专利名称：多位置插片天线及其方法
技术领域：
本发明涉及通信装置的天线。
无线电通信装置含有一个发射机和/或接收机，它们都连接到一个天线上，由该天线发射/或接收射频信号。该通信装置可以包括一个话筒，用以向发射机输入音频信号；和一个扬声器，用以将接收机接收的信号输出去。这种无线电通信装置的实例包括单向无线电话、双向无线电话、无线电电话机、个人通信装置以及各种其它的设备。这些通信装置通常具有一种备用的配置和一种主用的(active)通信配置，在备用配置时该通信装置是可折叠的，以便于存放，在主用通信配置时天线拉伸出来以获得最佳的通信性能。
对于无线电电话机和双向无线电话机，通常希望这类装置在备用方式期间具有很小的尺寸，以便于存放和携带。例如，用户希望无线电电话机在备用方式时小得足以能存放在衬衫或夹克衫口袋内。而在主用通信方式下，希望该通信装置长得足以使扬声器邻近用户的耳朵、话筒靠近用户的嘴，并使天线远离用户身体。之所以希望将天线远离用身体是因为用户身体是一个接地的平面，它会干扰射频信号的接收。使天线离开用户身体的一种特别有效方法是在使用期间将天线从通信装置本体上面伸出来。通过提供一种天线，它在存放时可折叠、在主用通信时可伸展，以在一个便于存放的装置中提供了一个具有最佳的主用操作方式的天线。
这种可重新配置的通信装置遇到的困难是在备用方式时要提供一个高性能的天线。例如，无线电电话机在备用方式时要接收寻呼信号、电子邮件信号和呼叫提醒信号，这是众所周知的。然而，在存放位置下，通信装置本体(包括本体里的内部电子电路)通常在天线无功近场区内。在无功近场区内的这个物体会降低天线的性能，这就有害于在备用方式下的接收信号。
据此，现在希望提供一种如下所述的天线系统，亦即在主用通信方式时通信装置被伸展时和在备用操作方式下该通信装置被折叠时访该天线都具有高性能特性。
图1示出说明一个被伸展开的无线电电话机其内含有一个按照本发明的天线系统时的前向透视图；图2示出说明图1的无线电电话机处于备用配置时被折叠后的前向透视图；图3示出说明了前壳体、射频印刷电路板、逻辑印刷电路板和后壳体部分的顶视分解图；图4示出一个说明图1所示的无线电电话机壳体内侧的局部视图，并概略地示出了一个收发信机；图5示出图1的无线电电话机的一个活动盖的平面图，图中删掉活动盖前向壳体部分，并示例一个第一天线；图6示出活动盖天线的侧视图；图7示出活动盖的一个顶视分解透视图；图8示出活动盖的底视分解透视图；图9示出插片式天线的顶视图；图10示出插片式天线的一个顶视图11示出无线电电话机的活动盖天线处在打开位置时的侧视图；图12示出沿图11中12—12线所截取的平面内活动盖的剖面图。
无线电通信装置的射频电路位于第一壳体部分内。第二壳体部分在第一壳体部分上可移动地得到支持，以在伸展打开位置与折叠位置之间运动，在伸展打开位置时第二壳体部分从第一壳体部分向外伸出来。天线组件位于第二壳体部分内，该天线组件包括一个天线导体和一个接地部件。当第一和第二壳体部分处于折叠位置时，该接地部件位于天线导体与射频电路之间。
本发明的天线系统示于图1所示的无线电电话机100中，该无线电电话机包括一个活动盖103，从中可以看出本发明是特别有益的。然而，本发明也可以有益地用于其它通信装置中，例如单向和双向无线电设备、或使用一付天线的其它通信装置。据此，这里所使用的“装置”一词是指所有的这种设备和它们等同的设备。
图1示出一个无线电电话机100，它包括一个壳体102，该壳体102又包括第一壳体部分101和第二壳体部分103。在所示的实施例中，第一壳体部分101是无线电电话机本体，第二壳体部分103是一个活动盖，与该本体按照枢轴方式相连接。活动盖壳体部分103可在两种位置间运动，在主用通信方式期间如图1所示的伸展或打开位置与备用方式期间如图2所示的折叠或闭合位置之间运动。
无线电电话机本体101包括一个后主壳体部分104和一个前主壳体部分105，这两个主壳体互连，以限定一个内部体积，其内可容纳电子电路，该电子电路包括射频印刷电路板315(图3)和逻辑印刷电路板314(图3)。键盘座106包括与该键盘座相关的键钮109(只是其中一些被编号码)。键钮109可由手动接入，以有选择性地闭合波动(POPPLE)开关322(只是其中一些被编号键)。所示例的活动盖壳体部分103在闭合时至少会覆盖住一部分键盘座106。该活动盖壳体部分可以长一些，以覆盖住全部键钮。由此，在该活动盖闭合时可防止触动任一个键钮109。此外，当活动盖壳体部分闭合时，可使电话机处于备用方式。
活动盖壳体部分103有一个天线107，下文将该天线称为“活动盖天线”。该活动盖天线位置于前活动盖壳体111(图7和图8)与后活动盖壳体112(图7和图8)之间，在图1中用虚线示明。前活动盖壳体111和后活动盖壳体112通常是平面部件。后活动盖壳体112含有一个凹槽439，用以容纳天线107和前壳体部分111。活动盖壳体部分由合适的绝缘材料来制造，诸如有机聚合物。活动盖天线107夹在这些部件之间。当活动盖103打开时，活动盖天线107如图1所示处于伸展位置。当活动盖103闭合时，活动盖天线107如图2所示处于折叠或回收位置。
图4中概略地示出收发信机电路415，它安装在射频印刷电路板315(图3)上。该收发信机电路可以利用任一种合适的常规的收发信机来实施。收发信机电路415利用常规的方法例如将印刷电路板315组装入前壳体部分105内来放在第一壳体部分101内。收发信机电路415连接到一个弹性(elastomerk)连接头319或其它装置上，再连接到一个挠性导体320上。该挠性导体320延伸到一个铰链组件418内，铰链组件418包括一个关节419。
如图5所示，铰链组体418还包括一个关节420，它位于活动盖壳体部分103上，与关节419啮合。当活盖103连接到本体102上时，挠性导体(或传送节)320通过铰链组件318连接到活动盖天线107上。在活动盖天线107与收发信机电路415之间提供连接传输线和铰链组件418可以具有任何合适的结构，例如Tanya Rush等人1993年11月8日提交的美国专利申请(序列号08/148718)中公开的一种铰链，该公布物在这里作为参考文件。
活动盖天线107是一种插片式天线。参照图6、图9和图10予以说明。该天线包括一个插片式导体542、介电层544和接地层446。插片式导体542是微带式插片，如图9所示是一个半波长的、通常是在绝缘层544上涂敷的一层薄膜的矩形导体。另一种可替代的方案是，插片式导体542可以是四分之一波长的导体，由离馈线440远端的边缘经导电连接体550连接到接地层446上。在本领域技术人员承识，插片式导体542的造形可以是圆形、椭圆形、正方形或任何其它合适的造形。该导体可以由任何合适的导电材料制成，诸如铜、铜合金、铝合金或任何其它合适的材料，可通过溅射液态的材料或用粘结剂固定固态的材料，以使所述的导电材料敷在介电材料上形成一个薄层。该插片式导体经由馈线导体440、传送带320机连接头319连接到收发信机电路415上。馈线导体440利用任何合适的方法连接到插片式导体542上，诸如用焊接法、利用条带将两个导体直接连接起来、或任何其它合适方法。
介电层544最好是一种高介电常数的材料。本领域技术人员知道，作于介电层的材料的介电常数越大，插片式导体542的图形越小。该介电层也可是一种加载的介电体。该介电体最好是一种较高强度的材料，当设备跌落时或是受到不当操作时，它能经得住施加在该设备上的力。据此，Dnroid6010是一种可取的介电材料，其介电常数为10，如果无线电电话机100跌落到地，该材料不会破裂。也可以采用具有较高介电常数的陶瓷来代替Dnroid6010。
接地层446可以用任何合适的导电体来提供。例如，接地层为铜合金的矩形板。该接地层或接地部体446通过导体441、挠性带420和导体338连接到地。接地导体338连接到地电路，它包括一个涂敷在无线电电话机壳体105内部的金属层。导体441利用任何合适的方法连接到接地部件446上，例如，焊接将这两个导体用条带直接在接触点上接触，或其它合适的方法。
为了组装该活动盖，将接地层446面向上，将活动盖天线107插入凹槽439(图7)中。按照这样的方位，插片式导体542面向下，在后活动盖壳体部分112内与内表面760贴合。然后，将前活动盖壳体部分111放在凹槽439内在插片式天线107之上。前壳体和后壳体可利用合适的粘结剂、钩扣或其它方式来固定。
挠性带440和441从活动盖壳体部分向外延伸。这两个导体汇入挠性带320中。挠性带320插入，以通过铰链418延伸，并进入本体壳体部分105中。挠性带中的这两个导体是分离的，以便连接到接地导体338和收发信机电路415上。
运行操作过程中，在图11所示的打开位置下，用户的脸(未示出)的位置可使用户的耳朵贴着耳片160(图1)和用户的面颊靠近键盘106。插片式天线107位于活动盖内，以使接地部体与面向用户的前壳体部分111贴合。为此，插片导体542(图11和图12)的正面离开用户，而面向自由空间。这样，接地部件446位于插片式导体与用户之间，在用户与插片式导体之间起到一个屏蔽层的作用。在主用通信位置时，用户的身体不会干扰插片式导体542的调谐。
在图2所示的闭合位置时，后壳体部分112的正面离开无线电电话机本体102的内部电子电路板314和315。接地层446的位置靠向与键盘106贴合的前活动盖部分111(图12)。这样，接地层446位于插片式导体与壳体102内的电子电路之间。该接地层在无线电电话机本体壳体部分102内的射频电路与导电的插片层542之间提供一个屏蔽层。这个接地的屏蔽层可以在闭合位置时限制住收发信机电路对插片式天线调谐的影响。这样，在折叠存放位置和伸展的主用位置时，插片式天线实质上具有相同的调谐特性。据此，在折叠、存放的位置时，天线的工作稳定性得到明显地改进。
实践中，可以设想，挠性的介电层例如美国亚利桑那州Chan-dler市的Rogers公司生产的、市售的Duroid6010、将会得到应用。对于收发信机的工作频率为800MHz而言，这种介电的半波长度要求约为5.92cm，四分之一波长需约为3cm。对于1500MHz的工作频率，半波长需约3.2cm，四分之一波长需约1.6cm。如图9和图10所示，介电部件和接地部件的外框尺寸最好大于插片式导体。
权利要求
1.一种便携无线电通信装置(100)，其特征在于，包括一个第一壳体部分(101)；射频电路(415)，位于第一壳体部分内；第二壳体部分(103)，它能在第一壳体部分上转动地被支持，以在伸展打开位置与折叠位置之间运动，在打开位置时，该第二壳体部分从第一壳体部分向外伸出；一个天线组件(107)，位于第二壳体部分内，该天线组件包括一个天线导体(542)；一个挠性介电层(544)，上述的天线导体安装在该挠性介电层上一个接地导体(446)，附着在该挠性介电层上，当第一和第二壳体部分处于折叠位置时，该接地导体位于天线导体与射频电路之间；一个馈线条带(440)，耦合在天线导体与射频电路之间。
2.权利要求1所述的便携无线电通信装置，其特征在于，接地导体(446)是一个平面部体，其外周尺寸大于天线导体(542)的外周尺寸。
3.权利要求2所述的便携无线电通信装置，其特征在于，挠性介电层(542)是高介电常数的材料。
4.权利要求3所述的便携无线电通信装置，其特征在于，第二壳体部分是含有介电部分(111，112)的一个活盖，而天线组件(107)夹在这两个介电部分之间。
5.权利要求4中所述的便携无线电通信装置，其特征在于，该壳体部分由一个铰链组件(418)相连接，而馈线条带包括一个通过铰链组件延伸出来的挠性导体。
全文摘要
无线电通信装置(100)包括设在第一壳体部分(101)内的射频电路。第二壳体部分(103)在第一壳体上得到转动地支持，以在伸展位置与折叠位置之间运动；在打开位置时，该第二壳体部分从第一壳体部分向外伸出。一个天线组件(107)包括一个天线导体和一个挠性接地部件，当第一和第二壳体部分处于折叠位置时，该接地部件位于天线导体与射频电路之间。
文档编号H01Q1/08GK1127458SQ95116278
公开日1996年7月24日 申请日期1995年9月14日 优先权日1994年9月15日
发明者路易斯·J·范纳特, 戴维·C·汤姆森, 詹姆斯·P·菲利普斯 申请人:摩托罗拉公司