到標準天線的變化，標號506表示切換回到第二天線110。通過改善發(fā)射和接收RF功率信號的能力，手機能工作的范圍就增加了。
將本發(fā)明所描述的天線110與標準的可拉長天線相結(jié)合就能夠?qū)崿F(xiàn)通信裝置中改善的天線性能。通過將無源輻射器部分感性耦合到直接饋電部分，就消除了將同軸電纜或其它傳輸線穿過鉸鏈的必要性。當折疊部分不斷重復地開啟和閉合時，簡化了手機的組裝并增加了天線的可靠性。由于不論折疊部分的位置如何，直接饋電部分的性能基本維持不變，所以不論折疊部分是開啟或是閉合，手機都能夠繼續(xù)提供分集。此外，用戶可以移去折疊部分并繼續(xù)使用手機，該手機用標準可拉長天線作為第一天線，而采用直接饋電部分作為第二天線。
權利要求
1.一個通信裝置，它包含外殼；收發(fā)信機，它位于外殼內(nèi)；折疊部分，它可在第一位置和第二位置之間移動；將折疊部分連接到外殼的鉸鏈；一個位于外殼內(nèi)的直接饋電輻射器；以及一個無源輻射器，它位于折疊部分內(nèi)并與直接饋電輻射器感性耦合。
2.權利要求1的通信裝置，其中通信裝置還包含一個連接到外殼的可拉長天線，直接饋電輻射器和可拉長天線向通信裝置提供天線分集。
3.權利要求2的通信裝置，其中收發(fā)信機包含一個基座，其中直接饋電輻射器位于基座上。
4.權利要求3的通信裝置，其中當折疊部分處在第一位置時，直接饋電輻射器提供一個第一天線位置，而當折疊部分處在第二位置時，直接饋電輻射器感性耦合到無源輻射器來提供一個第二天線位置。
5.權利要求4的通信裝置，其中直接饋電輻射器包含一個四分之一波長的直接饋電輻射器，無源輻射器包含一個諧振的半波長的無源輻射器。
6.權利要求5的通信裝置，其中無源輻射器印制在折疊部分上。
7.權利要求6的通信裝置，其中直接饋電輻射器包含一個印制在基座上的微帶線。
全文摘要
用于個人通信系統(tǒng)的一個分集手機(100)包括一個折疊部分(104)，一個第一天線(108)和第二天線(110)。第二天線(110)由兩部分組成，第一部分是一個印制在基座(206)上的直接饋電部分(202)，而第二部分包含一個位于折疊部分(104)內(nèi)的無源輻射器(116)。第二天線(110)的第一和第二部分(202)和(116)是在折疊部分(104)和基座(206)之間感性耦合在一起。如同從手機(100)移去折疊部分一樣，不論折疊部分(104)開啟或閉合，分集都得以保持。
文檔編號H04B1/38GK1120250SQ9510996
公開日1996年4月10日 申請日期1995年7月13日 優(yōu)先權日1994年7月15日
發(fā)明者阿吉里歐斯·查茨佩特羅斯 申請人:摩托羅拉公司