專利名稱：多線螺旋形天線以及便攜式無(wú)線電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多線纏繞的螺旋形天線，它主要用于諸如便攜式電話等移動(dòng)無(wú)線電裝置。
近幾年來(lái)，諸如便攜式電話等移動(dòng)電信已得到了飛速發(fā)展，結(jié)果，不僅想有使用地面站的便攜式電話系統(tǒng)，也想有使用衛(wèi)星的系統(tǒng)。同時(shí)，天線成為便攜式電話終端的重要裝置之一。
以下，將參考有關(guān)附圖來(lái)描述上述的常規(guī)四線螺旋形天線的一個(gè)例子。
圖9是示出常規(guī)的四線螺旋形天線的方框圖。在圖9中，201代表四線螺旋形天線的輻射部分，202代表3dB的混合電路，203代表輸入/輸出端。以下將描述具有此結(jié)構(gòu)的四線螺旋形天線的操作。
在使四線螺旋形天線201形成適當(dāng)?shù)某叽绮⒃谳斎?輸出端203處通過(guò)3dB的混合電路202饋電時(shí)，該天線呈現(xiàn)出具有

圖10所示圓錐形波束特性曲線的輻射圖。
然而，由于上述結(jié)構(gòu)的方向性總是向上的，所以如果把此天線設(shè)置到利用衛(wèi)星的便攜式電話，則因天線在備用期間是折疊起來(lái)的，方向性變?yōu)橄蛳?，從而不能接收到?lái)自上方的無(wú)線電波。
針對(duì)常規(guī)技術(shù)的這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種多線螺旋形天線，該天線不僅在伸直時(shí)呈現(xiàn)出向上的方向性，而且在折疊時(shí)也表現(xiàn)為向上的方向性。
本發(fā)明旨在一種多線螺旋形天線，該天線包括天線輻射部分，它包括以螺旋形纏繞的n個(gè)元件；以及相位控制裝置，該裝置把一信號(hào)饋送到n個(gè)元件，每個(gè)元件的相位都按照n個(gè)元件的排列順序延遲360°/n或?qū)?60°/n。
本發(fā)明還旨在一種多線螺旋形天線，該天線包括天線輻射部分，它包括以螺旋形纏繞的四個(gè)元件；兩條饋線，它們連到天線輻射部分且具有基本上相同的電氣長(zhǎng)度；包括四個(gè)端子的3dB混合電路；以及兩個(gè)端接電路，其中3dB混合電路四個(gè)端子中位于一側(cè)的兩個(gè)端子連到兩條饋線，3dB混合電路四個(gè)端子中位于另一側(cè)的兩個(gè)端子連到一開關(guān)，此開關(guān)切換與信號(hào)輸入/輸出部分的連接狀態(tài)，用于把此開關(guān)連到3dB混合電路四個(gè)端子中兩個(gè)端子的兩個(gè)連接電路分別連到端接電路，其中在隨著開關(guān)的換向而使信號(hào)輸入/輸出部分與3dB混合電路兩個(gè)端子中的任一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，由連到不導(dǎo)通端子的一個(gè)端接電路來(lái)端接不導(dǎo)通的一個(gè)端子。
由依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可利用一開關(guān)而使天線的方向性在向上方向和向下方向之間切換。因此，在把天線裝到便攜式無(wú)線電終端時(shí)，可使天線的方向性總是向上，而與天線伸直還是折疊無(wú)關(guān)。
圖1是依據(jù)本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的四線螺旋形天線的示意圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的四線螺旋形天線的電路圖；圖3是依據(jù)此較佳實(shí)施例的四線螺旋形天線的結(jié)構(gòu)圖；圖4和5是示出把信號(hào)饋送到依據(jù)此較佳實(shí)施例的四線螺旋形天線的方法的圖；圖6是示出依據(jù)此較佳實(shí)施例的四線螺旋形天線的輻射圖的圖；圖7是依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的八線螺旋形天線的相位控制電路的電路圖；圖8是示出把依據(jù)此較佳實(shí)施例的四線螺旋形天線裝到衛(wèi)星便攜式電話后伸直和折疊時(shí)的圖；圖9是常規(guī)四線螺旋形天線的方框圖；以及圖10是示出常規(guī)四線螺旋形天線的輻射圖的圖。
以下，將參考有關(guān)附圖相對(duì)于較佳實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。
圖1是依據(jù)本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的四線螺旋形天線的簡(jiǎn)要電路圖，圖2具體地示出了四線螺旋形天線。在圖1和2中，101代表四線螺旋形天線的輻射部分，102代表3dB混合電路，103代表一開關(guān)，104代表輸入/輸出端，105代表開關(guān)103的控制端。
106a和106b代表在開關(guān)103的一個(gè)端子導(dǎo)通時(shí)以50Ω端接另一個(gè)不導(dǎo)通端子的電路。107代表饋線，108、109、111a和111b代表3dB混合電路102的輸入/輸出端，112a和112b代表開關(guān)103的連接端，113代表開關(guān)103的公共端子。190代表一電路，其中的兩個(gè)端子連到兩條饋線107，從這兩個(gè)端子中的一個(gè)端子分出兩個(gè)輸出端，從這兩個(gè)端子中的另一個(gè)端子分出另外兩個(gè)輸出端。螺旋形天線的四根線分別連到四個(gè)輸出端。支路上的信號(hào)相位相互偏離180度。
現(xiàn)在將描述端接電路106a的電路結(jié)構(gòu)。121a代表隔直電容器，122a代表電阻器，123a代表二極管，124a和125a代表控制端。隔直電容器121a連接在3dB混合電路102的一個(gè)端子111a和開關(guān)103的連接端112a之間。端接電路106a如下所述。
電阻器122a和二極管123a連接在控制端124a和125a之間，控制端124a連接在隔直電容器121a和開關(guān)103的連接端112a之間。
與端接電路106a相同，在電路106b中，隔直電容器121b連接在3dB混合電路102的端子111b和開關(guān)103的連接端112b之間，二極管123b和電阻器122b的串聯(lián)電路連到開關(guān)103的連接端112b。此外，相互串聯(lián)的二極管123b和電阻器122b連接在兩個(gè)控制端124b和125b之間。
接著，將描述依據(jù)以上較佳實(shí)施例的四線螺旋形天線的電路結(jié)構(gòu)。四線螺旋形天線的輻射部分101通過(guò)電路100連到具有相同電氣長(zhǎng)度的兩條饋線107(108,109)，饋線107連到3dB混合電路102的端子108、109,3dB混合電路102的端子111a通過(guò)電路106a連到開關(guān)103的連接端112a,3dB混合電路102的端子111b通過(guò)電路106b連到開關(guān)103的連接端112b。此外，開關(guān)103的公共端子113連到輸入/輸出端104。
圖3示出依據(jù)此較佳實(shí)施例的四線螺旋形天線的輻射部分的結(jié)構(gòu)。在圖3中，131代表中空樹脂圓柱體，132代表金屬的天線元件。四個(gè)金屬元件以相等的螺距和相等的間隔以螺旋形纏繞在樹脂圓柱體131上。例如，相對(duì)于尺寸來(lái)說(shuō)，纏繞直徑為大約0.1波長(zhǎng)，纏繞螺距為大約0.5波長(zhǎng)。此外，例如把聚四氟乙烯用作中空?qǐng)A柱體131，把銅絲用作天線元件132。
現(xiàn)在，將參考圖1到5來(lái)描述具有上述結(jié)構(gòu)的四線螺旋形天線的操作。
首先，參考圖3到5來(lái)描述四線螺旋形天線的操作。
依據(jù)此較佳實(shí)施例的四線螺旋形天線101的輻射特性曲線是一圓錐形波束特性曲線，其方向依據(jù)饋送信號(hào)的相位而變化。考慮如圖4所示的坐標(biāo)軸，當(dāng)端子108處饋送信號(hào)的相位相對(duì)于端子109處饋送信號(hào)的相位延遲90度時(shí)，方向性朝向圖6中實(shí)線所表示的方向+7。同時(shí)，當(dāng)端子109處饋送信號(hào)的相位相對(duì)于端子108處饋送信號(hào)的相位延遲90度時(shí)，方向性朝向圖6中虛線所表示的方向-z。于是，通過(guò)切換端子108和109的饋送信號(hào)的相位，可控制方向性的方向。
在利用3dB混合電路102來(lái)切換有關(guān)輸入端時(shí)對(duì)所提供電流的相位實(shí)現(xiàn)這種切換。
現(xiàn)在，將描述依據(jù)較佳實(shí)施例的電路的操作。
開關(guān)103響應(yīng)于控制端105處的控制電壓把連接端112a和112b切換到與公共端子113導(dǎo)通。例如，當(dāng)控制端105處的電壓處于高電平時(shí)，公共端子113和連接端112a相互導(dǎo)通，而當(dāng)控制端105處的電壓處于低電平時(shí)，公共端子113和連接端112b相互導(dǎo)通。
現(xiàn)在，考慮控制端105、124b和125a處的電壓處于高電平而控制端124a和125b處的電壓處于低電平的情況。在此情況下，開關(guān)103使公共端子113和連接端112a相互導(dǎo)通。例如，為了發(fā)射，通過(guò)端子111a把輸入/輸出端104處輸入的信號(hào)提供給3dB混合電路102。結(jié)果，如圖5所示，端子109處輸出的相位相對(duì)于端子108處輸出的相位滯后90度。因此，獲得如圖6中虛線所表示的天線輻射特性曲線。此外，由于在該階段二極管123a截止而二極管123b導(dǎo)通，所以3dB混合電路102的端子111b端接在電阻器122b處。當(dāng)電阻器122b具有50Ω時(shí)，端子111b為50Ω端接。
相反，控制端105、124b和125a處的電壓處于低電平，而控制端124a和125b處的電壓處于高電平時(shí)，開關(guān)103使公共端子113與連接端112b相互導(dǎo)通。因此，通過(guò)端子111b把輸入/輸出端104處輸入的信號(hào)提供給3dB混合電路102。結(jié)果，如圖4所示，端子108處輸出的相位相對(duì)于端子109處輸出的相位滯后90發(fā)。因此，獲得圖6實(shí)線所表示的天線輻射特性曲線。由于在此階段二極管123a導(dǎo)通而二極管123b截止，所以3dB混合電路102的端子111a端接在電阻器122a處。當(dāng)電阻器122a具有50Ω時(shí)，端子111a為50Ω端接。
這樣，雖然開關(guān)的換向使3dB混合電路102的端子111a和111b中的一個(gè)端子不傳送信號(hào)，所以這個(gè)端子與端接電阻器端接。
如上所述，依據(jù)此較佳實(shí)施例，把開關(guān)設(shè)置在把信號(hào)饋送到四線螺旋形天線的3dB混合電路前，因此，可在方向+z和方向-z之間切換天線輻射圖的方向性。此外，由于在切換時(shí)不傳送從3dB混合電路接收到的信號(hào)的端子被端接，所以此操作更穩(wěn)定。
在以折攏的方式把依據(jù)此較佳實(shí)施例的四線螺旋形天線101裝到如圖8所示的衛(wèi)星便攜式電話133的情況下，由于輻射圖的方向性在天線101伸直和折疊時(shí)切換，所以天線總是可以接收到來(lái)自上方的無(wú)線電波。在此情況下，可把機(jī)械開關(guān)191置于天線101底部周圍的支撐點(diǎn)附近，從而在操縱天線101時(shí)，可把控制信號(hào)從此開關(guān)發(fā)送到控制端105，且開關(guān)103相應(yīng)地?fù)Q向。
如上所述，在把開關(guān)置于四線螺旋形天線的饋送電路前時(shí)，可在向上方向和向下方向切換天線輻射圖的方向性。此外，在把依據(jù)此較佳實(shí)施例的四線螺旋形天線101裝到衛(wèi)星便攜式電話時(shí)，可依據(jù)天線伸直還是折疊來(lái)切換天線輻射圖的方向性，以把天線輻射圖的方向性總是指向向上方向。此外，在切換時(shí)，由于不傳送從3dB混合電路接收到的信號(hào)的端子被端接，所以操作變得更穩(wěn)定。
雖然上述較佳實(shí)施例要求用聚四氟乙烯來(lái)制成中空樹脂圓柱體131，但這不是限制。作為替代，還可用諸如聚丙烯等其它樹脂來(lái)制成圓柱體。此外，雖然以上描述了把銅絲用作天線元件132，但即使把金屬元件直接印制或電鍍?cè)谥锌諛渲瑘A柱體131上，仍可得到同樣的效果。
本發(fā)明可纏繞的線的數(shù)目不限于四根。還可纏繞八根線，在此情況下，相位控制電路可如圖7所示。尤其是，可用一個(gè)3dB混合電路、兩個(gè)45度相位分配器以及兩個(gè)開關(guān)來(lái)形成相位控制電路。
權(quán)利要求
1．一種多線螺旋形天線，其特征在于包括天線輻射部分，它包括以螺旋形纏繞的n個(gè)元件；以及相位控制裝置，它把信號(hào)饋送到所述n個(gè)元件，每個(gè)元件的相位按照所述n個(gè)元件的排列順序延遲360°/n或?qū)?60°/n。
2．如權(quán)利要求1所述的多線螺旋形天線，其特征在于設(shè)置n/2條饋線，每條所述饋線包括兩個(gè)端子，用于輸出相位相差1 80度的信號(hào)，所述端子連到所述n個(gè)元件，所述饋送信號(hào)被加到所述n/2根電源線。
3．一種多線螺旋形天線，其特征在于包括天線輻射部分，它包括以螺旋形纏繞的四個(gè)元件；兩條饋線，它們連到所述天線輻射部分并具有基本上相同的電線長(zhǎng)度；包括四個(gè)端子的3dB混合電路；以及兩個(gè)端接電路，其中所述3dB混合電路的所述四個(gè)端子中位于一側(cè)的兩個(gè)端子連到所述兩根饋線，所述3dB混合電路的所述四個(gè)端子中位于另一側(cè)的兩個(gè)端子連到一開關(guān)，所述開關(guān)切換與信號(hào)輸入/輸出部分的連接狀態(tài)，用于把所述開關(guān)連到所述3dB混合電路中所述四個(gè)端子中的兩個(gè)端子的兩個(gè)連接電路分別連到端接電路，以及當(dāng)隨著所述開關(guān)換向而使所述信號(hào)輸入/輸出部分與所述3dB混合電路兩個(gè)端子中的任一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，由連到所述端子中不導(dǎo)通端子的一個(gè)所述端接電路來(lái)端接所述不導(dǎo)通端子。
4．如權(quán)利要求3所述的多線螺旋形天線，其特征在于所述兩個(gè)端接電路的每一個(gè)至少包括二極管和端接電阻器的串聯(lián)電路；以及兩個(gè)控制端，它們都置于所述串聯(lián)電路的兩個(gè)末端部分。
5．一種便攜式無(wú)線電終端，其特征在于包括如權(quán)利要求1或2所述的所述多線螺旋形天線；以及無(wú)線電裝置，所述多線纏繞的螺旋形天線以折攏方式裝到其上，其中所述開關(guān)依據(jù)所述多線纏繞的螺旋形天線的狀態(tài)來(lái)?yè)Q向。
6．如權(quán)利要求5所述的便攜式無(wú)線電裝置，其特征在于它裝有置于所述多線纏繞的螺旋形天線底部的機(jī)械開關(guān)，當(dāng)所述天線折疊以及與所述機(jī)械開關(guān)部分接觸時(shí)，所述機(jī)械開關(guān)接通或斷開。
全文摘要
一種多線螺旋形天線包括具有以螺旋形纏繞的n個(gè)元件的天線輻射部分以及把信號(hào)饋送到n個(gè)元件的相位控制部分,每個(gè)元件的相位都按照n個(gè)元件的排列順序延遲360°/n或?qū)?60°/n。
文檔編號(hào)H01Q3/26GK1233084SQ99101388
公開日1999年10月27日 申請(qǐng)日期1999年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月23日
發(fā)明者松吉后滿, 小川晃一, 中村弘幸, 高橋憲一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社