專利名稱：具有內(nèi)部天線和接地外部螺旋線天線的天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及天線。具體地說，本發(fā)明涉及多波段、三芯導(dǎo)線天線。
如果天線效率差，蜂窩電話的功率放大器不得不產(chǎn)生更大的功率信號(hào)以克服天線的低效率。而且，在操作的接收側(cè)，蜂窩電話的敏感性影響天線的效率。
而且，蜂窩電話被不斷地設(shè)計(jì)為在不只一個(gè)頻率波段上操作。工作的第一頻率波段在800MHz附近，工作的第二波段在2GHz附近。因此，存在一種需要有更多的有效率的天線結(jié)構(gòu)適于多波段操作。進(jìn)一步存在一種需要需要有效率的天線結(jié)構(gòu)，其具有足夠大的波段以覆蓋工作的蜂窩頻率波段。
具體實(shí)施例方式


圖1是表示內(nèi)部螺旋天線結(jié)構(gòu)8。內(nèi)部螺旋天線8包括同軸線接插件10，其具有中心導(dǎo)線12和接地線14。內(nèi)部螺旋天線結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括諧振器，在此示出的諧振器為具有端部18和20的內(nèi)部螺旋天線16。端部18被連接到同軸線接插件10的中心導(dǎo)線12。內(nèi)部螺旋天線16被形成為具有沿線性軸11繞絕緣型材料6纏繞的螺旋匝數(shù)，并且沿著內(nèi)部螺旋天線16的整個(gè)長(zhǎng)度，相鄰的匝數(shù)之間的距離基本上相等。
內(nèi)部螺旋天線16的電長(zhǎng)度被選擇為接近λ/4。這里λ是對(duì)應(yīng)于所期望的(諧振)內(nèi)部螺旋天線16的中心頻率的波長(zhǎng)。有幾個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)影響選擇用于內(nèi)部螺旋天線16的實(shí)際物理長(zhǎng)度。例如，正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的一樣，螺旋匝數(shù)的直徑將改變必須的物理長(zhǎng)度。在所示的實(shí)施例中，將中心頻率設(shè)計(jì)為接近800MHz，用于蜂窩頻率波段。
正如已經(jīng)提到的那樣，在圖1中所示的天線結(jié)構(gòu)以及本發(fā)明的其它實(shí)施例被與蜂窩電話或其它便攜式、無線系統(tǒng)一起使用。常規(guī)的蜂窩電話包括用于發(fā)射信號(hào)的發(fā)射機(jī)，用于接收信號(hào)的接收機(jī)，連接到發(fā)射機(jī)和接收機(jī)用于產(chǎn)生載波頻率信號(hào)的合成器，和用于控制蜂窩電話的操作的控制器。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的、圍繞圖1的內(nèi)部螺旋天線16的接地的外部螺旋天線結(jié)構(gòu)。在所有的附圖中，相同的標(biāo)記代表相同的器件。圓柱形絕緣的間隔30被基本上設(shè)置在內(nèi)部螺旋天線16的整個(gè)部分。間隔30將內(nèi)部螺旋天線16(圖1)與第二諧振元件隔離開，第二諧振元件在此被稱為射頻(RF)接地的螺旋天線40(圖2)。接地的螺旋天線40被連接到在端部42的連接器10(圖1)的接地部分。接地的螺旋天線被纏繞在內(nèi)部螺旋天線16和間隔30以圍繞內(nèi)部螺旋天線16。
接地的螺旋天線40被形成為具有相鄰的螺旋匝數(shù)的第一部分50，該相鄰的螺旋匝數(shù)被間隔得比內(nèi)部螺旋天線16的相鄰螺旋匝數(shù)更遠(yuǎn)。而且，接地的螺旋天線40被形成為具有上部電容性負(fù)載部分52，以將接地的螺旋天線40基本上調(diào)諧到內(nèi)部螺旋天線16的操作的諧振頻率。電容性負(fù)載部分52位于與端部42相反的端部44處。
因此，第一部分50具有在第一預(yù)定量的相鄰匝數(shù)的距離，第二部分具有在第二預(yù)定量的相鄰匝數(shù)的距離，這里，第二預(yù)定量小于第一預(yù)定量。這種天線結(jié)構(gòu)產(chǎn)生改進(jìn)的天線效率，在正常的蜂窩電話使用中，具有足夠的帶寬以覆蓋蜂窩頻率波段。在接地的螺旋天線40中使用可變的螺距以使帶寬的性能最大，同時(shí)仍然保持合適的接地的螺旋天線40的諧振頻率。接地的螺旋天線40的操作的諧振頻率基本上等于內(nèi)部螺旋天線16的操作的頻率。
間隔30的寬度(圖2)被選擇為足夠小，使得接地的螺旋天線40被緊密地電連接到內(nèi)部螺旋天線16。同樣，有幾個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)來調(diào)諧整個(gè)天線結(jié)構(gòu)的性能。例如，降低在電容性負(fù)載部分52的螺旋匝數(shù)之間的距離將增加接地的螺旋天線的帶寬，但是也增加了諧振頻率。因此，調(diào)諧第一部分以補(bǔ)償增加的中心頻率。如前所述，內(nèi)部螺旋天線16的電長(zhǎng)度本選擇為接近λ/4，這里λ為對(duì)應(yīng)于內(nèi)部螺旋天線16的中心(諧振)頻率的波長(zhǎng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將接地的螺旋天線的最優(yōu)電長(zhǎng)度基本上確定為3λ/8。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，很明顯，可以根據(jù)其它的設(shè)計(jì)參數(shù)(例如，接地的螺旋天線40的螺旋匝數(shù)的直徑，螺旋匝數(shù)之間的間隔，間隔30的寬度，等等)來選擇內(nèi)部螺旋天線16和接地的螺旋天線40的其它電長(zhǎng)度用于相同的中心頻率。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的、與接地的外部螺旋天線40(圖2)一起使用的多波段天線結(jié)構(gòu)60。為了獲得的多波段操作，在此稱為單極天線62的導(dǎo)電線穿過內(nèi)部螺旋天線16和用于內(nèi)部螺旋天線的整個(gè)長(zhǎng)度的中心。單極天線62的電長(zhǎng)度為λ/4，這里λ為對(duì)應(yīng)于個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)蜂窩頻率波段的中心(諧振)頻率的波長(zhǎng)，該蜂窩頻率波段大約為1.8GHz。然后，在正常蜂窩電話使用中，通過與現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩電話天線技術(shù)相比的給定波段，將圖3的多波段天線結(jié)構(gòu)與接地的螺旋天線40(圖2)組合以獲得改善的效率的多波段天線。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的結(jié)合了導(dǎo)電的蜂窩電話外殼70的接地的螺旋天線40。不只是普通的塑料，蜂窩電話外殼70由導(dǎo)電材料形成，正如本領(lǐng)域所公知的一樣。蜂窩電話外殼70攜帶至少一個(gè)印制電路板(PCB)72，且PCB 72具有由接地74代表的金屬接地平面，正如本領(lǐng)域所公知的那樣。通過本領(lǐng)域公知的常規(guī)方式將金屬接地平面和接地的螺旋天線40連接到蜂窩電話外殼70。
接地的螺旋天線40與接地和蜂窩電話外殼70連接被與圖1示出的第一實(shí)施例或者圖2示出的第二實(shí)施例一起使用，以提供天線性能的附加的提高。已經(jīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)觀察到，在RF接地74和導(dǎo)電蜂窩外殼70的天線返回電流是最小的，并且返回電流被轉(zhuǎn)到外殼、接地的螺旋天線40。這就改善了輻射效率，同時(shí)仍然滿足帶寬要求。
提供了對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的上述說明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)選實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，對(duì)這些實(shí)施例的各種修改是顯而易見的，并且在此限定的一般原理可以應(yīng)用到其它的實(shí)施例中，而無需創(chuàng)造性的能力。例如，示出的實(shí)施例示出了由接地的外部螺旋天線環(huán)繞的內(nèi)部螺旋天線。在其它實(shí)施例中，可以用被基本上調(diào)諧到相同諧振頻率的接地的外部螺旋天線圍繞內(nèi)部天線，但是內(nèi)部天線是不同于常規(guī)的螺旋天線的天線結(jié)構(gòu)。因此，那些蜂窩電話天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)(例如，成本、大小、天線方向性等等)使用其它的天線結(jié)構(gòu)來作為內(nèi)部天線。而且，示出的圖4的蜂窩電話包括兩個(gè)可移動(dòng)的附屬外殼部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，蜂窩電話僅包括一個(gè)導(dǎo)電外殼部分。而且，在不背離本發(fā)明的精神之下，可以采用將天線結(jié)構(gòu)連接到同軸電纜或者PCB的其它裝置。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩電話的多波段天線裝置，其特征在于多波段天線；和環(huán)繞所述多波段天線的接地的螺旋天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的多波段天線裝置，其特征在于由導(dǎo)電材料形成的蜂窩電話外殼；和由所述蜂窩電話外殼攜帶的印制電路板(PCB)，所述PCG具有金屬接地平面，所述金屬接地平面和所述接地的螺旋天線被連接到所述蜂窩電話外殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的多波段天線裝置，其中所述多波段天線包括被連接到單極天線的螺旋天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的多波段天線裝置，其中所述接地天線包括沿線性軸的匝數(shù)，在所述接地螺旋天線的一些相鄰匝數(shù)之間的距離沿所述線性軸變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的多波段天線裝置，其中所述接地螺旋天線包括沿所述線性軸的頂部和底部，被連接到所述金屬接地平面的所述底部，和沿所述線性軸、位于與所述底部相反的端部，所述頂部的相鄰匝數(shù)之間的距離窄于所述底部的相鄰匝數(shù)之間的距離。
6.一種蜂窩電話天線，其特征在于內(nèi)部天線；和圍繞所述內(nèi)部天線的射頻(RF)接地螺旋天線，所述RF接地螺旋天線包括，第一部分，其具有在第一預(yù)定量的相鄰匝數(shù)之間的距離，和第二部分，其具有在第二預(yù)定量的相鄰匝數(shù)之間的距離，所述第二預(yù)定量小于所述第一預(yù)定量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的蜂窩電話天線，其中所述RF接地螺旋天線的諧振頻率基本上等于所述內(nèi)部天線的諧振頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的蜂窩電話天線，其特征在于由導(dǎo)電材料形成的蜂窩電話天線；和由所述蜂窩電話外殼攜帶的印制電路板(PCB)，所述PCB具有金屬接地平面，所述金屬接地平面和所述RF接地螺旋天線被連接到所述蜂窩電話外殼。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的蜂窩電話天線，其中所述內(nèi)部天線包括內(nèi)部螺旋天線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的蜂窩電話天線，其中所述RF接地螺旋天線的諧振頻率基本上等于所述內(nèi)部天線的諧振頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的蜂窩電話天線，其特征在于由導(dǎo)電材料形成的蜂窩電話外殼；和由所述蜂窩電話外殼攜帶的印制電路板(PCB)，所述PCB具有金屬接地平面，所述金屬接地平面和所述RF接地螺旋天線被電連接到所述蜂窩電話外殼。
12.一種蜂窩電話天線，其特征在于調(diào)諧到操作的第一諧振頻率的單極天線；第一螺旋天線，被連接到單極天線，并且具有圍繞所述單極天線的匝數(shù)，所述第一螺旋天線被調(diào)諧到操作的第二諧振頻率；和電接地的第二螺旋天線，其圍繞在所述第一螺旋天線，所述電接地的第二螺旋天線被形成為具有上電容性負(fù)載段以調(diào)諧所述電接地的第二螺旋天線到基本上為所述操作的第二諧振頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的蜂窩電話天線，其特征在于由導(dǎo)電材料形成的蜂窩電話外殼；和由所述蜂窩電話外殼攜帶的印制電路板(PCB)，所述PCB具有金屬接地平面，所述金屬接地平面和所述電接地的第二螺旋天線被連接到所述蜂窩電話外殼。
14.一種蜂窩電話，其特征在于用于發(fā)射信號(hào)的發(fā)射機(jī)；用于接收信號(hào)的接收機(jī)；連接到所述發(fā)射機(jī)和所述接收機(jī)的合成器，用于產(chǎn)生載頻信號(hào)；用于控制所述蜂窩電話的操作的控制器；連接到所述發(fā)射機(jī)和所述接收機(jī)的第一螺旋天線，第一螺旋天線被調(diào)諧到操作的諧振頻率；和圍繞所述第一螺旋天線的接地螺旋天線，所述接地螺旋天線被形成為具有相鄰螺旋匝數(shù)的第一部分，所述相鄰匝數(shù)第一部分被分離得比所述第一螺旋天線的相鄰螺旋匝數(shù)遠(yuǎn)，所述接地螺旋天線被形成為具有上電容性負(fù)載段，以將所述接地螺旋天線基本上調(diào)諧到所述操作的諧振頻率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的蜂窩電話，其特征在于由導(dǎo)電材料形成的蜂窩電話外殼；和具有金屬接地平面的印制電路板(PCB)，連接到所述蜂窩電話外殼的所述金屬接地平面和所述接地的第二螺旋天線。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的蜂窩電話，其特征在于單極天線被連接到所述第一螺旋天線，且被調(diào)諧到操作的第二諧振頻率。
全文摘要
本文公開了一種雙波段蜂窩電話天線。單極天線被調(diào)諧到操作的第一諧振頻率。第一螺旋天線(16)被連接到所述單極天線，且具有圍繞所述單極天線的匝數(shù)，其中所述第一螺旋天線被調(diào)諧到操作的第二諧振頻率。接地的第二螺旋天線(41)圍繞所數(shù)第一螺旋天線，且被形成為具有上電容性負(fù)載段(52)以將所述接地的第二螺旋天線基本上調(diào)諧到所述操作的第二諧振頻率。所述蜂窩電話具有由導(dǎo)電材料形成的外殼(70)。印制電路板(PCB)具有金屬接地平面，其中所述金屬接地平面和所述接地的第二螺旋天線被連接到所述蜂窩電話外殼。
文檔編號(hào)H01Q9/30GK1439182SQ01811887
公開日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2001年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月29日
發(fā)明者納倫達(dá)·普利米, 陳立, 維馬爾·納塔拉詹 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司