專利名稱：移動電話機的多波段拉桿天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說來涉及給移動通信設(shè)備設(shè)計的天線。更具體地說，本發(fā)明涉及一種多波段拉桿天線。
背景技術(shù)：
蜂窩系網(wǎng)絡(luò)往往在同一個服務(wù)區(qū)采用多種不同的數(shù)字系統(tǒng)，例如GSM、DCS、PCS、D-AMPS。這些系統(tǒng)一般在不同的頻率范圍工作，例如，GSM系統(tǒng)在890-960兆赫的頻率范圍工作，DCS系統(tǒng)在1710-1880兆赫的頻率范圍工作。在使用多波段的服務(wù)區(qū)中，最好采用能在不同系統(tǒng)中工作的雙模移動電話機或移動數(shù)據(jù)終端。目前設(shè)計的雙模電話機需要雙波段微型天線。
迄今在雙波段天線的設(shè)計方面已取得一些成果。日本專利(6-37531)公開了一種里面裝有無源金屬桿的螺旋天線。這種天線通過調(diào)節(jié)金屬桿的位置可以調(diào)諧到兩種諧振頻率。遣憾的是，這種設(shè)計的帶寬太窄，不能用于蜂窩通信。大家知道，有一種雙波段印刷式單極天線，在緊靠印刷單極天線處加了一個無源帶從而可以達到兩種諧振狀況。雖然這種天線的帶寬足以滿足蜂窩通信的要求，但它需要另加無源帶。瑞典的Moteco AB公司設(shè)計了一種能將雙波段拉桿天線與線圈形天線匹配起來的線圈，這種天線圈通過調(diào)節(jié)線圈匹配元件可以達到兩種諧振狀況(900兆赫時1/4λ，1800兆赫時1/2λ)。這種天線，帶寬和輻射性能都比較好，同時長度只有大約40毫米，本申請人編號為08/725，507、題為“多波段非均勻螺旋天線”待審批的共同轉(zhuǎn)讓的申請公開了一種體積較小的非均勻雙波段螺旋天線，這里也把該申請整個包括進來以供參考。
大家知道，拉桿天線在拉開情況下電話機較靠近人頭時效率提高。一般上述雙波段可伸縮的拉桿天線需要復雜的匹配網(wǎng)絡(luò)來使其阻抗在50歐范圍內(nèi)與兩個波段匹配。本申請人編號為08/725，504、題為“伸縮式多波段天經(jīng)”待審批的共同轉(zhuǎn)讓的申請公開了雙波段伸縮式天線，這里把該整個申請包括進來以供參看。這種天線需要兩個端口一個螺旋型天線端口和一個拉桿天線端口。這里需要有將不同的工作方式在兩端口之間切換的切換裝置。
本發(fā)明通過提供一種伸縮情況下都只用一個端口的雙波段拉桿天線解決了上述問題。這里采用了電磁耦合技術(shù)，因而伸縮式拉桿天線無需與底座天線金屬接觸，從而達到只使用一個端口的目的?；炀€可采用叉桿天線或非均勻螺旋型天線。這種伸縮式拉桿天線在拉桿處在拉開位置時作為無源天線工作，同時固定的基座天線作為有源天線工作。拉桿的長度選擇得使多波段(即GAM和DCS波段)下的輻射效率最佳，電話機貼近用戶頭部使用時，拉開狀態(tài)下的拉桿能降低對人體造成的損耗，從而提高輻射效率。
附圖簡介結(jié)合附圖閱讀下面一些最佳實施例的詳細說明可以更全面理解本發(fā)明及其優(yōu)點。附圖中，同樣的編號表示同樣的元件，其中

圖1示出了配備有本發(fā)明一個實施例的多模天線的手持式手提通信設(shè)備，其中天線處在縮進去的位置；圖2示出了圖1的天線拉開時的情況；圖3示出了本發(fā)明第二實施例的另一種處于拉開位置的天線；圖4是本發(fā)明天線通話時雙波段的輻射效率曲線；圖5是本發(fā)明天線的雙波段回損特性曲線。
最佳實施例詳介本發(fā)明多模天線的有源天線，無論拉桿天線拉開或是縮進去時最好都采用雙波段基座天線。天線饋電連接器在基座天線與手提通信設(shè)備的收信電路之間固定。為使天線可存放在手持式手提通信設(shè)備較小的空間中，拉桿天線最好是可伸縮的，其長度足以使天線在多種頻率下諧振。
現(xiàn)在參看圖1.手持式手提通信設(shè)備10配備有本發(fā)明的天線組件。天線組件有一個固定的基座天線元件12和一個可拉開的拉桿天線14。固定的基座天線可交換多波段的通信信號，并通過天線饋電連接器RF與通信設(shè)備10中的收發(fā)處理電路(圖中未示出)接口。基座天線12可以是雙波段螺旋天線、多波段叉桿印刷天線或其它適當?shù)亩嗖ǘ翁炀€。如下面將談到的那樣，最好采用多波段叉桿印刷天線。從圖中可以看到，可拉開的拉桿天線14處在可存放入通信設(shè)備10中縮進去的位置，其一些元件配置得使其可以拉開。從圖2和參照圖2所作的說明中可以更好地理解拉桿天線14。
圖2示出了拉桿天線14處于拉開位置情況下手提通信設(shè)備10和圖1的天線組件。從圖中可以看到，拉桿天線14有一個(例如塑料或其它適當?shù)牟粚щ姴牧现瞥傻?管子16可滑動地與通信設(shè)備10接合，從而可拉開到起碼管子的一部分處在通信設(shè)備10外部的位置。顯然，管子16應(yīng)配備有象凸緣之類的零件，以防拉桿天線14脫離通信設(shè)備10。拉桿天線14還有一個金屬棒18。金屬棒18的第一端18a可滑動地裝在管子16中，第二端18b可滑動地與金屬管20接合。在圖2所示的拉開位置，金屬棒18在第一端18a與第二端18b之間的部分外露。從圖中還可以看到，為保持可拉開拉桿天線14的完整性，第一端18a和第二端18b的直徑最好(比起外露的部分)逐漸增加。
拉桿天線14還有一個金屬管20，里面可滑動地夾持著金屬棒18的第二端18b。金屬管20與塑料或其它一些適當?shù)牟粚щ姴牧现瞥傻慕^緣棒22連接?；仡^再看圖1，可以看到絕緣棒22的長度最好與雙波段基座天線12相當。棒22還有一個蓋帽部分24，其作用是防止拉桿天線和元件推入通信設(shè)備10中時推得過頭，還便于拉桿天線14伸縮自如。
不言而喻，在圖2中所示的拉開位置，拉桿天線14是作為無源天線工作的。金屬桿18外露在管子16和20外，與導電金屬管20連接。此外，不言而喻，拉桿天線14與基座天線12之間不存在金屬與金屬接觸的情況。拉桿天線14處在拉開位置時與基座天線12電磁耦合，以稍后即將談到的方式提高天線的性能。單一的天線饋電連接器形成拉桿天線14在拉開和縮進位置時的公用端口。為使天線在不同的頻率下諧振，這里不需要任何匹配或轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)。
圖3示出了本發(fā)明拉桿天線14的另一個實施例。在此實施例中，用不導電的(例如塑料)管21代替了金屬管20。絕緣管21以一根或多根金屬導線配置成的線圈或其它適當?shù)男问叫纬?。圖3的天線，其性能與圖2的大致相同。
現(xiàn)在參看圖4，圖中示出了圖1-2的天線在GSM和DCS波段下通話位置的輻射效率。圖4的圖形是在手提通信設(shè)備10貼近用戶頭部的情況下繪制的。一般短截線(基座)天線的輻射效率在GSM波段達40％左右，在DCS波段達53％左右。從圖4中可以看到，拉桿天線14金屬部分的長度約為60毫米時，只在DCS波段下達到第一效率峰值。此長度增至140毫米左右時，GSM和DCS波段下都達到第二效率峰值。在這個長度下，天線在兩波段下都諧振，輻射功率在短截線天線的基礎(chǔ)上在GSM波段下提高59％左右，在DCS下提高64％左右。這些提高相當于增益在DCS波段下大致3-5分貝的提高和在GSM波段下大致5-8分貝的提高。不言而喻，本發(fā)明天線在伸縮性上的設(shè)計不僅達到了此長度，而且使天線可以裝在手提通信設(shè)備10較小的內(nèi)部空間中。
為達到最佳的耦合狀況，拉桿天線14的金屬部分與基座天線12之間的間距應(yīng)為0．03波長左右。鑒于基座天線的拉桿與諧振部分之間的長度應(yīng)以波長量度，因而在理想情況下在DCS波段比GSM波段下更接近這個間距。本發(fā)明可拉開的拉桿天線最好與例如本申請人共同未決題為“移動電話機的多波段叉桿印刷天線”的共同轉(zhuǎn)讓的申請中所述的基座天線配用，這里也把該申請內(nèi)容包括進來供參考。這類叉桿天線的各分叉對應(yīng)于不同的頻率，因而特別適用于雙波段用途的基座天線。在本實例中，拉桿天線14的金屬部分與有關(guān)天線分叉之間的間距在GSM波段下應(yīng)取9毫米左右，在DCS波段下應(yīng)取4.5毫米左右，這一點可以通過選擇叉桿天線的長度和配置方式達到。圖5示出了拉桿縮進去和拉開情況下的回損曲線。
上述實施例是假設(shè)天線是在GSM波段(工作頻率約為900兆赫)和DCS波段(工作頻率約為1800兆赫)下使用進行說明的，但天線也可以設(shè)計成另一種形式，使其在PCS波段(工作率約為1900兆赫)或其它波段下達到諧振。
上面的說明有許多細節(jié)僅僅是教導性和舉例說明而已。上述討論的具體實例不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制相反這些實例在不脫離本發(fā)明在下面的權(quán)利要求書及其合法的等效文件中所述的范圍的前提下是可以種種方式加以修改的。
權(quán)利要求
1．一種可裝在手持式手提通信設(shè)備中的多波段天線組件，其特征在于，它包括一個單一多波段基座天線；和一個拉桿天線，可調(diào)節(jié)在拉開位置與縮進去位置之間的位置，處在接開位置時與基座天線電磁耦合而不與基座天線處在金屬與金屬接觸的情況。
2．如權(quán)利要求2所述的天線，其特征在于，拉桿天線有一個金屬部分，金屬部分在拉開位置的長度選擇得使其多波段下達到諧振狀況。
3．如權(quán)利要求2所述的天線，其中多波段包括與GSM，DCS和PCS對應(yīng)的兩個或多個波段。
4．如權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于，所述金屬部分與基座天線之間的間距大約等于各多波段信號波長的0.03。
5．如權(quán)利要求2所述的天線，其特征在于，拉桿元件約140毫米長。
6．如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，天線在拉桿天線處于拉開位置和縮進去位置下通過單一端口與位于通信設(shè)備中的收發(fā)電路通信。
7．如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，拉桿天線有一個不導電管、金屬棒和一個不導電棒，不導電管可滑動地與手持式手提通信設(shè)備接合，且裝在該通信設(shè)備中，金屬棒的第一端與不導電管接合，第二端可滑動地接合在導電管的第一端中，不導電棒則與導電管的第二端連接。
8．如權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于，導電管是個具有一條或多條導線的塑料管。
9．如權(quán)利要求8所述的天線，其特征在于，導線呈線圈的形式配置在塑料管中。
10．如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，基座天線為叉桿天線。
11．如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，基座天線為螺旋天線。
12．一種手持式手提通信設(shè)備，其特征在于，它包括一個固定的多波段基座天線；一個拉桿天線，可在拉開與縮進去之間的位置調(diào)節(jié)，在拉開位置時與基座天線電磁耦合而不與基座天線處于金屬與金屬接觸的情況，在縮進去的位置時裝在通信設(shè)備中；和一個單一的端口，在基座天線與通信設(shè)備中的收發(fā)電路之間，在拉桿天線處在縮進去位置時，給基座天線提供信號并從基座天線接收信號，在拉桿天線處在拉開位置時，給基座天線和拉桿天線提供信號并從基座天線和拉桿天線接收信號。
13．如權(quán)利要求12所述的通信設(shè)備，其特征在于，基座天線為叉桿天線。
14．如權(quán)利要求12所述的通信設(shè)備，其特征在于，基座天線是個螺旋天線。
15．根據(jù)權(quán)利要求12的通信設(shè)備，其特征在于，拉桿線的金屬部分的長度大約140mm。
16，如權(quán)利要求12所述的通信設(shè)備，其特征在于，拉桿天線處在拉開位置時，其金屬部分與基座天線相距一段大致等于各多波段信號波長的0.03份的間距。
17．如權(quán)利要求12所述的通信設(shè)備，其特征在于，拉桿天線有一個不導電管、一個金屬棒和一個不導電棒，不導電管可滑動地與所述手持式手提通信設(shè)備接合且裝在所述通信設(shè)備中，金屬棒的第一端與不導電管接合，第二端可滑動地在導電管的第一端內(nèi)接合，不導電棒與導電管的第二端連接。
18．如權(quán)利要求17所述的天線，其特征在于，導電管是個具有一個或多個導線的塑料管。
19．如權(quán)利要求18所述的天線，其特征在于，導線以線圈的形式配置在塑料管中。
全文摘要
手持式手提通信設(shè)備的一種多波段天線組件,包括一個固定的基座天線和一個可在拉開與縮進去的位置之間的位置調(diào)節(jié)的拉桿天線。拉桿天線可伸縮的部分其長度選擇得使天線在多波段下諧振。拉桿天線處在接開位置時與基座天線元件電磁耦合而不與基座天線處于金屬與金屬接觸的情況。這種天線機械結(jié)構(gòu)簡單,只需要單一端口供在多波下工作。
文檔編號H01Q1/08GK1282451SQ9881239
公開日2001年1月31日 申請日期1998年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月28日
發(fā)明者應(yīng)誌農(nóng) 申請人:艾利森電話股份有限公司