专利名称：可在多个频带工作的无线通信装置及天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信装置和天线，特别涉及可在多个频带工作的无线通信装置和天线。
背景技术：
随着不断增长的无线通信装置的应用，频谱资源已变得不足。在许多情况下，在一个特定频带上提供服务的网络运营商必须在一个其它的频带上提供服务，以容纳其客户。例如在900MHz频带上提供GSM系统服务的网络运营商不得不依赖1800MHz频带的DCS系统。因此，无线通信装置，例如蜂窝无线电话，必须能在两个频率上通信。此外，如果这种蜂窝无线电话的天线能提供足够宽的带宽和合适的近场和远场辐射能量将是有意的。
在本说明书，包括权利要求中，术语“包括”及类似的术语意在表示非排它的包括，以至于包括一系列部件的一个方法或设备并不只包括这些部件，而是可能包括没有列出的其它部件。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种能在至少两个频带工作的固定天线，该天线包括一个双频带辐射元件，具有一第一辐射元件部分和一与第一辐射元件部分的长度不同的第二辐射元件部分，第二辐射元件部分与第一辐射元件部分电耦合；一个调谐棒，具有一棒轴向长度与所述双频带辐射元件的中央纵轴平行，所述棒轴向长度不超过所述双频带辐射元件轴向长度的六分之一，所述双频带辐射元件的轴向长度是沿中央纵轴方向的；以及一个与所述调谐棒和双频带辐射元件电耦合的馈电点，其中所述第一辐射元件部分用于调谐成一第一频率，而提供所述第二辐射元件部分用于调谐成一第二频率。
调谐棒可以直接耦合到所述馈电点。
所述双频带辐射元件最好直接耦合到所述馈电点。另外，所述双频带辐射元件还可以通过调谐棒耦合到所述馈电点。
所述双频带辐射元件可以是曲折的，最好是螺旋线圈。
所述第一辐射元件有一个平均螺距，小于所述第二辐射元件的平均螺距。
所述调谐棒最好是一个直的导体，位于所述双频带辐射元件中央纵轴方向上。
所述调谐棒可以是一个直的导体，其位置是使长度与所述双频带辐射元件的中央纵轴方向平行。调谐棒可以有一个直的部分，基本上与所述双频带辐射元件的中央纵轴方向平行。调谐棒可以有一个直的部分，位于沿所述双频带辐射元件的中央纵轴方向。
所述调谐棒的总长度可以至少是双频带辐射元件的总有效长度的二十五分之一。
天线可以有一个相关的匹配电路，用于将所述第一天线元件与所述第二天线元件匹配。
所述第一辐射元件部分的螺距最好是常数。所述第二辐射元件部分的螺距可以是常数。
所述调谐棒最好是曲折的。一个合适的特定形状是螺旋线圈。
根据本发明的另一方面，提供一种适合于在两个频带工作的无线通信装置，它包括一个收发器，带有一壳体；一个双频带辐射元件，安装在所述壳体上，所述双频带辐射元件有一个第一辐射元件部分，用于调谐到一第一频率，和一个第二辐射元件部分，其长度与所述第一辐射元件部分的长度不同，用于调谐到一第二频率，所述第二辐射元件部分与所述第一辐射元件部分电耦合；一个调谐棒，其棒轴向长度与所述双频带辐射元件的中央纵轴平行，所述棒轴向长度不超过所述双频带辐射元件轴向长度的六分之一，所述双频带辐射元件的轴向长度是沿中央纵轴方向的；以及一个与所述调谐棒和双频带辐射元件电耦合的馈电点；一个匹配电路，与所述馈电点偶合，用于将所述第一辐射元件部分与第二辐射元件部分匹配。
所述调谐棒的总长度最好至少是所述双频带辐射元件的总有效长度的二十五分之一。
所述调谐棒最好是曲折的。其一个合适的特定形状是螺旋线圈。
附图简述为了方便理解本发明及其效果，将参照
本发明的优选实施例。附图中图1是根据本发明的与天线耦合的无线通信装置的方框图；图2是根据本发明的耦合到图1的无线通信装置的天线的部分截面图；图3是根据本发明的天线的第一实施例的示意图；图4是根据本发明的天线的第二实施例的示意图；图5是根据本发明的天线的第三实施例的示意图；图6是根据本发明的天线的部分的第四实施例的示意图；图7是根据本发明的图1的匹配电路的电路图。
优选实施例的详细描述在附图中，不同图中的相同标号用于表示相同的部件。参见图1，其中示出了一个无线通信装置，例如一个双频蜂窝无线电话。在优选实施例中，一个帧发生器ASIC101，例如可以从摩托罗拉公司得到的CMOSASIC以及一个微处理器103，例如也可以从摩托罗拉公司得到的68HC11联合产生蜂窝系统中运行所需的通信协议。微处理器103利用包括RAM105，EEPROM107和ROM109的存储器104，RAM105，EEPROM107和ROM109最好是集合在一个封装111里，以执行产生协议和完成通信单元的其它功能，例如向显示器113写入，从键盘115接受信息，控制频率合成器125所需的步骤，或完成根据本发明的方法放大信号所需的步骤。ASIC101处理由话筒117产生的、来自音频电路119的信号，并处理提供给音频电路119的用于由扬声器121广播的信号。
收发器处理射频信号。特别是，发射器123和124通过天线129利用由频率合成器产生的载频进行发射。由通信装置的天线129接收的信息通过一匹配网络和发射/接收开关130进入接收器127和128。一个优选的匹配网络和发射/接收开关130将在图7中详细示出。接收器127和128利用频率合成器125的载频解调包括消息帧的符号。发射器和接收器合起来称收发器。通信装置可以有选择地包括含有数字处理装置的消息接收器和存储装置131。
转向图2，示出了根据本发明的耦合到，例如图1的无线通信装置的天线的部分截面图。天线129包括一个带有介质套204的外层壳体或外模制件202。一个单极205包括一个延伸到耦合部分208的螺纹部分206。单极的长度通常可以引起垂直极化，而一个长的单极通常提供大的垂直极化。
天线被耦合到一个夹具210，它在其柔性臂214的端部具有一个接触元件212，柔性臂214耦合到一基底部分216。基底部分216最好附着于一具有图1所示电路或其它适合电路的电路板。夹具210还包括一耦合到柔性臂220的第二接触部分218，柔性臂220也延伸到基底部分216。耦合部分208由柔性臂214和220保持，柔性臂214和220也提供电接触。柔性臂的尺寸最好被选择成能使天线的效率最佳。即，柔性臂的长度和宽度被选择成能为天线提供合适的电感或电容，其中窄臂提供大的电感而宽臂提供大的电容。
图2还示出了图1无线通信装置的一个壳230。壳230包括一部分截面图示出的接收套232，它保持了一个用于接收天线的螺纹部分205的螺母234。虽然天线的馈电点最好是在靠近耦合部分208的接触部件212和218，根据本发明，馈电点可以在或靠近螺母234的地方。
在图3中，示出了从无线通信装置分离开的天线129的示意图，其中，为图示目的，外模制件202和介质套204被去掉。天线129是一个能在两个频带工作的固定天线，包括一双频带辐射元件310，具有第一辐射元件部分320和一与所述第一辐射元件部分的长度不同的第二辐射元件部分330。第二辐射元件部分330最好提供调谐到1800MHz频带(第二频率)的一个DCS系统，并且与第一辐射元件部分320电耦合，第一辐射元件部分320最好提供调谐到900MHz频带(第一频率)的GSM系统。天线129还有一个调谐棒340，临近双频带辐射元件310，调谐棒340有一个棒轴长AXL1与双频带辐射元件310的中央纵轴A平行。棒轴长AXL1不超过双频带辐射元件310的轴长AL1的六分之一，双频带辐射元件310的轴长AL1是沿中央纵轴A的。此外，馈电点350与调谐棒340和双频带辐射元件310电耦合。
如本领域的技术人员所显而易见的那样，双频带辐射元件310是一个螺旋线圈，其总有效长度是在其还没有被卷饶时或被打开成直线时确定的。同样，第一辐射元件320有一个小于第二辐射元件330平均螺距的平均螺距，两个螺距最好是常数。调谐棒340直接耦合到馈电点350。在本实施例中，调谐棒是一个沿双频带辐射元件310的中央纵轴A设置的直的导体，并且双频带辐射元件310通过调谐棒330被耦合到馈电点350。此外，调谐棒340和双频带辐射元件310是一个连续长度的导线，并且调谐棒340是双频带辐射元件总有效长度的至少二十五分之一。
在图4中，示出了从无线通信装置分离开的天线129的第二个实施例的示意图，其中，为图示目的，外模制件202和介质套204被去掉。天线129是能在至少两个频带工作的固定天线，包括一双频带辐射元件410，具有第一辐射元件部分420和一与所述第一辐射元件部分的长度不同的第二辐射元件部分430。第二辐射元件部分430最好提供调谐到1800MHz频带(第二频率)的一个DCS系统，并且与第一辐射元件部分420电耦合，第一辐射元件部分420最好提供调谐到900MHz频带(第一频率)的GSM系统。天线129还有一个调谐棒440，临近双频带辐射元件410，调谐棒440有一个棒轴长AXL2与双频带辐射元件410的中央纵轴B平行。
如图所示，双频带辐射元件410是一个螺旋线圈。同样，本实施例的调谐棒440也是一个与中央纵轴B同轴的螺旋线圈。棒轴长AXL2不超过双频带辐射元件410的的轴长AL2的六分之一，双频带辐射元件410的轴长AL2是沿中央纵轴B的。此外，馈电点450与调谐棒440和双频带辐射元件410电耦合。第一辐射元件420有一个小于第二辐射元件430平均螺距的平均螺距，两个螺距最好是常数。
调谐棒440和双频带辐射元件410直接耦合到馈电点450。在本实施例中，调谐棒临近螺旋线圈形式的双频带辐射元件410。此外，调谐棒440的总长度是双频带辐射元件总有效长度的至少二十五分之一。双频带辐射元件410总有效长度同样是在其还没有被卷饶时或被打开成直线时确定的。同样，调谐棒440的总长度也是在其还没有被卷饶时或被打开成直线时确定的。
图5示出了从无线通信装置分离开的天线129的第三个实施例的示意图，其中，为图示目的，外模制件202和介电套204被去掉。天线129是能在至少两个频带工作的固定天线，包括一双频带辐射元件510，具有第一辐射元件部分520和一与所述第一辐射元件部分的长度不同的第二辐射元件部分530。第二辐射元件部分530最好提供调谐到1800MHz频带(第二频率)的一个DCS系统，并且与第一辐射元件部分520电耦合，第一辐射元件部分520最好提供调谐到900MHz频带(第一频率)的GSM系统。
天线129还有一个调谐棒540，临近双频带辐射元件510，调谐棒540有一个棒轴长AXL3与双频带辐射元件510的中央纵轴C平行。棒轴长AXL3不超过双频带辐射元件510的轴长AL3的六分之一，双频带辐射元件510的轴长AL3是沿中央纵轴C的。此外，馈电点550与调谐棒540和双频带辐射元件510电耦合。
双频带辐射元件510是螺旋线圈形的，并且第一辐射元件520有一个小于第二辐射元件530平均螺距的平均螺距，两个螺距最好是常数。调谐棒540和双频带辐射元件510直接耦合到馈电点550。在本实施例中，调谐棒是一个弯曲的导体，其直的部分541临近并沿着双频带辐射元件510的中央纵轴C。此外，调谐棒540的总长度是双频带辐射元件总有效长度的至少二十五分之一。正如本领域技术人员显而易见的那样，调谐棒540的总长度是形成棒540的541、542和543几段的长度的总和。
图6示出了从无线通信装置分离开的天线129的部分的第四实施例的示意图。天线是能在至少两个频带工作的固定天线，并包括一曲折的双频带辐射元件610，具有第一辐射元件部分620和一与所述第一辐射元件部分的长度不同的第二辐射元件部分630。第二辐射元件部分630最好提供调谐到1800MHz频带(第二频率)的一个DCS系统，并且与第一辐射元件部分620电耦合，第一辐射元件部分620最好提供调谐到900MHz频带(第一频率)的GSM系统。
天线还有一个调谐棒640，临近双频带辐射元件610，调谐棒640有一个棒轴长AXL4与双频带辐射元件610的中央纵轴D平行。棒轴长AXL4不超过双频带辐射元件610的轴长AL3的六分之一，双频带辐射元件610的轴长AL4是沿中央纵轴D的。此外，馈电点650与调谐棒640和双频带辐射元件610电耦合。第一辐射元件620有一个小于第二辐射元件630平均螺距的平均螺距，两个螺距最好是常数。调谐棒640和双频带辐射元件610直接耦合到馈电点650。
在本实施例中，调谐棒640是曲折的，其轴X与双频带辐射元件610的中央纵轴D基本上平行。调谐棒640临近双频带辐射元件610并且不必曲折的，它可以是图5实施例所示的调谐棒的形状，只是其长度的部分(直的部分)基本上与中央纵轴D平行。此外，双频带辐射元件610和调谐棒640各形成在一可折叠的基底660上，并且调谐棒640的总长度是双频带辐射元件总有效长度的至少二十五分之一。正如本领域技术人显而易见的那样，双频带辐射元件610的总有效长度是由双频带辐射元件610的各部分(在本实施例中直的部分)的长度的总和确定。同样，调谐棒640的总有效长度是各部分(在本实施例中各直的部分)长度的总和。
除此之外，调谐棒640和馈电点650也形成在可折叠的基底660上。可折叠的基底660被弯曲以形成一个围绕介质套204的筒，并当安装到螺纹部分206并由外模制件202罩住时形成天线129。
转向图7，图中详细示出了匹配网络或电路和发射/接收开关130。特别是，匹配网络1002包括电容器1004和电感器1006。为了起到GSM和DCS频带的匹配网络作用，电容器1004可以大约是4.7pf，而电感器1006大约是，例如8.2nH。匹配电路在使用时耦合到天线的馈电点，用于匹配第一辐射元件部分和第二辐射元件部分。匹配电路的另一个好处是，电感器提供一直流通路以提供静电保护。最后，根据本发明，可以使用任何常规的发射/接收开关1008。
调谐棒的尺寸，结构和相对于双频带辐射元件的位置能提供足够宽的带宽和合适的近场和远场辐射能量。详细描述仅提供了一个优选的示例性的实施例，并不是要限制本发明的范围、应用性或配置。相反，优选的示例性的实施例的详细描述为本领域的技术人员提供了能实施本发明一个优选的示例性的实施例的教导。应当理解，在不偏离如权利要求所述的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的功能和部件的安排作出各种改变。
权利要求
1.一种能在至少两个频带工作的固定天线，包括一个双频带辐射元件，具有一第一辐射元件部分和一与第一辐射元件部分的长度不同的第二辐射元件部分，所述第二辐射元件部分与所述第一辐射元件部分电耦合；一个调谐棒，具有一棒轴向长度与所述双频带辐射元件的中央纵轴平行，所述棒轴向长度不超过所述双频带辐射元件轴向长度的六分之一，所述双频带辐射元件的轴向长度是沿中央纵轴方向的；以及一个与所述调谐棒和双频带辐射元件电耦合的馈电点，其中所述第一辐射元件部分用于调谐成一第一频率，而提供所述第二辐射元件部分用于调谐成一第二频率。
2.根据权利要求1的固定天线，其中所述调谐棒与所述馈电点直接耦合。
3.根据权利要求1的固定天线，其中所述双频带辐射元件与所述馈电点直接耦合。
4.根据权利要求1的固定天线，其中所述双频带辐射元件通过所述调谐棒与所述馈电点耦合。
5.根据权利要求1的固定天线，其中所述双频带辐射元件是曲折的。
6.根据权利要求1的固定天线，其中所述双频带辐射元件是一螺旋线圈。
7.根据权利要求5的固定天线，其中所述第一辐射元件有一平均螺距，小于所述第二辐射元件的平均螺距。
8.根据权利要求6的固定天线，其中所述第一辐射元件有一平均螺距，小于所述第二辐射元件的平均螺距。
9.根据权利要求1的固定天线，其中所述调谐棒是一个直的导体，沿所述双频带辐射元件的中央纵轴设置。
10.根据权利要求1的固定天线，其中所述调谐棒是一个直的导体，其长度基本上与所述双频带辐射元件的中央纵轴平行。
11.根据权利要求1的固定天线，其中所述调谐棒有一个直的部分，基本上与所述双频带辐射元件的中央纵轴平行。
12.根据权利要求1的固定天线，其中所述调谐棒有一个直的部分，沿所述双频带辐射元件的中央纵轴设置。
13.根据权利要求1的固定天线，其中所述调谐棒的总长度至少是双频带辐射元件总有效长度的二十五分之一。
14.根据权利要求8的固定天线，其中所述第一辐射元件的螺距是一个常数。
15.根据权利要求8的固定天线，其中所述第二辐射元件的螺距是一个常数。
16.根据权利要求13的固定天线，其中所述调谐棒是曲折的。
17.根据权利要求13的固定天线，其中所述调谐棒是一螺旋线圈。
18.一种适合于在至少两个频带工作的无线通信装置，包括一个收发器，带有一壳体；一个双频带辐射元件，安装在所述壳体上，所述双频带辐射元件有一个第一辐射元件部分，用于调谐到一第一频率，和一个第二辐射元件部分，其长度与所述第一辐射元件部分的长度不同，用于调谐到一第二频率，所述第二辐射元件部分与所述第一辐射元件部分电耦合；一个调谐棒，其棒轴向长度与所述双频带辐射元件的中央纵轴平行，所述棒轴向长度不超过所述双频带辐射元件轴向长度的六分之一，所述双频带辐射元件的轴向长度是沿中央纵轴方向的；以及一个与所述调谐棒和双频带辐射元件电耦合的馈电点；一个匹配电路，与所述馈电点偶合，用于将所述第一辐射元件部分与第二辐射元件部分匹配。
19.根据权利要求18的无线通信装置，其中所述调谐棒的总长度至少是所述双频带辐射元件的总有效长度的二十五分之一。
20.据权利要求19的无线通信装置，其中所述调谐棒是曲折的。
21.根据权利要求19的无线通信装置，其中所述调谐棒是一个螺旋线圈。
全文摘要
一种能在至少两个频带工作的固定天线(129)和无线通信装置。固定天线(129)具有一双频带辐射元件(310)，双频带辐射元件(310)具有一第一辐射元件(320)和一与第一辐射元件不同长度的第二辐射元件(330)。还有一个调谐棒(340)，其轴向长度与所述双频带辐射元件(310)的中央纵轴A平行，该轴向长度不超过所述双频带辐射元件(310)总有效长度的六分之一。一个馈电点(350)与所述调谐棒和双频带辐射元件电耦合。在使用中，第一辐射元件部分(320)提供调谐到一第一频率，第二辐射元件部分(320)提供调谐到一第二频率。
文档编号H01Q1/27GK1518377SQ0310053
公开日2004年8月4日 申请日期2003年1月14日 优先权日2003年1月14日
发明者罗红勇, 周光平 申请人:摩托罗拉公司