天线装置 【技术领域】
本发明涉及一种天线装置，该天线装置设计成用于一种几个频带的所谓的移动电话，它包括一第一元件和一第二元件，该第一元件在几个频带上发射并且为一个杆状装置，该第二元件在几个频带上发射并且有设置在由绝缘材料构成的载体上的导体部分的图案。
背景技术
将一个杆状天线和一个与该杆状天线的底部相连的小型的紧凑天线相结合的天线结构，在本技术领域内已经是众所周知的。
在本技术领域内杆状天线本身已广为人知并且很有效。
至于小而紧凑的天线，已经进行了各种尝试对其加以运用，该天线在打开状态表现为施加在箔形载体上的弯曲导体。该载体卷绕或包裹着一个圆柱、圆锥或椭圆形的支承元件，从而使其结构变得紧凑。
这样的结构由于以下事实而存在严重缺点，由于与箔一起被包裹起来，结果使弯曲的单个或多个导体的对置端相互靠得很近，以以致从电学的角度来看，导体相互之间受到了强烈的影响。这意味着在包裹操作完成之后，必须确保在天线装置的对置端之间具有安全距离。这将使得整个天线装置在打开状态所占地面积与整个可用面积比较而言相对较小。因此，可用空间没有被很好地利用。这使得天线在带宽和效率两方面都受到损失。
蚀刻或用其它方法生产电导体图案，在一种绝缘的塑料箔或其它适当的载体上构成一个发射元件，这种想法似乎是诱人的。但是，将该塑料箔包裹在一个横截面为圆或椭圆，概括地说为圆形或卵形的圆柱体或圆锥体上时，带来了这样的问题，即如上所述，发射元件的不同部分会相互产生电影响，这样该天线的性能被破坏或至少被严重损害。如果卷起来的载体要被放置到紧邻以杆状天线形式的附加天线元件的地方，这些问题自然不容易得到解决。
在箔形天线中，其目的是使其发射元件的表面相对于塑料箔的外尺寸尽可能地大，以便使所得到的天线有尽可能大的孔径。
发射元件相对于塑料箔的外部尺寸较大，这种发射元件加重了上述发射元件的不同部分之间相互作用的问题。
迄今为止，还没有提出对此问题的解决办法，即如何构成发射元件的电导体的图案，以便在给定的面积上提供一个最大尺寸的发射元件，同时使该发射元件的不同部分之间的相互影响最小化。
发明目的
本发明为达到其目的，设计了由序言所示的天线，这样克服了已有技术所固有的缺点，并且该天线将有最高效率，而且在其采用的频带内有极佳的带宽，同时也做到了最大程度的小型化。另外，本发明为达到其目的，还设计了根据本发明的天线，这样可以用合理的方式，以低成本制造该天线。
【发明内容】
如果由序言所示的天线装置具有以下特征，那么形成本发明的基础的目的将得以实现，该特征是导体部分的图案基本上形成为平面的角状螺旋线，该螺旋线带有多个电导通的、基本为直的导体部分，并且杆状装置与载体相结合，由此被非电接触地供电。
在一个有利的实施例中，载体被卷绕成管状或通孔状。
已经证实，通过提供平面的、主要为螺旋线形的发射元件，同时使该发射元件上带有多个基本上为直的导体，所产生的天线装置将至少有两个共振频率。另外，已经证实，即使在包裹操作完成以后该发射元件的对置端相互靠近，也不会显著地影响性能。最后，通过在柔性塑料箔上进行蚀刻就可简单地制造出该天线装置，该塑料箔的一面或者可能是两面带有一层薄的金属层。
【附图说明】
以下将特别参考附图对本发明进行更详细的描述，在附图中：
图1是从本发明天线装置的部件(包括一第二发射元件)的下面倾斜地进行观察而得到的一个分解视图；
图2是包括在本发明的装置中的杆状装置、一第一发射元件的分解图；
图3显示一个带有发射元件的载体，该发射元件包括在本发明装置中；
图4是一个与图3相对应的本发明的装置的第二实施例的视图；
图5是一个与图3相对应的本发明的装置的第三实施例的视图；
图6是一个与图3相对应的本发明的装置的第四实施例的视图；
图7是一个与图3相对应的本发明的装置的第五实施例的视图；以及
图8是一个与图3相对应的本发明的装置的第六实施例的视图。
【具体实施方式】
如上所述，本发明的装置主要打算用于所谓的移动电话，这种移动电话应是至少双频带型的，所以它将覆盖880-960MHz的EGSM-频带，以及分别为1710-1880MHz和1850-1990MHz的DCS-和PCS-频带中的至少一个频带。不必说，最好它可以覆盖全部三个频带。
在以下的说明中，将采用术语“发射元件”。自然，它意味着该元件必须能够在上述的频带内发射电磁量。然而，术语“发射元件”也将被这样理解，即它还能够在上述的频带内接受电磁量。
参见图3-8，应该提及的是这些图是以大约1∶1的比例绘制的。
图1中，附图标记1涉及该天线装置的一个载体部分，该天线装置设计成至少覆盖GSM-频带和其它频带中的至少一个。该载体部分由电绝缘且无磁性的适当塑料材料制造而成。该载体部分用于固定到移动电话的壳体和该两个发射元件的载体上，这两个发射元件是以杆状装置22(图2)的形式出现的一第一发射元件和一个小型的紧凑的第二发射元件。
载体部分有一个芯或本体部分3，该芯或本体部分3有两个分别竖直或轴向延伸的小孔或孔23和24，其中孔23用来安装一接触装置5，而孔24用来容放杆状装置22。
在图1中，接触装置5显示成提高到竖直孔23之上，并且包括一个接地轴套6，该接地轴套6连接到移动电话的机壳上。在接地轴套6之上，有一个固定支座7，通过该固定支座7将接触装置5固定到芯部分3中的孔23中。在该固定支座之上，有一个绝缘体8和一个焊接销9，该焊接销用于第二发射元件的电连接，该第二发射元件设置在由塑料箔(以下将对其进行详细描述)制成的载体4上。
在接触装置5处于装配好的状态下，连接体6位于芯部分3的下侧并且通过孔23延伸出。
在图1中表现不明显的是，芯部分3内部表现为一个腔室25，在天线处于装配好的状态时，在该腔室25中放置该载体4。在这种状态下，焊接销9的上端与腔室25的底部齐平。
根据图1的载体4被卷成管状或通道形式，并且在该载体的对置端26和27之间以一定距离其横截面可以近似为U形、C形或马蹄形。这样在边缘26和27之间形成了一个轴向的开孔或槽。
在图2中，显示了一个杆状装置22，该杆状装置22包括在根据本发明的装置之中。在所示的实施例中，它被设计成用于在一个或多个高频带中进行整波共振，并且在一个或多个低频带中进行半波共振，GSM频带就是该低频带中的一个。另一种方式，也可以将杆状装置设置成在较高频带中进行半波共振，而在低频带中进行四分之一波共振。从图中可以很明显地看出，杆状装置延伸通过保护外罩11，该保护外罩11打算配装在芯或本体部分3的外侧，并且借助于肋和沟槽(没有显示)卡合就位。在装配好的状态，杆状装置22延伸通过芯部分3中的孔24。这意味着杆状装置轴向延伸的方向与载体4的两个边缘26和27之间的开孔或槽的方向相同。杆状装置与载体4之间合适的相对位置可能是这样的，即该杆状装置全部或部分地置于两个边缘之间的开孔或槽之外。它也可能更多地插入到载体4内。上述杆状装置22与具有金属导体部分(以下将更详细地描述)的载体4沿其边缘26和27的上述的相互设置，使得该杆状装置与载体4上的发射元件之间电隔离，并且由此非电导通地供电。
杆状装置22可以在其纵向方向上在一个收回到移动电话中的位置和一个突出位置之间移动，在伸出位置该杆状装置伸出到保护外罩11的上侧之上。
杆状装置22有一个带有抓取元件29的上端部分28，该上端部分28和抓取元件29都是由电绝缘并且无磁性的材料制成的。在杆状装置的收缩位置，上端部分28位于载体4的两个边缘26和27之间的开孔或槽的区域，这样就不会干扰载体4上的发射元件。
在所示的实施例中，天线杆本身是套筒式的设计，并且有一个内杆或导线30和一个置于该杆或导线外侧的管31。导线30和管31由具有良好机械强度并至少具有一定弹性的钢材制成。
在导线30的下端，设有一个弹簧32，该弹簧在管中可收缩，用于与其内部构成磨擦连接和电连接。
在管31的下端有一个突出的小珠33，小珠33的作用在于，通过以适当装置使小珠33配合在芯部分3的孔24内部，将处于伸出位置的杆状装置22进行固定。
图3-8显示了设置在载体4上的发射元件15的各种可供选择的实施例。
图3和4中表示两个平面的大体上为螺旋线性的发射元件的变型，该发射元件包括在根据本发明的装置中。该发射元件有一个供电部分13，该供电部分13插入到芯部分3的槽10中，并且该供电部分13有一个在图中所示的下端14，该下端打算与接触装置5上的焊接销9电连接。
图3表明，供电部分13以其上端连接到一个外部直的并且基本竖直的导体17上，该导体通过一个显著弯曲或成角度的导体部分18与一个基本直的水平导体部分16电导通地连接起来。该水平导体部分16经过一第二成角度的导体部分18’连接到一第二基本竖直的导体部分17’上，该导体部分17’又在其下部通过另一个成角度导体部分18”与基本水平的导体部分16’连接。这样就已描述了角状的、平面的并且基本上为方形的螺线或螺旋线的一个外“圈”。该螺旋线以与上述方式完全相似的方式向内延续，并且在图3所示的实施例中，延续了三“圈”多一点。螺线或螺旋线的内端终止于盲端。弯曲或成角度的导体部分18、18’、18”等的弯曲角度大小为70-110°，该角度依赖于载体4的构形而定。弯曲角度对于同一个发射元件的不同成角度部分可以是不同的。
根据图4的实施例采用与图3所提供的实施例相同的原理，但是是以右手转向的，与图3中所提供的实施例的转向相反。另一个不同是根据图4的实施例在水平方向较低和细长，其结果是该实施例充满了载体4的表面的相当大的一部分。可以期望这个较大的表面范围可以使完成的天线具有较大的开孔，从而具有较好的发射能力。
上述角状、螺旋线的发射元件15都是从其外圆边的外侧供电的。
已经证实，根据图3和4的发射元件至少具有两个共振频率。较高的共振频率主要是由螺旋线的高度，即图3中由竖直导体部分17和17’的长度所决定的。该长度越短，共振频率越高，反之亦然。较低的共振频率是由所有导体16、17、16’、17’等的总长度，即“包括在螺旋线中的总线长”所决定的。实际上，这意味着在给定高度的情况下，螺旋线的宽度即水平导体16的长度，决定了较低的共振频率。与以上所述相类似，这些长度越短，共振频率越高，反之亦然。在根据图3的实施例中，共振频率的大小将为900MHz和1800MHz，而在根据图4的实施例中，共振频率的大小将为800MHz和1900MHz(这些图的比例为1∶1)。较高共振频率的较高水平是因为图4中的螺旋线的高度稍为小于图3所提供实施例中的高度。另外，该共振频率将自然受到载体4中的塑料材料的影响，但是，当然也受到芯部分3和保护外罩11的材料的影响。来自这些塑料材料的影响使得共振频率有所下降。
由于根据图4的实施例中的发射元件的表面积大于根据图3的实施例中所提供的表面积，可以期望根据图4的实施例有更高的效率。
图5显示了一个根据图3的发射元件的改进实施例。这两个实施例的区别在于，在图5的实施例中，增加了一个短路19，即一个导体部分，该导体部分相互连接包含在该发射元件中的两个相互紧邻的导体部分。
在发射元件15中的短路部分19不会显著地影响较高的共振频率，而是被用来对低共振频带中的共振频率进行微调。短路在螺旋线中越靠外，即以电学的角度来看，短路的位置越靠近供电部分13，与不存在短路19的情况相比，在低频带中的共振频率将越高。相反，如果短路19的位置更靠近发射元件15的中心，在低频带中的共振频率将较低。在极端情况下，随着短路19被移到最靠里面的位置，与没有短路的相同的发射元件相比，共振频率的差值将接近为零。这样，如果根据图3的发射元件的尺寸对应适合正常频带确定，那么在完成芯部分3的装配并提供保护外罩11之后，元件发生共振的频率可能太低。然后就可以沿螺旋线放置一个短路19，使上述的共振频率的减少得到补偿。
另一个对采用短路19有利的论据存在于这样的事实，即天线的外部尺寸决定了其孔径。这意味着采用大的外部尺寸，即采用角状螺旋线较大的总“导线长度”，其低频共振频率会变得太低。通过采用短路19，低频共振频率可能会上移到正确值，同时还保持了相同的外部尺寸，且由此保持孔径不变。
在一个螺旋线中带有短路19的实施例中，位于短路内部的那部分螺旋线可被认为是位于短路外部的螺线部分的端负载。
图5的实施例与图3的实施例的不同之处在于提供了一个盲导体部分20。该盲导体部分20位于发射元件15中的最外面的竖直导体17的端部，与供电部分13相背离，并且与第一竖直导体部分17基本上成直角，从而可以看成是第一水平导体部分18的延长部分。盲的、突出的导体部分20的作用在于使高频带中的共振实现最优化，这样在共振被放大的同时，带宽也得到增加，甚至可以达到覆盖DCS-和PCS-两个频带的程度。盲导体部分20的存在不会显著影响低频带中的共振。
也许，可以将处于供电部分13和盲导体部分20之间的最外面的竖直的导体部分17视为一个高频带中的单独的发射元件。在这种情况下，盲导体部分20(也许与螺旋线本身一起)构成了发射元件在高频带中的端负载。
也许，可以将第一竖直导体部分17和突出的导体部分20认为是一个角状的平面螺旋线，该螺旋线少于一圈，在图5中大约为半圈。
图6的实施例不同于图4的实施例，其不同之处主要在于其螺旋线比图4中提供的实施例的螺旋线稍为较高和较窄一些。另外，还有一个正如根据图5所提供的实施例那样的短路19的对应物。
一个包括在发射元件15中的外导体部分16连接于供电部分13和盲导体部分21。在该实施例中，盲导体部分21被赋予一种稍为少于一圈的“方形、平面螺旋线”的形状。理论上，这与设定为高频带的“螺旋线天线”相对应。也许可以相信盲导体部分21类似于上述的盲导体部分20。
图7的实施例与图4的实施例的不同之处在于既有短路19也有盲导体部分20。然而，在该图中，短路使三个导体部分相互结合成一体。
在根据图8的实施例中，盲导体部分21连接到角状螺旋线朝里半圈之处，即在第二直导体部分16之后，该直导体部分16在此是第一水平导体部分。盲导体部分21为L形并且连接到螺旋线的周边上，这样它沿着第一水平导体部分16延伸，环绕着在该第一水平导体部分与第一垂直导体部分17之间的角部18，并至少部分地沿着该第一垂直导体部分延伸。
在该实施例中同样有一个短路19，该短路被置于最靠近螺旋线中心的位置。
对可供选择的方案的描述
在前述中，已经假设短路19是设置于载体4上，在该载体上与所有其它导体部分的同一侧，并且假设短路包括与其它导体部分相同的金属层。然而，也可能采用电容性短路而不是电导通的短路，在这种场合下，电容性短路被置于载体4上相反的一侧。
电容性短路19也可以放置在载体4上，与直导体部分16、16’16”……17、17’、17”在载体4的同一侧上，在该电容性短路19的区域的相互靠近的导体部分之间相互留有很小的间隙，这样就实现了电容性短路。
在短路19的可供选择的方案中，位于短路内部的发射元件15的那些部分被赋予不同于螺旋线的构形。发射元件位于短路19内的部分，在这种场合下起的作用相当于发射元件在低频带中的端负载。
位于短路19内的那部分角状螺旋线也可以省略。
前面已经描述了载体4是如何围绕芯或本体部分3在外部进行卷绕和包裹。作为一种可供选择的方案，载体4也可以以或多或少包裹起来的状态，设置在芯部分的腔室或凹口的内部。该腔室可以是圆柱、圆锥等形状，并且具有圆形、卵形、椭圆形或其它外形的横截面。
在本发明的另一个实施例中，载体4如图所示那样是平面的。在该可供选择的方案中，载体4被固定在平面芯部分上或者甚至固定在外罩的内侧，该外罩设置在移动电话上。
在套筒式杆状装置的一个可供选择的方案中，采用了有固定长度的杆状装置。当分别在高和低频带中进行λ/2和λ/4的共振时，这种方案特别优良。最后，也可以采用一种螺旋形的杆状装置。