专利名称：用于多位置天线的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于通信装置的天线。
无线电通信设备包括一个与天线连接的发射机和/或接收机，该天线用于发射和/或检测无线电频率信号。该设备可包括用于输入音频信号到发射机的一个麦克风或用于输出由接收机接收的信号的扬声器。这种无线通信设备的例子包括单向无线电设备、双向无线电设备，无线电话机、个人通信设备和各种其它设备。这些通信设备典型地具有备用形状，其中该设备被收缩以便保存，和具有工作通信形状，其中该天线被伸展以便比化性能。
对于无线电话机和双向无线电设备，典型地希望这些设备在备用方式期间具有小的尺寸以便于其保存和运输。例如，用户更喜欢无线电话机在备用方式足够的小以便放在衬衫或夹克衫口袋里。在工作通信状态，希望该设备足够地长以定位该扬声器与用户的耳朵靠近，麦克风靠近用户的嘴和天线离开用户的身体。为满足这些要求，无线电话机外壳是可改变外形的，以使在备用方式比在工作通信方式的尺寸要小。
现有技术可改变外形的通信设备遇到的困难是在备用方式和工作通信方式都提供高性能天线系统，上述通信设备诸如在备用方式必须接收呼叫通知信号的无线电话机。虽然伸展的天线位置可优化天线性能，但是在备用方式天线的收缩位置使该通信设备尺寸最小，导致天线性能的降低。
包括多个位置天线的无线通信设备的一个例子是包括机体和折板的无线电话机，其中该折板包括安装在上面的一个天线。当闭合时，该折板覆盖该无线电话键盘并提供小型的外壳。当折板打开时，折板天线离开用户保持的电话机身。虽然在折板打开时折板天线性能很好，但是在备用方式该折板天线不是被理想地放置用于在备用方式接收通知信号。
因此，希望在工作通信方式该通信设备伸展时和当在备用工作方式该通信设备折叠时提供具有高性能特性的天线系统。
图1是表示根据本发明包括一个天线系统的伸展的无线电话机的前视图；图2是表示根据图1在备用形状的折叠的无线电话机的前视图；图3是表示根据图1包括一个收发信机的无线电话机外壳内部的局部视图；图4是根据图1去掉前壳部分并且示出第一天线的无线电话机的折板的平面图；图5是根据图1示出寄生辐射体的一部分的无线电话机身前壳部分内部的一部分的局部视图；图6是表示按照图5的寄生辐射体的顶视图；图7是表示按照图6的寄生辐射体的可替换实施例的顶视图；和图8是表示按照图6寄生辐射体天线的另一个可替换的实施例。
本发明体现在包括一个外壳的设备的多位置天线系统里，该外壳有第一和第二外壳位置，它们在第一伸展位置和第二折叠位置之间改变位置。电路放置在该外壳中以便发送或接收信号。第一天线支撑在第一壳体部分并且被接到该电路。一个寄生辐射体支撑在第二外壳部分。当外壳处于折叠位置时第一天线和寄生辐射体耦合，而当外壳处于伸展位置时它们不耦合。在工作通信期间当外壳是伸展时，和当第一天线和寄生辐射体是耦合而该外壳处于折叠时，该天线系统具有高性能特性。
开始请注意，在一个以上附图中所示的那些部件在所有附图中具有相同的最后两位数。但是，第一位表示所涉及的附图，如在图1中的部件具有第一位1，在图2的部件具有第一位2，等等。还应注意，根据本发明的天线系统示于包括折板103(图1)的无线电话机中，其中目前的发明特别有利。但是本发明也可有利地用于其它设备中，如单向和双向无线电设备，或者采用天线的任何其它通信设备。因此这里所用的“设备”和“装置”指所有这种设备及其等效物。
图1示出组成本发明的无线电话机100。该无线电话机包括含有第一壳体部分101和第二壳体部分103的外壳102。在所示的实施例中，第一壳体部分101是无线电话机机体，而第二壳体部分是可绕枢轴转动地连接该机体的一个折板。折板103在工作通信方式期间图1所示的伸展位置与备用方式图2所示的折叠或闭合位置之间活动。
无线电话机机体101包括一个后机体壳体部分104和一个前机体壳体部分105，它们互连以限定装电子电路(未示出)的内部体积。键盘106放置在机体101中，以便与该键盘相关的键109(仅仅其中的一部分被编号)是由用户人工启动接入。当闭合时所示的折板103至少部分地覆盖键盘106。该折板可以大些以便覆盖所有的键。当折板闭合时，该折板防止所覆盖的键的启动。另外，当闭合时该折板可使该电话机处于备用方式。
折板103包括第一天线107，这里称为折板天线。折板天线放置在前折板壳体111和后折板壳体部分112之间，因此在图1中以虚线表示。前折板和后折板壳体部分111和112一般是平面部件，它们可用合适的聚合物制造。折板天线夹在这些部件之间。当折板103打开时，折板天线处于伸展的位置。当折板203(图2)闭合时，该折板天线处于折叠或收起的位置。
机体101包括寄生辐射体或第二天线108。寄生辐射体108固定在前壳体部分105的内部，因此在图1中以虚线表示。
收发信机电路315一般地表示图3中。该收发信机可使用任何合适的常规收发信机实现。收发信机电路315以常规方法放置在第一壳体部分301中，如安装在印刷电路板上，该电路板组装在前和后机体壳体部分104、105之间。收发信机电路315耦合到一个麦克风(未示出)和放置在壳体部分301中的接收器(未示出)。该收发信机电路还接到弹性连接器316或其它装置，该连接器连接到一个挠性导体317。该挠性导体317延伸到包括铰链接合319的一个铰链组件318。如图4所示的，铰链组件418还包括在折板403上的铰链接合420以便啮合铰链接合319。挠性导体417也通过铰链组件418接到第一天线407。提供折板天线407与收发信机之间连接的铰链组件可具有任何合适的结构，诸如以Tanya Rush等人的名字于1993年11月8日提交的美国专利申请08/148 718中公开的铰链，该公开引用在这里供参考。
折板天线407(图4)包括装在板425上的两个导体423和424，使得该天线一般外形为E形的。折板天线由合适导体如两个铜簿带制成。折板天线407包括一个连接段422，以挠性导体417电气连接导体423和424的中指段426。中指段426包括提供天线407与收发信号机电路315(图3)之间阻抗匹配的传输线变压器427。导体423的横梁428连接中指段426到外指429。外指429一般从横梁428的一端垂直地延伸。导体424类似地包括接到横梁430的一个中指段426。横梁430连接导体424的中指段到外指431，它一般垂直于横梁430延伸。单元432(仅仅其中的一些标了号码)一般从外指429和431垂直地伸展而提供允许缩短天线407的容性负荷，便于在折板上安装天线。提供从每个外指429、431截下的开口433以安放相应的磁铁(未示出)。该磁铁启动无线电话外壳101中的舌簧开关(未示出)。舌簧开关和磁铁在这里不更详细地叙述，因为它们不是构成本发明的一部分。
因此折板天线407是簿的偶极天线，它被夹在前外壳部分111和后外壳部分112之间，以便构成一个簿的折板。如图1所示的，当该折板打开时，该天线是具有高性能特性的半波长天线。导体423和424的横梁428和430是折板天线的大电流部分。
寄生辐射体508示于图5中。寄生辐射体不直接地耦合到折板天线407的馈线317(图3)，417(图4)。寄生辐射体一般外形是U型的，包括一般垂直于扇535伸展的臂534和536。肘537相对臂534和肩535以约45°角度伸展以连接这些部件。肘538以相对臂536和肩535约45°角伸长以连接这些部件。这个寄生辐射体由任何合适的电导体如一面有胶的簿的、弹性铜带制造。
寄生辐射体是根据收发信机信号频率定尺寸的。更具体地讲，臂534的纵轴具有长度A，肘537的纵轴具有长度B，肩535的纵轴具有长度C，肘538的纵轴具有长度D，而臂536的纵轴具有长度E。长度A、B、C、D和E它们的和约等于的收发信机信号频率的一半。
根据优选实施例的寄生辐射体608(图6)连接到前壳体部分605的内表面640。前壳体部分包括平面前端642和侧壁643。相对的侧壁144在图6中未示出，但是可从图1中看到，它平行到内壁643。寄生辐射体608使用合适的粘合剂装配在前壳体部分605的内表面640。寄生辐射体是弹性的，当附上时它与前壳体部分的表面640相符。具体地讲，寄生辐射体608的肩635固定到两行开口660之间的内表面640，键盘106的键109(图1)伸进这些开口。寄生辐射体608的肩是窄的，它紧贴地装在两行开口中而不伸入这些开口中，以避免干扰键109的操作。肩637装在表面640，以使它从前壁642到侧壁643成曲线。臂634使用粘合剂固定到壁643。臂634使用粘合剂固定到壁643，以便它沿着这个侧壁伸展。最优选的壁643是平的，以便臂634在单平面上伸展。臂536和肩538类似地接到侧壁144。在这个方法中，薄的弹性带固定在前壳体部分的内侧，横梁428、430的预定位置是这样的这些横梁放置在前壁642的表面上，前壁642是在两行开口660之间，而且当折板闭合时寄生辐射体的肩535接到这些开口。这样，当折板闭合时，横梁428、430和肩对齐并且彼此贴紧放置，如图1中箭头所代表的。横梁428、430和肩535以折板103前壳体部分和机体101的前壳体部分的厚度被分开。另外，寄生辐射体的肩535感性地耦合到横梁428、430，它们是折板天线的大电流部分。因为当折板闭合时，肩535耦合到横梁430和428，臂534和536形成第二偶极天线，它寄生耦合到耦极天线407。这个耦合是感性耦合。
在工作中，当折板打开时，折板天线107(图1)离开寄生辐射体108和机体101，以致该天线具有高性能特性而没有从用户、机体壳体101中的电路或机体壳体101来的干扰。在这个位置，折板天线107的大电流部分(横梁428、430)是远离寄生辐射体108的肩635，这样该寄生辐射体不耦合到天线107，而且不耦合到收发信机电路315。当折板闭合时，如图2所示的，折板天线转变到接近该机体和外壳101中的电路的一个位置。这使天线107的性能降低了，因为机体部分102处在折板天线的近场体积中。但是，折板天线407的大电流部分428、430位于接近肩635，这样两天线寄生耦合。因此在折板闭合时天线系统性能特性受到寄生辐射体108和折板天线107二者的影响。当机体处在近场体积中时寄生辐射体调谐到收发信机电路315的通信信号波长，而当折板闭合时折板天线107调谐到收发信机电路315的通信波长。因此当折板打开时天线之一调谐到收发信机的通信信号频率和当折板闭合时另一天线调谐到收发信机电路的通信信号频率。当折板闭合时天线107和寄生辐射体的这个耦合显著地改善了天线系统的特性，使得没有由于折叠天线电话机进行保存产生的天线性能的明显降低。因此，折板天线不影响无线电话机接收来话呼叫通知信号、寻呼信息或电子信函信号的能力。
根据寄生辐射体708的一个可替换的实施例，分别联接臂734和臂736到底边735的肘738和肘737是具有弯曲的外边缘的90度拐角。臂734的长度F、底边735的长度G和臂736的长度H之和约为收发信机工作频率波长的一半。图5的实施例是优选的，因为如果天线的总长度相同时(即，如果这两天线实施例是四分之一波长天线时)，臂534、536的末端555、556离开肩535比臂734、736的末端755、756更远。
寄生辐射体808的另一个可替换实施例示于图8中。寄生辐射体808包括在臂834和836中的凹口858。提供该臂中的凹口858以便围绕前壳体部分605的向外伸出的突起部定位该臂。如果前壳体部分的内表面有大量突起部则是特别希望的。希望臂834、836在单个平面中伸展以便优化天线性能。这是特别重要的，因为寄生辐射体508邻近外壳101内的该电路定位将不利地影响天线系统的性能。但是，图8实施例的缺点是从末端855、856到肩835的距离被另外的凹口进一步缩短了。
因此，可看到所公开的改进的天线系统用于具有可移动机体部分的通信设备。当天线打开时和当该设备折叠便于保存时，天线系统提供高性能特性。
权利要求
1.用于包括一个外壳(101)的设备(100)的多位置天线系统，该外壳有第一外壳部分(102、103)和第二外壳部分(102、103)，这两外壳部分活动地互连，在折叠位置和伸展位置之间彼此相对活动，和定位在该外壳中经天线系统发送或接收信号的通信电路(315)，该天线系统包括固定在第一外壳部分中的第一天线(107)，第一天线包括馈线(317，417)并且在折叠位置与该通信电路连接，第一天线调谐到该通信电路；和固定在第二外壳部分中的寄生辐射体(108)，该寄生辐射体调谐到该通信电路的波长，而且不直接地耦合到第一天线的馈线，其中当该外壳处于折叠位置时该寄生辐射体耦合到第一天线，而当该外壳处于伸展位置时该寄生辐射体不耦合到第一天线，因而当该外壳处于折叠位置时通过第一天线该寄生辐射体耦合到第一外壳部分中的该通信电路。
2.根据权利要求1的多位置天线装置，其中该设备包括枢轴转动地互连第一和第二外壳部分的一个铰链组件(318、、418)和通过该铰链组件第一天线耦合到该通信电路。
3.根据权利要求1的多位置天线装置，其中第一天线包括两个导体(423、424)，它们放置在第二外壳部分。
4.根据权利要求1的多位置天线装置，其中第一天线是一个半波长天线。
5.根据权利要求1的多位置天线装置，其中该寄生辐射体是半波长的。
6.根据权利要求1的多位置天线装置，其中第一天线是一个偶极天线。
7.根据权利要求1的多位置天线装置，其中在伸展的和折叠的位置第一天线连接到该通信电路。
8.用于包括一个外壳(101)的设备(100)的多位置天线装置，该外壳有第一外壳部分(102、103)和第二外壳部分(102、103)，这两外壳部分活动地互连，在折叠位置和伸展位置之间彼此相对活动，和定位在第一与第二外壳部分之一中经过天线系统发送或接收信号的电路(315)，该天线系统包括固定在第二外壳部分中的第一天线(107)，在伸展位置和在折叠位置第一天线耦合到该通信电路，其中第一天线包括两个导体(423、424)，每个导体安装在第二外壳部分，而且包括连接一个中指段到一个外指的横梁(428、430)；和固定在第一外壳部分的一个寄生辐射体(108)，当该外壳处于折叠位置时该寄生辐射体耦合到第一天线，而当该外壳处于伸长位置时该寄生辐射体不耦合到第一天线。
9.根据权利要求8的多位置天线装置，其中该寄生辐射体一般是U型的，包括从一个肩(535)突出的两臂(555、556)。
10.根据权利要求10的多位置天线装置，其中当第一和第二外壳位置处于折叠位置因而第一天线和该寄生辐射体耦合时，该横梁(428、430)与该肩(535)彼此接近放置。
全文摘要
一种天线系统包括放置在第一设备外壳部分(103)上的第一天线(107)和放置在第二设备外壳(102)上的一个寄生辐射体(108)。在备用方式期间外壳相互移动折叠该设备，而在工作通信方式期间伸展该设备。第一天线(107)和寄生辐射体(108)放置在它们相应的外壳上，以便在外壳折叠时它们寄生地耦合，而在外壳伸展时它们不耦合。
文档编号H04B1/38GK1122056SQ9510898
公开日1996年5月8日 申请日期1995年7月19日 优先权日1994年7月21日
发明者詹姆斯·P·菲利普 申请人:摩托罗拉公司