專利名稱：多頻天線的耦合器的制作方法
背景技術(shù)：
I.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及天線的耦合器，適合于與例如車(chē)輛中多頻帶無(wú)線電話機(jī)一起使用。
II.現(xiàn)有技術(shù)的描述無(wú)線電話由于它們?yōu)閭€(gè)人通信提供了便利而被廣泛使用。雖然老的系統(tǒng)仍在使用，但是無(wú)線電話技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展，將產(chǎn)生更好的無(wú)線通信系統(tǒng)。
例如，早先的無(wú)線電話系統(tǒng)采用模擬通信原理和約800MHz的通信頻帶，然而已經(jīng)推出了更新的系統(tǒng)，它們采用約1900MHz頻帶內(nèi)的數(shù)字通信原理。在一些地區(qū)中，這兩種系統(tǒng)都在使用，在有些地區(qū)中，在約800MHz工作的老的系統(tǒng)已經(jīng)或者將要被轉(zhuǎn)換為采用數(shù)字通信原理。
無(wú)論如何，由于不同無(wú)線電話系統(tǒng)所采用的不同頻率，用戶的無(wú)線電話機(jī)必須工作的頻率從一個(gè)地區(qū)到另一個(gè)地區(qū)而改變。確實(shí)，在特定區(qū)域中的有些用戶可能需要在第一頻率上工作的電話機(jī)，而該地區(qū)中的其它用戶則必須利用第二頻率進(jìn)行通信。在有些情況中，在一個(gè)地區(qū)內(nèi)可能存在兩個(gè)以上的頻率在工作。
認(rèn)識(shí)到上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的便是提供能夠利用至少兩個(gè)(也許更多)頻率中的一個(gè)頻率進(jìn)行通信的無(wú)線電話機(jī)，使得電話機(jī)能夠與一個(gè)以上的系統(tǒng)一起使用。換句話說(shuō)，本發(fā)明認(rèn)識(shí)到，需要使一個(gè)無(wú)線電話機(jī)模型能夠在一個(gè)以上通信系統(tǒng)中有用，以提高電話機(jī)的操作靈活性。作為另一種不太理想的方案，可以提供兩個(gè)電話機(jī)，每個(gè)電話機(jī)各自工作在一個(gè)頻率上。
偶然為了改善車(chē)輛中乘客使用無(wú)線電話機(jī)時(shí)的通信，在車(chē)輛上提供一對(duì)裝置是有利的，該裝置以及被稱為輻射器的相關(guān)天線實(shí)際上為該電話機(jī)與車(chē)輛外空中接口建立一個(gè)低噪聲傳輸路徑。在其它考慮依據(jù)中，正如這里創(chuàng)造性地認(rèn)識(shí)的，上述因素意味著無(wú)線電話機(jī)在車(chē)輛中使用時(shí)應(yīng)當(dāng)與信號(hào)發(fā)射耦合裝置相關(guān)聯(lián)，該信號(hào)發(fā)射耦合裝置以兩個(gè)頻帶有效地向車(chē)輛內(nèi)的電話機(jī)來(lái)回傳送信號(hào)。
然而，從以上的討論可以看到，現(xiàn)有的車(chē)輛中使用的無(wú)線電話機(jī)耦合裝置僅僅是為單個(gè)頻率使用而設(shè)計(jì)的。因此，這種現(xiàn)有裝置在與多個(gè)頻率電話機(jī)一起使用時(shí)會(huì)有效地把電話機(jī)頻帶之一的信號(hào)耦合到空中接口，但是，令人遺憾的是，不是多個(gè)頻帶。因此需要提供一種與車(chē)輛中多波段天線相關(guān)的耦合裝置，它能夠有效地把兩個(gè)或多個(gè)頻帶的信號(hào)耦合到無(wú)線電話通信系統(tǒng)的空中接口。
于是，本發(fā)明的目的是提供一種能夠與車(chē)輛相關(guān)聯(lián)的耦合裝置，用于建立進(jìn)入和出自車(chē)輛內(nèi)無(wú)線電話機(jī)的低噪聲通信路徑。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠有效地通過(guò)車(chē)窗對(duì)至少兩個(gè)頻帶的信號(hào)進(jìn)行耦合的耦合器。本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種與車(chē)輛中這種耦合器一起使用的多(雙)波段輻射器，這種輻射器能夠以兩個(gè)頻帶中每一個(gè)頻率有效地輻射信號(hào)。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種將多頻帶信號(hào)耦合到車(chē)輛內(nèi)無(wú)線電話機(jī)或從中耦合出來(lái)的耦合裝置，以致于耦合裝置易于使用以及低成本高效益地制造和實(shí)施。
發(fā)明概要本發(fā)明提供一種在車(chē)輛內(nèi)無(wú)線電話機(jī)與車(chē)輛外部之間建立通信路徑的耦合器，它包括可固定到車(chē)輛部件外表面上的外部耦合元件，外部耦合元件限定一個(gè)底部端和一個(gè)錐形端，從底部端到錐形端外部耦合元件逐步縮??；可固定到車(chē)輛部件內(nèi)表面上并與無(wú)線電話機(jī)電耦合的內(nèi)部耦合元件，內(nèi)部耦合元件限定一個(gè)底部端和一個(gè)錐形端，內(nèi)部耦合元件相對(duì)于外部耦合元件而取向，內(nèi)部耦合元件的底部端與外部耦合元件的錐形端相并置，而外部耦合元件的底部端與內(nèi)部耦合元件的錐形端相并置。
本發(fā)明還提供一種在車(chē)輛內(nèi)無(wú)線電話機(jī)與車(chē)輛外部之間建立通信路徑的耦合器，它包括可固定到車(chē)輛部件外表面上的外部耦合元件，外部耦合元件限定一個(gè)底部端和一個(gè)錐形端，從底部端到錐形端外部耦合元件逐步縮小；可固定到車(chē)輛部件內(nèi)表面上并與無(wú)線電話機(jī)電耦合的內(nèi)部耦合元件，內(nèi)部耦合元件限定一個(gè)底部端和一個(gè)錐形端，內(nèi)部耦合元件相對(duì)于外部耦合元件而取向，內(nèi)部耦合元件的底部端與外部耦合元件的錐形端相并置，而外部耦合元件的底部端與內(nèi)部耦合元件的錐形端相并置。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一種在車(chē)輛內(nèi)無(wú)線電話機(jī)與車(chē)輛外部之間建立通信路徑的方法，該方法包括提供一個(gè)具有錐形構(gòu)造并限定錐形方向的外部耦合元件；提供一個(gè)具有錐形構(gòu)造并限定錐形方向的內(nèi)部耦合元件；將外部耦合元件固定到車(chē)輛外側(cè)表面上；將內(nèi)部耦合元件固定到車(chē)窗的與外部耦合元件相對(duì)的內(nèi)側(cè)表面上，使得車(chē)窗夾在兩個(gè)元件當(dāng)中以及內(nèi)部元件的錐形方向與外部元件的錐形方向相反。
本發(fā)明還提供一種天線用的耦合器，該耦合器包括兩個(gè)耦合元件，每個(gè)耦合元件具有一個(gè)寬的端部和一個(gè)逐步縮小的窄的端部并排列在介質(zhì)層的各個(gè)表面上，一個(gè)元件的寬的端部與另一個(gè)元件的窄的端部協(xié)同工作，為信號(hào)通過(guò)介質(zhì)層提供耦合。
這里揭示一種用于在車(chē)輛內(nèi)無(wú)線電話機(jī)與車(chē)輛外部之間建立通信路徑的耦合器。耦合器包括能夠被固定到車(chē)輛部件(例如擋風(fēng)屏)外表面上的外部耦合元件。正如以下詳細(xì)揭示的，外部耦合元件限定一個(gè)底部端和一個(gè)錐形端，從底部端到錐形端外部耦合元件逐步縮小。
此外，內(nèi)部耦合元件能夠被固定到車(chē)輛部件(如擋風(fēng)屏)內(nèi)表面上并與無(wú)線電話機(jī)可電連接或耦合。內(nèi)部耦合元件限定一個(gè)底部端和一個(gè)錐形端。重要的是，內(nèi)部耦合元件相對(duì)于外部耦合元件而取向，內(nèi)部耦合元件的底部端與外部耦合元件的錐形端相并置，而外部耦合元件的底部端與內(nèi)部耦合元件的錐形端相并置。較佳地，每個(gè)耦合元件與將元件固定到車(chē)窗上的各個(gè)粘合劑層相關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的原理，外部耦合元件限定一個(gè)介于其兩端之間的縱向尺度和橫向尺度。當(dāng)?shù)诙糠直鹊谝徊糠指拷F形端時(shí)，耦合元件的在橫向尺度上橫跨該元件的第一部分的單位長(zhǎng)度表面面積大于該元件的在橫向尺度上橫跨該元件的第二部分的單位長(zhǎng)度表面面積。按另一種意義來(lái)說(shuō)，外部耦合元件限定一個(gè)在橫向尺度上連續(xù)的底部和至少一個(gè)從底部縱向向外延伸的臂。
在一個(gè)實(shí)施例中，外部耦合元件包括兩個(gè)級(jí)聯(lián)的臂，每一個(gè)臂各自限定一個(gè)外側(cè)邊緣和一個(gè)中心邊緣。至少一個(gè)邊緣以相對(duì)于縱向尺度的斜角而取向。另一方面，可以提供單個(gè)臂，它包括一個(gè)外側(cè)邊緣，具有由指數(shù)函數(shù)定義的曲率。在另一種方案中，至少一個(gè)臂包括多個(gè)段，一個(gè)通常以縱向取向的第一段和一個(gè)與第一段相鄰并相對(duì)于其彎曲的第二段，使得第二段通常以橫向取向。換句話說(shuō)，第二段相對(duì)于第一段形成一角度。采用這種方法，可以為在相對(duì)較小的外殼內(nèi)接受配置耦合元件。
在另一些實(shí)施例中，能夠?qū)⑷齻€(gè)或多個(gè)段以鄰近結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接，這里需要形成更長(zhǎng)或更復(fù)雜的臂結(jié)構(gòu)。能夠以不同的角度將這種臂中的每個(gè)段與相鄰的段連接，典型地為90度，但是這不是所需角度。例如，能夠以彼此間120度的角度形成一系列的段。在再一個(gè)實(shí)施例中，能夠?qū)⒈坌纬梢粋€(gè)連續(xù)彎曲的元件。
一種建立低噪聲通信路徑的雙頻耦合器，包括兩個(gè)面對(duì)面取向的可將介質(zhì)材料設(shè)置在其中的平面元件。正如本發(fā)明所期望的，元件通常具有彼此相同的構(gòu)造，每個(gè)元件為錐形，所以每個(gè)元件各自定義一個(gè)錐形方向。元件以它們的錐形方向相反而彼此相對(duì)取向。元件通常還定義一條沿縱軸的中心線，彼此相對(duì)于這一中心線而對(duì)準(zhǔn)。另外，元件可以采用不同的臂的數(shù)目、錐形角度或總尺寸，這取決于具體的應(yīng)用。
揭示了一種在車(chē)輛內(nèi)無(wú)線電話機(jī)與車(chē)輛外部之間建立通信路徑的方法，本方法包括提供一個(gè)具有錐形構(gòu)造并限定錐形方向的外部耦合元件，同樣地提供一個(gè)具有錐形構(gòu)造并限定錐形方向的內(nèi)部耦合元件。外部耦合元件被固定到車(chē)窗外表面或車(chē)輛的其它側(cè)表面上，內(nèi)部耦合元件被固定到車(chē)窗的內(nèi)表面上，使得內(nèi)部元件的錐形方向與外部元件的錐形方向相反。采用這種結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作，車(chē)窗夾在元件當(dāng)中。
較佳地，外部耦合元件連接至具有多個(gè)彼此分開(kāi)并附著到一個(gè)公共底座上的多個(gè)輻射元件的輻射器。輻射元件是為了以耦合器所允許的不同頻率輻射或接收信號(hào)而配置的。
附圖簡(jiǎn)述從以下結(jié)合附圖所作的對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚，在整個(gè)附圖中類(lèi)似的參考符號(hào)表示類(lèi)似的元件，其中

圖1是裝有體現(xiàn)本發(fā)明原理的耦合裝置和輻射器的車(chē)輛的透視圖，示出無(wú)線電話托架和話機(jī)。
圖2A示出圖1的耦合裝置的透視圖。
圖2B示出圖1的耦合裝置與連接至此的多頻率天線的透視圖。
圖3是具有一個(gè)單臂的圖2中所示耦合元件之一的俯視圖。
圖4A是具有兩個(gè)臂的圖2中所示耦合元件之一的另一實(shí)施例的俯視圖，兩個(gè)臂具有兩條直線中心邊緣和兩條錐形外側(cè)邊緣。
圖4B是具有兩個(gè)臂的圖2中所示耦合元件之一的再一實(shí)施例的俯視圖，兩個(gè)臂具有兩條直線外側(cè)邊緣和兩條錐形中心邊緣。
圖4C是耦合元件之一的另一實(shí)施例的俯視圖，兩個(gè)臂具有兩條錐形外側(cè)邊緣和兩條錐形中心邊緣。
圖4D是圖4A所示耦合元件的另一實(shí)施例的俯視圖，兩個(gè)臂具有不同長(zhǎng)度。
圖4E是圖4C所示耦合元件的另一實(shí)施例的俯視圖，兩個(gè)臂具有不同長(zhǎng)度。
圖5A、5B和5C是具有三個(gè)臂的耦合元件之一的另一實(shí)施例的俯視圖，三個(gè)臂分別具有兩個(gè)不同長(zhǎng)度、三個(gè)不同長(zhǎng)度和相同長(zhǎng)度。
圖5D是具有三個(gè)臂的耦合元件之一的另一實(shí)施例的俯視圖，三個(gè)錐形臂被再劃分成六個(gè)。
圖6A和6B分別是具有相同和不同長(zhǎng)度的四個(gè)臂的耦合元件之一的另一實(shí)施例的俯視圖。
圖7A和7B分別是具有單個(gè)和雙個(gè)臂的較佳耦合元件的俯視圖，每個(gè)臂具有曲線錐形外側(cè)邊緣，其曲率由指數(shù)函數(shù)定義。
圖7C是具有曲線錐形外側(cè)邊緣的較佳耦合元件的俯視圖，其曲率是向內(nèi)的。
圖7D是具有階躍錐形外側(cè)邊緣的較佳耦合元件的俯視圖。
圖8是耦合元件的透視圖，其主表面是與曲面車(chē)窗共形的兩維曲面。
圖9A和9B是具有兩個(gè)錐形臂的耦合元件之一的另一實(shí)施例的俯視圖，每個(gè)臂至少有兩個(gè)彼此成角度定位的段，以便于安裝在相對(duì)較小的外殼內(nèi)。
圖10是具有鐮刀形的耦合元件之一的另一實(shí)施例的俯視圖。
圖11A-11C是本發(fā)明輻射器的另一些實(shí)施例的透視圖。
圖12是本發(fā)明輻射器的另一實(shí)施例的截面圖，沿圖2A中線12-12看。
圖13是本發(fā)明輻射器的另一實(shí)施例的截面圖，沿圖2A中線12-12看。
圖14是本發(fā)明輻射器的另一實(shí)施例的截面圖，沿圖2A的線12-12看，與車(chē)輛擋風(fēng)屏分開(kāi)使用，表明饋電電路或連接機(jī)構(gòu)。
圖15是與車(chē)輛擋風(fēng)屏分開(kāi)使用的本發(fā)明輻射器的另一實(shí)施例的部分截面俯視圖，表明饋電電路或連接機(jī)構(gòu)。
圖16是與車(chē)輛擋風(fēng)屏分開(kāi)使用的本發(fā)明輻射器的又一實(shí)施例的示意側(cè)視圖，表明饋電電路或連接機(jī)構(gòu)。
圖17A和17B是本發(fā)明輻射器的另一實(shí)施例的透視圖，表明錐形和曲面的輻射元件。
圖17C是圖17A和17B所示輻射器的另一些截面圖。
圖18A-18C是形成到圖17所示實(shí)施例中的材料的俯視圖和側(cè)視圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述首先參考圖1和2(2A和2B)，圖中示出以10一般表示的耦合器，用于建立車(chē)輛12外側(cè)與諸如無(wú)線電話機(jī)14的無(wú)線裝置之間的低噪聲通信路徑。其它的無(wú)線裝置也打算使用，如報(bào)文接收機(jī)和數(shù)據(jù)傳送裝置(例如便攜式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)據(jù)助手、調(diào)制解調(diào)器、傳真機(jī))，它們可以采用其它類(lèi)型的已知機(jī)制與下面討論的天線耦合器相連接。在圖1所示的實(shí)施例中，電話機(jī)14設(shè)置在車(chē)輛12的乘客車(chē)廂16內(nèi)。在圖所示的較佳實(shí)施例中，無(wú)線電話機(jī)14是雙頻電話機(jī)，當(dāng)然它可以是單頻電話機(jī)或者它可以使用兩個(gè)以上的頻率，或者它可以是多個(gè)單頻電話機(jī)，每個(gè)電話機(jī)工作在一個(gè)不同頻率上。更具體地說(shuō)，無(wú)線電話機(jī)14最好能夠發(fā)射和接收至少兩個(gè)頻帶中一個(gè)的信號(hào)。示例的頻帶限定各自的中心頻率約為每秒859兆周和每秒1920兆周(859MHz和1920MHz)，通常將它們稱為“蜂窩網(wǎng)”和“個(gè)人通信業(yè)務(wù)”(PCS)頻率。然而，這里所公開(kāi)的原理可應(yīng)用到上述頻率之外的其它頻率上。應(yīng)當(dāng)明白，除了單個(gè)多頻電話機(jī)外，本發(fā)明可以容納在單個(gè)托架中可使用的多個(gè)電話機(jī)，每個(gè)電話機(jī)采用一個(gè)各自的頻率。例如，這里采用公共電話機(jī)外殼結(jié)構(gòu)和外部構(gòu)造來(lái)制造在不同頻帶上工作的無(wú)線電話機(jī)。
為了便于利用電話機(jī)14的所謂免提通信，電話機(jī)14最好定位在乘客車(chē)廂16內(nèi)電話機(jī)托架18中。托架18可以包括按照本領(lǐng)域公知原理的揚(yáng)聲器和放大器，觸發(fā)它們便允許電話機(jī)14的用戶無(wú)需拿起或者操縱電話機(jī)14能夠向電話機(jī)14說(shuō)話和從中聽(tīng)信號(hào)，以及觀看電話機(jī)14上的視覺(jué)顯示器。
于是，人們能夠使用托架18中的電話機(jī)14經(jīng)電話機(jī)頻率中任何一個(gè)頻率與無(wú)線通信系統(tǒng)免提通信。在圖1中，無(wú)線通信系統(tǒng)由車(chē)輛12外部的空中接口20部分表示。然而，由于電話機(jī)設(shè)置在車(chē)輛12內(nèi)部，由車(chē)輛12的結(jié)構(gòu)引起的噪聲、干擾和/或信號(hào)阻擋會(huì)使由電話機(jī)14發(fā)射和接收的通信信號(hào)的發(fā)射和接收劣化?？紤]到這一點(diǎn)，提供下文所描述的結(jié)構(gòu)，建立電話機(jī)14與空中接口20，接著與一個(gè)或多個(gè)通信系統(tǒng)之間的低噪聲通信路徑，不管電話機(jī)14采用哪個(gè)頻率該路徑都是有效的。
具體地參考圖2A和2B，耦合器10包括固定在車(chē)輛12的諸如窗或前后透明擋風(fēng)屏26等介質(zhì)車(chē)輛部件22的外表面24上的外部耦合元件22。在有些應(yīng)用中，諸如塑料、玻璃纖維型面板的其它已知車(chē)輛部件能夠起安裝表面的作為。為了揭示本發(fā)明，圖中示出外部耦合元件22是蝕刻或淀積在介質(zhì)基板28上的導(dǎo)電(例如銅、黃銅、鋼或鋁)材料平板，在圖2(2A和2B)中讓基板28是透明的。然而，正如下面參考圖8進(jìn)一步揭示的，耦合元件不必是平面，而是可以為一維或兩維曲面，適合于貼合到例如曲面擋風(fēng)屏上，將耦合元件定位在其上。通常采用這種曲面或可變的表面把耦合器10盡可能貼著表面放置，以使信號(hào)損失減至最小并維持良好的表面支承。
另外，把具有相對(duì)的粘合劑層表面的外部泡沫粘合劑層30粘合到帶有外耦合元件22的介質(zhì)基板28上。耦合元件22定位在外部泡沫粘合劑層30與介質(zhì)基板28之間，如圖所示。外部泡沫粘合劑層30又粘合到擋風(fēng)屏26，由此將外部耦合元件22固定到擋風(fēng)屏26上。另外，可以利用環(huán)氧樹(shù)脂、或樹(shù)脂化合物、膠水、粘合劑或類(lèi)似材料或本領(lǐng)域公知的技術(shù)將外部耦合元件22粘合到擋風(fēng)屏26上。
除了上述結(jié)構(gòu)外，將內(nèi)部耦合元件32固定到擋風(fēng)屏26的內(nèi)表面34上，在圖所示的實(shí)施例中，它的配置與外部耦合元件22基本相同。雖然在這個(gè)例子中是作為與外部耦合元件22基本相同配置示出的，然而，如果需要，為了增強(qiáng)性能，能夠按比例地使內(nèi)部耦合元件32的大小比外部耦合元件22的大小更小或更大。
此外，不必將內(nèi)部耦合元件32與外部耦合元件22同樣地配置。而是，把本耦合元件22、32配置成適合于根據(jù)耦合器元件中流動(dòng)的電流在兩個(gè)耦合器之間有效地傳送信號(hào)。本領(lǐng)域的專業(yè)人員將會(huì)明白，能夠采用場(chǎng)模擬研究或其它已知技術(shù)來(lái)確定耦合器的合適尺寸。此外，預(yù)計(jì)在實(shí)際使用中外部和內(nèi)部耦合器在一些應(yīng)用中安裝時(shí)很可能不是精確對(duì)準(zhǔn)的。
每個(gè)耦合器22、32各自定義一條中心線22z、32z，應(yīng)當(dāng)使空間分開(kāi)的中心線22z、32z緊靠在一起，即在擋風(fēng)屏26上中心線彼此平行地相互對(duì)準(zhǔn)，使中心線之間的距離減至最小。
正如下面進(jìn)一步描述的，耦合元件可以具有一個(gè)以上的臂，尤其是在將提供多個(gè)頻率的地方。例如，內(nèi)部和外部耦合元件可以各有偶數(shù)個(gè)基本上等寬的臂，兩個(gè)內(nèi)側(cè)臂之間有一條中心線，或者奇數(shù)個(gè)臂，其中心線是中心臂的縱向等分線，或者將中心線部分地放置在臂上的其它寬度和排列。在兩種情況的任何一種情況中，耦合元件相對(duì)于這些中心線對(duì)準(zhǔn)。此外，內(nèi)部和外部耦合元件可以具有不同的臂的個(gè)數(shù)或大小。例如，內(nèi)部耦合元件可以有例如四個(gè)臂，其中心線介于兩個(gè)內(nèi)部臂之間，而相應(yīng)的外部耦合元件可以有三個(gè)臂，其中心線沿著中央臂的縱向等分線。然而，這兩個(gè)耦合器則仍然相對(duì)于其各自的中心線對(duì)準(zhǔn)。然而，兩個(gè)元件22、32最好具有相同個(gè)數(shù)的臂，尤其是在元件與一個(gè)以上頻率耦合時(shí)。中心線最好是基本上位于中心，相互間沒(méi)有偏移，以致于耦合器通常是相對(duì)于兩個(gè)相對(duì)耦合器的中心線對(duì)稱定位的。
同外部耦合元件22一樣，內(nèi)部耦合元件32可以被蝕刻在各自的介質(zhì)基板36上，帶有內(nèi)部耦合元件32的基板36由內(nèi)部泡沫粘合劑層38維持在擋風(fēng)屏26上。此外，提供一個(gè)金屬或鍍金屬的接地板40，由填充空氣或填充介質(zhì)的間隙42使之與介質(zhì)層36分開(kāi)。內(nèi)部耦合元件32經(jīng)電線44與無(wú)線電話機(jī)14電連接(即饋送到)，在這個(gè)例子中，電線44與托架18連接。
圖2針對(duì)耦合元件22、32以及彼此相對(duì)取向的構(gòu)造示出本實(shí)施例的兩個(gè)特征。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合元件22、32為三角形。更具體地說(shuō)，在圖2A和2B所示的實(shí)施例中，通常外部耦合元件22定義一個(gè)底部端22a、一個(gè)錐形端22b，因此從底部端22a到錐形端22b是向內(nèi)錐形。同樣，內(nèi)部耦合元件32定義一個(gè)底部端32a和一個(gè)錐形端32b。正如圖2所示，內(nèi)部耦合元件32的底部端32a與電線44連接。
本實(shí)施例的耦合元件的上述構(gòu)造可以作略微不同的闡述。更具體地說(shuō)，外部耦合元件22在其端部22a、22b之間定義一個(gè)縱向尺度“L”和一個(gè)垂直于縱向尺度“L”的橫向尺度“T”。正如圖2B所示，在元件22橫向尺度“T”上延伸的元件22第一部分“P1”的單位長(zhǎng)度表面面積大于同樣在橫向尺度“T”上延伸，但是比第一部分P1更靠近錐形端22b的元件22第二部分“P2”的單位長(zhǎng)度表面面積。從另一方面看，以外部耦合元件22為例，本發(fā)明的耦合元件定義一個(gè)在橫向尺度“T”中連續(xù)的底部端22a和至少一個(gè)從底部端22a向外縱向延伸的錐形臂。
現(xiàn)在回到耦合與22、32的彼此取向上，根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)部耦合元件32與外部耦合元件22相平行并重疊。此外，本原理可以想象內(nèi)部耦合元件32相對(duì)于外部耦合元件32的取向，內(nèi)部元件32的底部端32a與外部元件22的錐形端22b并列，外部元件22的底部端22a與內(nèi)部元件32的錐形端32b并列。
參考圖2A和2B，可以明白，連接外部元件22的錐形端22b與內(nèi)部元件32的底部端32a的直線基本上垂直于由元件22、32限定的平面。同樣，連接內(nèi)部元件32的錐形端32b與外部元件22的底部端22a的直線基本上垂直于由元件22、32限定的平面。因此，兩個(gè)元件22、32相互重疊和面對(duì)面取向，每個(gè)元件22、32各自定義一個(gè)錐向，元件彼此相對(duì)取向，它們的錐向是相反的，它們各自中心線22z、32z是對(duì)準(zhǔn)的，即中心線22z、32z之間的距離減至最小。
然而，將會(huì)明白，兩個(gè)底部端并不是嚴(yán)格重疊或彼此垂直對(duì)準(zhǔn)的。即使元件的大小存在偏差和差異時(shí)射頻能量仍然能夠在兩個(gè)元件之間耦合。這可能影響耦合器的效率或損耗，但是并不明顯地阻礙操作。如上所述，內(nèi)部和外部耦合器元件在“現(xiàn)場(chǎng)”安裝在車(chē)輛上時(shí)也不太可能是高精度地對(duì)準(zhǔn)的，這與高度受控的車(chē)輛工廠安放不同。
以上公開(kāi)的結(jié)構(gòu)提供一個(gè)低成本、寬帶(多頻)或雙波段、安裝在玻璃上的射頻耦合器10。確實(shí)，上述結(jié)構(gòu)對(duì)于把耦合元件22、32之一的射頻能量通過(guò)諸如擋風(fēng)屏26的介質(zhì)層感應(yīng)耦合到另一個(gè)耦合元件22、32中是有用的。此外，同時(shí)使元件22、32重疊以及通過(guò)使其橫向?qū)挾葟钠涞撞慷?2a上其原點(diǎn)向較小尺度變小逐步增大內(nèi)部耦合元件32的阻抗，同時(shí)通過(guò)使外部元件錐形尺度與所述內(nèi)部元件相反取向逐步減小外部元件22的阻抗，能夠?qū)崿F(xiàn)射頻能量從一個(gè)元件22、32到另一個(gè)元件32、22的有效寬帶耦合。
另外，可以提供耦合元件的其它實(shí)施方案。例如，如圖3所示，耦合元件50可以具有矩形底部52和從底部52向外延伸的三角形臂部54。當(dāng)各頻率彼此為奇數(shù)倍時(shí)，對(duì)于兩個(gè)或更多頻率二者之間的耦合，僅有一個(gè)錐形臂的耦合元件是有用的。即，它們具有彼此為奇數(shù)倍的波長(zhǎng)。這通常表示為它們各自四分之一波長(zhǎng)的比率是一個(gè)奇數(shù)的這些頻率。例如，一個(gè)信號(hào)可以具有λ/4的四分之一波長(zhǎng)，而另一個(gè)則具有nλ/4的四分之一波長(zhǎng)，這里n是一個(gè)奇數(shù)正整數(shù)。
圖4A和4B示出另外的臂結(jié)構(gòu)，分別以56和58總體表示，這里沿縱軸將單個(gè)臂有效地分裂為兩個(gè)，建立兩個(gè)半個(gè)部分，以提高耦合器的頻率帶寬。在圖4A中，臂56被劃分成臂57和59，半個(gè)臂57的整個(gè)底邊與半個(gè)臂59的整個(gè)底邊緊密并置并平行。在圖4B中，臂58沿縱軸被分成兩個(gè)，建立兩個(gè)半個(gè)部分60、62，相互面對(duì)的各個(gè)長(zhǎng)邊緣如圖所示相互岔開(kāi)。每個(gè)臂60、62各有一條直的外側(cè)邊緣60a、62a，由于基本上平行于由元件58限定的錐形的方向“D”，外側(cè)邊緣60a、62a是“直線”。此外，每個(gè)臂60、62各有一個(gè)錐形，即有角度的中央邊緣60b、62b，它們建立相對(duì)于錐形的方向“D”的斜角。將會(huì)明白，同樣能夠使下面公開(kāi)的多臂耦合器的臂分裂，以增大耦合器的頻率帶寬。
與圖4A和4B所示的臂結(jié)構(gòu)56和58不同，圖4C示出一個(gè)耦合元件64，它包括底部66和從底部66延伸的兩個(gè)級(jí)聯(lián)錐形臂68、70。每個(gè)臂68、70各有一個(gè)向內(nèi)傾的(從底部66向元件64的縱軸“L”)外側(cè)邊緣68a、70a和一個(gè)向外傾的中心邊緣68b、70b。具有相同長(zhǎng)度的多個(gè)臂對(duì)于提高單個(gè)頻率的耦合是有用的，而具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)臂對(duì)于多個(gè)頻率，尤其當(dāng)它們彼此為奇數(shù)倍的頻率的耦合是有用的。例如，圖4D和4E示出在兩個(gè)臂耦合器中使用的不同長(zhǎng)度的臂，臂組56’中有一對(duì)臂57’、59’，在組64’中有一對(duì)臂68’、70’，為了清楚起見(jiàn)夸大了臂差。
此外，對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員而言將是顯然的，如下面進(jìn)一步討論到的，本發(fā)明不局限于在說(shuō)明圖3-4E中耦合元件的各種實(shí)施例中為清楚起見(jiàn)所采用的特定三角形。可以采用不是直角或等邊三角的其它三角形，如圖3中虛線53和圖4E中虛線67所示。這些結(jié)構(gòu)中的每一種也可以采用使具有倒置錐形的耦合器元件對(duì)準(zhǔn)的“中心線”，為了方便起見(jiàn)它不是從臂或三角形的底部中心延伸的。
可以想象，在耦合元件中能夠采用兩個(gè)以上的臂，這依賴于待耦合的頻率的數(shù)目或者增大頻率帶寬。例如，圖5A示出具有矩形底部74和三個(gè)從底部74向外延伸三角形臂76、78、80的耦合元件72，在擋風(fēng)屏上可耦合三個(gè)頻率。正如圖5A所示，每個(gè)臂76、78、80的兩個(gè)邊緣從底部74起相對(duì)于元件72的縱軸向內(nèi)傾。此外，正如圖5A所示，臂78的長(zhǎng)度大于臂76、80的長(zhǎng)度，以便于耦合一個(gè)以上的頻率。具體地說(shuō)，臂78是為耦合至少第一頻率(以及奇數(shù)倍)而構(gòu)造的，臂76、80是為耦合至少第二頻率而構(gòu)造的。
臂80的長(zhǎng)度可以短于或者長(zhǎng)于臂76(和78)的長(zhǎng)度，以耦合第三頻率或一組頻率。這在圖5B中示出，這里臂80’短于臂76’和78’。在圖5C中，圖中示出耦合器的臂76”、78”和80”具有相同長(zhǎng)度，以改善多頻天線的帶寬，圖中增加的虛線77表示另一種三角排列(非等邊或直角三角形)。在圖5D中，臂77、79、81已經(jīng)被再次劃分，以提供帶寬的進(jìn)一步改善。然而，本領(lǐng)域的專業(yè)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，與制造成本和這么做的約束相比，當(dāng)太多次地對(duì)臂再次劃分時(shí)通常會(huì)到達(dá)一個(gè)減小得益的點(diǎn)。盡管通常需要以相同形狀細(xì)分，但是圖5D還示出不以相同形狀對(duì)臂進(jìn)行再劃分，這一原理也可應(yīng)用于其它構(gòu)造。
上述原理可以擴(kuò)展到增加附加耦合元件臂，在車(chē)輛部件和擋風(fēng)屏上耦合附加的(例如四個(gè)和更多)頻率。例如，圖6A示出具有一個(gè)矩形底部84和四個(gè)從底部84向外延伸的三角形臂86、88、90、92的耦合元件82。臂86-92的長(zhǎng)度可以相互相等，以改善單個(gè)頻率的耦合，或者可以建立相互不同的長(zhǎng)度，以適合于耦合四個(gè)分別不同的頻率。例如，圖6B示出一個(gè)耦合元件82’，它具有四個(gè)從底部84向外延伸的三角形臂86’、88’、90’、92’，每個(gè)臂具有不同的長(zhǎng)度。
與以上所示的元件不同，圖7A示出一個(gè)具有曲線、向內(nèi)逐漸變小外側(cè)邊緣96的元件94。元件94的外側(cè)邊緣96最好具有由指數(shù)函數(shù)限定的曲率或者預(yù)定的形狀，以提供更好的阻抗匹配，這種構(gòu)造也許優(yōu)于直線錐形。另外，外側(cè)邊緣96的曲率可以由二次函數(shù)或其它曲線來(lái)限定。需要的話，這種曲線邊緣也能夠用在具有上面討論的多個(gè)臂的耦合器構(gòu)造上，圖7B中示出兩個(gè)臂97a和97b。耦合器臂的曲線邊緣可以向內(nèi)傾斜，如圖7C中元件94”的外側(cè)邊緣96”所示，盡管為了使阻抗匹配通常不使用，也可以被分段為一系列有傾角的或步進(jìn)的元件，如圖7D中元件94”的外側(cè)邊緣96”所示。
另外，圖8示出元件94限定了與曲面車(chē)輛擋風(fēng)屏基本上共形的兩維彎曲主表面95。將會(huì)明白，這里描述的其它的耦合器元件能夠限定與車(chē)輛表面或擋風(fēng)屏共形的曲面主表面。在圖8所示的實(shí)施例中，主表面95是由蝕刻或淀積在薄的柔性介質(zhì)基板99上的金屬建立的。然而，根據(jù)需要能夠使導(dǎo)電材料鑄型、擠壓、壓印或其它方式成形，以實(shí)現(xiàn)這樣的曲面表面。表面形狀的變化也不需要采用平滑曲線形式，而是能夠作為一系列小臺(tái)階或以角度連接的更小的表面實(shí)現(xiàn)的。本領(lǐng)域的專業(yè)人員將會(huì)明白，成形需要基本上貼合或接近于給定安裝表面，而不會(huì)產(chǎn)生不希望有的損失或無(wú)關(guān)的輻射圖案。
此外，只要不偏離本發(fā)明的范圍，能夠?qū)︸詈显M(jìn)行改進(jìn)，以適合于裝入相對(duì)較小的外殼，不然所述外殼沒(méi)有足夠的尺寸容納耦合元件，例如在波長(zhǎng)或四分之一波長(zhǎng)具有這樣的值，耦合器的臂比制造或美學(xué)目的所需尺寸更長(zhǎng)的地方。這方面如圖9A所示，圖9示出具有底座102和從底座102向外延伸的第一和第二臂104和106的耦合元件100，在底座上形成有信號(hào)輸入/輸出的電連接。
同以上所述的元件一樣，在元件的底座上形成至圖9A所示元件100的連接。然而，同以上所述的元件不一樣的是，第二臂106不是限定一個(gè)沿其長(zhǎng)度的單個(gè)軸，而是將第二臂106彎曲成三個(gè)段106a、106b、106c，相鄰的段最好相互垂直，由于第二臂106從底座102起通過(guò)其整個(gè)長(zhǎng)度連續(xù)地變小，故(從底座102開(kāi)始)相繼的各個(gè)段橫向尺寸逐步變小。因此，將會(huì)明白，段106b沿縱向取向，而臂106a、106c則橫向取向。
圖9B示出與圖9A所示耦合元件100相似的具有底座103的耦合元件102(在底座上形成有輸入/輸出電連接)，不同之處在于第一和第二臂108和110二者都被彎曲成多個(gè)段。具體地說(shuō)，如圖所示，第一臂108被彎曲成四個(gè)段108a、108b、108c和108d，第二臂110有兩個(gè)相同錐度的段110a和110b，相鄰的段彼此相互垂直，(從底座103起)相繼的段橫向尺寸逐步減小。將會(huì)明白，圖9A和9B所示的耦合元件，象圖2所示的元件一樣，與另一個(gè)類(lèi)似元件一起使用，一個(gè)元件的錐形端與另一個(gè)元件的底座并置。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員將會(huì)明白，以上討論的臂的段不必彼此垂直定位。這種臂中的每個(gè)段可以以不同的角度與相鄰的段連接，90度是典型值，但不是所需角度。例如，能夠以120度或其它角度形成一系列的臂的段，彼此形成一個(gè)更復(fù)雜的幾何形狀。角度也可以小于90度，盡管這會(huì)對(duì)整個(gè)臂的長(zhǎng)度產(chǎn)生更大的限制。此外，能夠采用三個(gè)或四個(gè)以上的段來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的長(zhǎng)度，對(duì)于有些應(yīng)用，每個(gè)臂可以具有單個(gè)段。
圖10示出體現(xiàn)本發(fā)明的鐮刀形的再一個(gè)耦合元件101。在點(diǎn)111a上形成電連接，其作用與底座102或103相似，建立兩個(gè)臂111b、111c，其中一個(gè)比另一個(gè)短，分別用于耦合不同的頻率。如上所述，根據(jù)需要也能夠使兩個(gè)臂制成相同長(zhǎng)度，以耦合特定頻率，或者將其分成兩半(平行的臂)，以增大帶寬。
將會(huì)明白，圖2-10所述的耦合元件，象圖2A和2B所述元件22一樣，可以與另一個(gè)相似的元件一起使用，以同樣的常用方式使一個(gè)元件的錐形端與另一個(gè)元件的底座端并置。
回過(guò)來(lái)參考圖1和2(2A和2B)，外部耦合元件22在其底部端22a處或附近與以112總體表示(圖1和圖2)的輻射器相連接，輻射器具有第一和第二細(xì)長(zhǎng)的堅(jiān)固的導(dǎo)電輻射元件114、116。因此，外部耦合元件22建立一個(gè)輻射器112的機(jī)架。較佳地，在耦合器10與輻射器112之間適當(dāng)?shù)亟⒔嵌圈?，?dāng)耦合器10安裝在諸如擋風(fēng)屏16的車(chē)輛表面上時(shí)，使得輻射器112垂直取向，如圖1所示。這允許輻射器112基本上是垂直的。
利用諸如涂有金屬的塑料或銅、黃銅、鋁、鋼等幾種不同材料能夠制造輻射元件114、116。材料的選擇將主要依賴于感興趣的頻率和由特定材料造成的相應(yīng)損耗。即對(duì)材料的選擇要使損耗盡可能減至最小。可以利用已有技術(shù)或材料對(duì)其進(jìn)行保護(hù)涂層，在鋁的情況中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，或者可以用緊湊的鐘罩覆蓋整個(gè)組件，以保護(hù)輻射器免于環(huán)境的損壞，陽(yáng)極氧化的元件和鐘罩增加了定制彩色的能力。
正如圖2A所示，輻射元件114、116彼此分開(kāi)，通過(guò)電焊、硬焊、軟焊或其它集合工藝方法將其附著到一個(gè)公共導(dǎo)電底座118上，如圖所示。或者，當(dāng)輻射元件是涂有金屬的塑料時(shí)，可以將元件粘接或者焊接到底座上。
當(dāng)輻射器一體化地形成一個(gè)單元時(shí)，能夠利用公知技術(shù)由條、線或片形的材料制造它們，將它們配置成多個(gè)段，輻射元件的長(zhǎng)度可從中心部分向外伸展或延伸，當(dāng)這些段向上折疊，形成天線112時(shí)它們變?yōu)閷?dǎo)電底座118。下面將參考圖17和18示出其一個(gè)例子。
輻射元件114、116最好由金屬制成或者是鍍有金屬的塑料，使得元件114、116為導(dǎo)電的。盡管圖2A示出底座118是圓盤(pán)形的，應(yīng)當(dāng)明白底座118可以為其它形狀，例如，底座118可以是橢圓形、三角形、正方形、其它的矩形、或者鐮刀形(直接從上方觀看時(shí))。
在圖2A所示的特定實(shí)施例中，每個(gè)輻射元件114、116分別包括一個(gè)取向向外的曲面表面114a、116a和一個(gè)取向向內(nèi)的矩形平面114b、116b。然而，象底座118一樣，輻射元件114、116可以為橢圓形、鐮刀形、三角形或矩形橫截面。此外，輻射元件114可以具有不同于輻射元件116的形狀，只要將輻射元件114、116配置為最佳地輻射其各自的頻率。另外，輻射元件不需要具有筆直的側(cè)面邊沿，而是可以沿其垂直范圍改變形狀，例如通過(guò)產(chǎn)生波浪形截面變化，例如在有一定的美學(xué)要求時(shí)。
輻射元件114、116的取向向內(nèi)的平面114b、116b彼此相互面對(duì)。然而，如果需要的話，可以使每個(gè)輻射元件114、116從底座118起向外逐漸變小，在這種情況中，按照如下設(shè)定的原理，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)輻射元件114、116的各個(gè)長(zhǎng)度，以建立四分之一波長(zhǎng)輻射元件。
具體地說(shuō)，將第一輻射元件114最佳配置成傳導(dǎo)第一頻帶內(nèi)的信號(hào)，而將第二輻射元件114最佳配置成傳導(dǎo)第二頻帶內(nèi)的信號(hào)。在較佳實(shí)施例中，最佳配置是通過(guò)建立第一輻射元件114的長(zhǎng)度“L1”基本上等于第一頻帶的中心頻率在自由空間中波長(zhǎng)的四分之一奇數(shù)倍而實(shí)現(xiàn)的。即L1＝2n+1(λ/4)，這里λ是待由耦合器傳送的感興趣頻率的波長(zhǎng)，n是零或正整數(shù)。同樣，使第二輻射元件116的長(zhǎng)度“L2”基本上等于第二頻帶的中心頻率在自由空間中波長(zhǎng)的四分之一奇數(shù)倍。
圖11A示出輻射器120，這與圖2B所示的輻射器112本質(zhì)上完全相同，不同之處如下。第一和第二輻射元件122、124如圖所示是由通過(guò)元件122、124和底座126延伸的緊固器緊固到固體金屬或涂有金屬的塑料圓柱底座126上。緊固器128可以是例如止動(dòng)螺絲、鉚釘、銷(xiāo)釘、或螺栓。這種緊固器還可以允許輻射器元件以不同角度固定到底座上，實(shí)現(xiàn)在傾斜表面上垂直對(duì)準(zhǔn)。圖11B和11C示出為示例略圖，當(dāng)采用正如下面討論的錐形側(cè)面或形狀作為輻射器元件時(shí)，對(duì)于諸如圖2A所示的其它實(shí)施例也可以這么做。圖11B示出向天線120’中輻射器元件122’、124’的頂部具有向內(nèi)逐步減小的側(cè)面，圖11C示出向天線120”輻射器元件122”、124”的頂部向外逐步減小側(cè)面。
此外，可以將輻射器配置成最佳地輻射兩個(gè)以上的頻率。例如，圖12示出輻射器130，它具有通過(guò)第一至第四輻射元件134、136、138、140與其連接的底座。應(yīng)當(dāng)明白，每個(gè)輻射元件134、136、138、140具有適合于利用以上討論和本領(lǐng)域人員公知的原理將特定元件配置成最佳地輻射和/或接收各自頻率的長(zhǎng)度。另一方面，代替以上所示的特定輻射元件結(jié)構(gòu)，圖13示出輻射器142可以包括嵌埋在或者附著到底座152上的導(dǎo)電細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)線輻射元件144、146、148、150。應(yīng)當(dāng)明白，每個(gè)輻射元件144、146、148、150具有適合于利用以上討論的原理將特定元件配置成最佳地輻射和接收各自頻率的長(zhǎng)度。
圖14-16示出在以上討論的應(yīng)用以外的其它應(yīng)用中本發(fā)明多頻輻射器的實(shí)施例(其中，輻射器與在車(chē)輛擋風(fēng)屏上耦合射頻能量的耦合器相關(guān))。例如，在圖14中，輻射器154與圖1和2B中所示的輻射器112本質(zhì)上全部相同，將其附著到金屬板155上，板154嵌埋在或者蝕刻在介質(zhì)基板156上。介質(zhì)基板156又設(shè)置在金屬接地板158上，建立微帶饋電線。應(yīng)當(dāng)明白，金屬板155建立天線饋電。采用這一結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑤椛淦饔迷诶畿?chē)輛上，如上所討論的，輻射和接收兩種頻率。
圖15示出以上討論的共面波導(dǎo)饋電的原理的一個(gè)不同物理實(shí)施方案。更具體地說(shuō)，輻射器160附著在金屬饋電板162上，金屬接地板164、166定位在饋電板162的兩側(cè)并與其橫向隔開(kāi)。介質(zhì)條168、170分別夾在接地板164、166與饋電板162之間，如圖所示。
將以上結(jié)構(gòu)連接至天線引線，在圖15中天線示為一條同軸電纜，具有中心饋電導(dǎo)體172和接地外殼引線174。中心饋電導(dǎo)體172連接至饋電板162，而接地外殼引線174連接至接地板164、166。
圖16示出上述原理的再一個(gè)物理實(shí)施方案，這里，多元輻射器176與圖1和2B中所示的輻射器112本質(zhì)上全部相同，它包括底座178和附著到或嵌埋在底座178中的饋電引線180，如圖所示。底座178相對(duì)介質(zhì)層182而定位，金屬接地板184相對(duì)介質(zhì)層182與底座178相反地定位。環(huán)形屏蔽元件186同軸地環(huán)繞饋電引線180。正如專業(yè)人員將看到的，饋電引線180象以上揭示的其它饋電元件一樣，被電連接至合適的天線饋電部件。
現(xiàn)在參考圖17A和17B，以200總體表示的輻射器具有第一和第二細(xì)長(zhǎng)的堅(jiān)固的導(dǎo)電輻射元件202、204。如圖17(17A、17B)所示，輻射元件202、204彼此相互分開(kāi)，通過(guò)電焊、硬焊、軟焊或形成一個(gè)一體化部件的方法附著到一個(gè)公共的條形導(dǎo)電底座206上，如圖所示。底座206在彎曲前可以是平行六面體形的、圓柱形的、或者其它已知形狀。
在圖17A所示的特定實(shí)施例中，每個(gè)輻射元件202、204各包括一個(gè)取向向外的曲面凸表面202a、204a和一個(gè)取向向內(nèi)的曲面凹面202b、204b。輻射元件202、204的取向向內(nèi)的表面202b、204b彼此面對(duì)面。然而，如果需要的話，可以使輻射元件202、204反轉(zhuǎn)，正如由圖17B中輻射器200’和輻射元件202’、204’所表示的，取向向外的凸表面202a、204a彼此面對(duì)面，以致于曲線，這里為錐形向著天線的外側(cè)。
如圖所示，底座206(206’)連接至輻射元件202、204的各個(gè)底部208、210，或者最好是一體化地形成一個(gè)單元。每個(gè)元件202、204各自限定一個(gè)頂部212、214，它們與其各自的底部208、210相對(duì)。元件202、204的表面202a、202b、204a、204b從頂部212、214擴(kuò)散到底部208、210，如圖所示。不同地闡述是，元件202、204是從其各自底部208、210縮小到其頂部212、214的錐形。另一方面，表面202a、202b、204a、204b可以是倒置的錐形、平面和/或非錐形，例如矩形和其它幾何圖案。圖17C示出這些圖案的幾個(gè)例子，但是本發(fā)明不局限于此。在任何情況中，可以由金屬板片或涂有金屬的塑料板片制成元件202、204，底座206在當(dāng)中延伸，然后彎曲或者形成別的如圖所示的結(jié)構(gòu)中，或者可以對(duì)元件202、204進(jìn)行機(jī)械加工、鑄?；蚰Ｖ频綀D所示的結(jié)構(gòu)中。
圖18A-18C示出了制造具有輻射元件202、204和公共導(dǎo)電底座206的輻射器200的一種方法。在圖18A中，將諸如銅板或黃銅板的導(dǎo)電材料平板220按照每個(gè)輻射元件202、204和導(dǎo)電底座206的所需最終寬度和長(zhǎng)度形成所需的形狀。這里材料220具有錐形形狀，底部較窄，這是由于所需的最終形狀，然而，并不要求這樣。也能夠使錐體彎曲或呈弓形，而不是筆直過(guò)渡。
在圖18A中，采用虛線表示材料220的另一種形狀。例如，虛線222代表當(dāng)在橫向方向不為錐形時(shí)，例如當(dāng)采用非錐形板料或條料時(shí)材料220的輪廓。虛線224代表當(dāng)采用倒置錐形材料時(shí)的輪廓。即，材料220在外側(cè)端部較寬，接著在彎曲時(shí)到輻射元件的頂部。應(yīng)當(dāng)明白，在需要時(shí)也可以采用這些形狀與其它形狀相混合，例如向內(nèi)或向外曲線或偏移。這給天線提供了改善多頻信號(hào)傳遞的實(shí)用性和效率，在需要時(shí)同時(shí)還允許從美學(xué)上考慮?？梢圆捎枚喾N不同的已知制造技術(shù)來(lái)形成材料220，它也可以采用棒形或引線形式。此外，為了清楚起見(jiàn)，圖中僅示出兩個(gè)輻射元件，應(yīng)當(dāng)明白，根據(jù)需要可以采用相同技術(shù)增加元件。
然后將形成輻射元件202和204的材料向上彎曲，如圖18B所示，最終垂直準(zhǔn)直地置于底座上，如圖18C所示。應(yīng)當(dāng)注意，在這一和其它實(shí)施例中，底座206與輻射元件202、204不需要形成90度角?？梢圆捎闷渌嵌龋鐖D中由底座206’虛線所示來(lái)補(bǔ)償傾斜表面，天線相對(duì)于所需垂直傾角安裝在其上。例如，前面討論的角度α可以被用作相對(duì)于元件202和204的角度位移。在這一點(diǎn)上，可以使形成元件202和204的材料各自彎曲，以形成圖17A或17B的最終天線形狀。另一方面，在彎曲前可以使輻射器分段彎曲。
第一輻射元件202是為傳導(dǎo)第一頻帶內(nèi)的信號(hào)而最佳配置的，而第二輻射元件204是為傳導(dǎo)第二頻帶內(nèi)的信號(hào)而最佳配置的。在較佳實(shí)施例中，最佳結(jié)構(gòu)是通過(guò)建立第一輻射元件202的長(zhǎng)度“L1”基本上等于第一頻帶的中心頻率在自由空間波長(zhǎng)的四分之一奇數(shù)倍而實(shí)現(xiàn)的。同樣，第二輻射元件204的長(zhǎng)度“L2”基本上等于第二頻帶的中心頻率在自由空間波長(zhǎng)的四分之一奇數(shù)倍。
提供以上對(duì)較佳實(shí)施例的描述使本領(lǐng)域的專業(yè)人員能夠制造或使用本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員而言，對(duì)這些實(shí)施例的各種改進(jìn)將是顯然的，可以將這里所定義的一般原理運(yùn)用到其它實(shí)施例上，無(wú)需使用發(fā)明才能。因此，不希望將本發(fā)明局限于這里所說(shuō)明的實(shí)施例，而是按照與這里所揭示的原理和新穎特征相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種在車(chē)輛內(nèi)無(wú)線電話機(jī)與車(chē)輛外部之間建立通信路徑的耦合器，其特征在于所述耦合器包括可固定到車(chē)輛部件外表面上的外部耦合元件，所述外部耦合元件限定一個(gè)底部端和一個(gè)錐形端，從所述底部端到所述錐形端所述外部耦合元件逐步縮??；可固定到車(chē)輛部件內(nèi)表面上并與無(wú)線電話機(jī)電耦合的內(nèi)部耦合元件，所述內(nèi)部耦合元件限定一個(gè)底部端和一個(gè)錐形端，所述內(nèi)部耦合元件相對(duì)于所述外部耦合元件取向，內(nèi)部耦合元件的底部端與外部耦合元件的錐形端相并置，外部耦合元件的底部端與內(nèi)部耦合元件的錐形端相并置。
2.如權(quán)利要求1所述的耦合器，其特征在于所述車(chē)輛部件指車(chē)窗，每個(gè)耦合元件與將該元件固定到車(chē)窗上的各自粘合劑層相關(guān)。
3.如權(quán)利要求2所述的耦合器，其特征在于所述外部耦合元件限定一個(gè)介于其兩端之間的縱向尺度和垂直于該縱向尺度的橫向尺度，當(dāng)?shù)诙糠直鹊谝徊糠指拷F形端時(shí)，所述耦合元件在橫向尺度上橫跨該元件的第一部分的表面面積大于該元件在橫向尺度上橫跨該元件的第二部分的表面面積。
4.如權(quán)利要求3所述的耦合器，其特征在于所述外部耦合元件限定一個(gè)在橫向尺度上連續(xù)的底部和至少一個(gè)從所述底部縱向向外延伸的臂。
5.如權(quán)利要求4所述的耦合器，其特征在于所述外部耦合元件包括兩個(gè)級(jí)聯(lián)的臂，每一個(gè)臂各自限定一個(gè)外側(cè)邊緣和一個(gè)中心邊緣，至少一個(gè)邊緣以相對(duì)于所述縱向尺度的斜角而取向。
6.如權(quán)利要求4或5所述的耦合器，其特征在于至少一個(gè)臂包括具有由指數(shù)函數(shù)定義的曲率的外側(cè)邊緣。
7.如權(quán)利要求4或5所述的耦合器，其特征在于至少一個(gè)臂包括一個(gè)通常以縱向取向的第一段和一個(gè)與第一段相鄰并相對(duì)于其彎曲的第二段，以致于第二段通常以橫向取向。
8.如前述權(quán)利要求之一所述的耦合器，其特征在于所述外部耦合元件連接至具有多個(gè)彼此相互分開(kāi)和附著到一個(gè)公共底座上的輻射元件的輻射器。
9.如權(quán)利要求8所述的耦合器，其特征在于所述耦合器與車(chē)輛部件組合在一起。
10.一種在車(chē)輛內(nèi)無(wú)線電話機(jī)與車(chē)輛外部之間建立通信路徑的耦合器，其特征在于所述耦合器包括可固定到車(chē)輛部件外表面上的外部耦合元件，所述外部耦合元件限定一個(gè)底部端和一個(gè)錐形端，從所述底部端到所述錐形端所述外部耦合元件逐步縮小；可固定到車(chē)輛部件內(nèi)表面上并與無(wú)線電話機(jī)電耦合的內(nèi)部耦合元件，所述內(nèi)部耦合元件限定一個(gè)底部端和一個(gè)錐形端，所述內(nèi)部耦合元件相對(duì)于所述外部耦合元件取向，內(nèi)部耦合元件的底部端與外部耦合元件的錐形端相并置，外部耦合元件的底部端與內(nèi)部耦合元件的錐形端相并置。
11.如權(quán)利要求10所述的耦合器，其特征在于一個(gè)元件是可固定到車(chē)輛部件外表面上的外部耦合元件，所述外部耦合元件限定一個(gè)底部端和一個(gè)錐形端并且從所述底部端到所述錐形端逐步縮小，另一個(gè)元件是可固定到車(chē)輛部件內(nèi)表面上并與無(wú)線電話機(jī)電連接的內(nèi)部耦合元件，所述內(nèi)部耦合元件限定一個(gè)底部端和一個(gè)錐形端，所述內(nèi)部耦合元件相對(duì)于所述外部耦合元件而取向，內(nèi)部元件的底部端與外部元件的錐形端相并置。
12.如權(quán)利要求11所述的耦合器，其特征在于所述車(chē)輛部件指車(chē)窗，每個(gè)耦合元件各自與一層將所述元件固定到車(chē)窗上的粘合劑層相關(guān)。
13.如權(quán)利要求12所述的耦合器，其特征在于所述外部耦合元件限定一個(gè)介于其兩端之間的縱向尺度和垂直于該縱向尺度的橫向尺度，當(dāng)?shù)诙糠直鹊谝徊糠指拷F形端時(shí)，所述耦合元件在橫向尺度上橫跨該元件的第一部分的表面面積大于該元件在橫向尺度上橫跨該元件的第二部分的表面面積。
14.如權(quán)利要求13所述的耦合器，其特征在于所述外部耦合元件限定一個(gè)在橫向尺度上連續(xù)的底部和至少一個(gè)從所述底部縱向向外延伸的臂。
15.如權(quán)利要求14所述的耦合器，其特征在于所述外部耦合元件包括兩個(gè)級(jí)聯(lián)的臂，每一個(gè)臂各自限定一個(gè)外側(cè)邊緣和一個(gè)中心邊緣，至少一個(gè)邊緣以相對(duì)于所述縱向尺度的斜角而取向。
16.如權(quán)利要求14或15所述的耦合器，其特征在于至少一個(gè)臂包括具有由指數(shù)函數(shù)定義的曲率的外側(cè)邊緣。
17.如權(quán)利要求14或15所述的耦合器，其特征在于至少一個(gè)臂包括一個(gè)通常以縱向取向的第一段和一個(gè)與第一段相鄰并相對(duì)于其彎曲的第二段，以致于第二段通常以橫向取向。
18.如權(quán)利要求11至17之一所述的耦合器，其特征在于所述外部耦合元件連接至具有多個(gè)彼此相互分開(kāi)和附著到一個(gè)公共底座上的輻射元件的輻射器。
19.如權(quán)利要求18所述的耦合器，其特征在于所述耦合器與車(chē)輛部件組合在一起。
20.一種建立車(chē)輛內(nèi)無(wú)線電話與車(chē)輛外部之間的通信路徑的方法，所述方法包括提供一個(gè)具有錐形構(gòu)造并限定錐形方向的外部耦合元件；提供一個(gè)具有錐形構(gòu)造并限定錐形方向的內(nèi)部耦合元件；將所述外部耦合元件固定到車(chē)輛外側(cè)表面上；將所述內(nèi)部耦合元件固定到車(chē)窗的與所述外部耦合元件相對(duì)的內(nèi)側(cè)表面上，使得車(chē)窗夾在兩個(gè)元件當(dāng)中以及內(nèi)部元件的錐形方向與外部元件的錐形方向相反。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括把外部耦合元件附著到雙頻輻射器上的步驟，所述雙頻輻射器具有多個(gè)彼此分開(kāi)并附著到一個(gè)公共底座上的多個(gè)輻射元件。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于將所述耦合元件蝕刻在由介質(zhì)材料制成的各個(gè)基板上。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述的提供步驟包括在每個(gè)元件上形成一個(gè)或多個(gè)錐形臂。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于所述的提供步驟包括提供至少一個(gè)元件的至少一個(gè)臂的預(yù)選彎度或曲率。
25.一種天線用的耦合器，其特征在于所述耦合器包括兩個(gè)耦合元件，每個(gè)耦合元件具有一個(gè)寬的端部和一個(gè)逐步縮小的窄的端部并排列在介質(zhì)層的各個(gè)表面上，一個(gè)元件的寬的端部與另一個(gè)元件的窄的端部協(xié)同工作，為信號(hào)通過(guò)介質(zhì)層提供耦合。
全文摘要
一種多頻耦合器(10),通過(guò)車(chē)輛(16)的擋風(fēng)屏建立從車(chē)輛內(nèi)一個(gè)多頻無(wú)線電話機(jī)(14)或多個(gè)各自在不同頻率上工作的單頻電話機(jī)至車(chē)輛外部的低噪聲通信路徑。耦合器(10)包括兩個(gè)彼此相互面對(duì)面取向的最好是形狀相同的內(nèi)部和外部元件(22、32),擋風(fēng)屏(26)夾在它們當(dāng)中。每個(gè)元件(22、32)為錐形,元件相互并置,以致于一個(gè)元件的較寬的端部通常與另一個(gè)元件較窄的端都相對(duì)。此外,將多頻輻射器(112)附著在外部元件(22)上。輻射器包括多個(gè)彼此分開(kāi)和附著到一個(gè)公共底座(118)上的輻射元件(114、116),每個(gè)輻射元件是為了輻射各自的頻率而配置的。
文檔編號(hào)H01Q5/00GK1254444SQ98804468
公開(kāi)日2000年5月24日 申請(qǐng)日期1998年4月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月23日
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