专利名称：壳体天线组件和使用该天线组件的移动式无线电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可缩进移动式无线电设备的壳体内的天线组件。
背景技术：
移动式无线电设备，如便携式收音机、便携式无线电收发机、便携式无线通信终端、便携式电话机(蜂窝式电话)，例如，便携式电话机、PHS(个人手提电话系统)电话机，或类似物都备有天线组件以发射和/或接收无线电信号。一种已知型式的天线组件可缩进地附着在无线电设备，典型的是便携式设备如便携式电话机的壳体上。
在JP-A3-245603(参考I)中公开了一种这种型式的天线组件，其包括第一天线部分，连接在第一天线部分上的第二天线部分和保持架，其中保持架环绕第二天线固定，以便第二天线能穿过保持架滑动。保持架与便携式电话机壳体内的收发电路相连。保持架用于把天线组件机械地附着在便携式电话机的壳体上，用作第一和第二天线部分的电接头。
第一天线部分包括一螺旋形天线，一天线帽和一导电套筒，其中所述天线帽通过塑料模制形成，包围螺旋形天线元件，起到保持作用，所述导电套筒的一端连接在螺旋形天线元件上，并向一个方向延伸以暴露到天线帽外面。
第二天线部分包括一鞭形天线元件和一绝缘套，其中所述鞭形天线元件由导电金属丝或细杆构成，其一端与套筒固定连接，所述绝缘套覆盖鞭形天线元件以保护鞭形天线元件。第二天线部分一端与套筒联接，另一端备有一挡块以防止天线组件从保持架中掉出来。
当天线组件处于伸出位置时，保持架与挡块接触以与其电连接。在这种状态下，鞭形天线元件通过挡块和保持架与收发电路电连接。这样，因为鞭形天线元件与连接在鞭形天线元件一端的螺旋型天线元件电串联，所以串联的螺旋型天线元件和鞭形天线元件用于接收无线电信号。
另一方面，当天线组件处于缩进位置时，保持架与套筒接触。其结果是，鞭形天线元件和螺旋型天线元件通过套筒和保持架同时与收发电路连接，都是起作用的。在这种情况下，缩进到壳体内的鞭形天线元件常常严重地影响壳体中收发电路的电路部件。为避免这个问题，如在与BP-A2257836(参考II)对应的JP-A5-243829中公开的，在缩进位置通过利用，例如，同轴结构把套筒和挡块短路掉，这样只有螺旋型天线元件是起作用的，而鞭形天线元件是不起作用的。
在上述天线组件中，在天线伸出位置和天线缩进位置之间，天线的电特性存在很大的差别，如共振频率和VSWR(电压驻波比)。为解决这个问题，通常利用匹配电路调整这个差别。
但是，匹配电路必须仔细设计和调整，以能够在天线伸出位置和天线缩进位置都获得良好的天线组件特性。这需要很多的时间和劳动。
在现有技术中，例如，在美国专利No.5,204,687(参考III)和JP-B-2646505(参考IV)中可获知另外一种天线组件结构，其中作为鞭形天线元件的导体杆不与螺旋形天线元件电连接，而是与其绝缘。在该结构中，在缩进位置，不需使用特定的支撑结构，如参考II中所示的同轴结构就能可靠地使鞭形天线元件停止起作用。但是，鞭形天线元件仅在伸出状态才用于接收无线电信号，因为螺旋形天线不再与保持架连接。
参考IV详细公开了一种整体杆形的绝缘连接件，其一端固定在鞭形天线元件导体杆的顶端。导电套筒部分覆盖连接件，连接件的另一端与一线圈架连接。螺旋线圈或螺旋天线元件缠绕在线圈架上，并与导电套筒连接。绝缘帽覆盖在线圈架上，螺旋线圈元件和导电套筒的顶端部分通过，例如，塑料模制固定在一起以构成天线顶部。在该连接中，导电套筒和鞭形天线元件导电杆的顶端是这样固定到连接件上的，即在导电套筒和导电杆顶端插入到模具中时塑料模制连接件。
但是，本发明人发现了一个问题，即依赖于连接件的尺寸和轴向长度，参考III和IV中公开的天线组件在其发射/接收性能上有明显的变化。
本发明的一个目的是提供一种天线组件，其包括一螺旋形天线元件和一鞭形天线元件，这两个元件相互机械连接并且相互电分开，使得在缩进位置螺旋形天线元件单独起作用，在伸出位置鞭形天线元件单独起作用，其中可容易地获得良好的特性，并且还可容易地制造匹配电路。
本发明的另一个目的是提供一种带有上述天线组件的移动式无线电设备，其中天线组件附着在设备的壳体上。
发明公开根据本发明，提供了一种移动式无线电设备，其包括一无线电收发电路、一容纳无线电收发电路的壳体和一天线组件，该天线组件与无线电收发电路电连接并附着在壳体上，以能够向壳体内缩进到缩进位置和从壳体中伸出到伸出位置，天线组件包括第一天线部分、第二天线部分和绝缘连接件，该绝缘连接件把第一天线部分和第二天线部分连接成直线形以在一个方向延伸，其中第一天线部分包括一螺旋形天线元件、一绝缘天线帽和一导电套筒，其中所述螺旋形天线元件的一端作为螺旋形终端，所述绝缘天线帽包围所述螺旋形天线元件，所述导电套筒连接在所述螺旋形天线元件的螺旋形终端上并具有一暴露部分，该暴露部分在上述一个方向上从天线帽伸向伸出端；第二天线部分包括一鞭形天线元件和一导体挡块，其中所述鞭形天线元件具有用连接件固定的一个鞭形端部和相对的鞭形端部，所述导体挡块固定在该相对的鞭形端部上；连接件是用绝缘材料做成的杆形件，其具有相互相对的第一和第二连接端部，第一连接端部固定在鞭形天线元件的鞭形端部上，第二连接端部牢固地固定在导电套筒的暴露部分中，这样连接件在鞭形天线元件的鞭形端部和导电套筒的伸出端之间留有一段中间部分，中间部分的长度从4到7毫米范围内选择，当天线组件处于缩进位置时，导电套筒用于从收发电路向第一天线部分馈电，当天线组件处于伸出位置时，挡块用于从收发电路向第二天线部分馈电。
根据本发明，还提供了一种天线组件，其包括第一和第二天线部分并适合缩进和伸出，所述两个天线部分通过一连接件相互连接以在一个方向上延伸，其中第一天线部分包括一螺旋形天线元件、一绝缘天线帽和一导电套筒，其中所述螺旋形天线元件的一端作为螺旋形终端，所述绝缘天线帽包围所述螺旋形天线元件，所述导电套筒连接在所述螺旋形天线元件的螺旋形终端上并具有一暴露部分，该暴露部分在上述一个方向上从天线帽伸向伸出端；第二天线部分包括一鞭形天线元件和一导体挡块，其中所述鞭形天线元件具有用连接件固定的一个鞭形端部和相对的鞭形端部，所述导体挡块固定在该相对的鞭形端部上；连接件是用绝缘材料做成的杆形件，其具有相对的第一和第二连接端部，第一连接端部固定在鞭形天线元件的鞭形端部上，第二连接端部牢固地固定在导电套筒的暴露部分中，这样连接件在鞭形天线元件的鞭形端部和导电套筒的伸出端之间留有一段中间部分，中间部分的长度从4到7毫米范围内选择，当天线组件处于缩进位置时，导电套筒作为第一天线部分的馈电部分，当天线组件处于伸位置时，挡块作为第二天线部分的馈电部分。
附图简要描述
图1为现有天线组件的剖面图；图2为根据本发明一个实施例的天线组件的剖面图；图3为图2所示天线的第一和第二天线部分之间的连接件的放大剖面图；图4为用于描述与图2所示天线组件馈电功能相关的部件的长度关系的视图；图5所示为封装到天线帽之前的图2所示天线组件的螺旋形天线。
实施本发明的最佳方式为较好地理解本发明，首先参考附图描述在参考I中公开的一种已知天线组件。
参见图1，以11表示的已知天线组件包括第一天线部分13和连接到第一天线部分13上的第二天线部分15。
第一天线部分13包括一螺旋形天线元件17和一塑料树脂做的天线帽19，该天线帽包围螺旋形天线元件17以保护螺旋形天线元件17。
在所示示例中，天线帽19通过插入塑料模制形成。但是，天线帽19可以是连接在螺旋形天线元件17上的顶盖件。
为避免形成天线帽19时螺旋形天线元件17产生螺旋间距误差或发生变形，螺旋形天线元件17可由布置在其中的螺旋形线圈架21支撑。第一天线部分13备有一导电套筒23，套筒的一端连接在螺旋形天线元件17的一端上，另一端在上述一个方向上从天线帽19中暴露出。
第二天线部分15包括一鞭形天线元件25和一表面套管27，其中所述鞭形天线元件由导电金属丝或杆形成，其一端连接在套筒23上并在一个方向上延伸，所述表面套管包围鞭形天线元件25以保护鞭形天线元件25。第二天线部分15备有一金属做的挡块29，挡块形成在与套筒23连接的一端相对的另一端上，并与鞭形天线元件25电连接。
在第二天线部分15周围附着有保持架33。保持架33具有沿其内表面布置的内部弹簧1，这样第二天线部分15可通过其滑动。保持架33附着在无线电设备的壳体7上，以使天线组件17能够缩进到壳体7内。无线电设备的壳体7中有一收发电路9。保持架33是由金属做成的，至少弹簧31是由金属做成的，保持架33通过馈电线8与收发电路9电连接。
当天线组件11处于缩进位置时，包括螺旋形天线元件17的第一天线部分13单独暴露在壳体外面，用于接收无线电信号。此时，与螺旋形天线元件17电连接的套筒23与保持架33的内部弹簧31接触，作为螺旋形天线元件17的馈电部分。此外，缩进时天线组件11由内部弹簧31保持固定。
当天线组件处于伸出位置时，位于第二天线部分15的另一端的挡块29和缩进位置的套筒23一样，用作与保持架33的内部弹簧31接触的馈电部分。当处于伸出位置时，天线组件11仍由内部弹簧31保持固定。
现在参考2到5描述本发明的一个实施例，其中由于无线电设备与图1中的类似，所以将其去掉了。
参见图2，根据本发明的天线组件35包括第一天线部分37和第二天线部分41，其中第二天线部分41通过绝缘连接件39如塑料树脂连接在第一天线部分37上。
第一天线部分37包括一螺旋形天线元件43和一天线帽45，其中天线帽45包围螺旋形天线元件43以保护螺旋形天线元件43。在所示示例中，天线帽45是通过插入塑料模制形成的。但是，天线帽45可以是塑料树脂做的连接在螺旋形天线元件43上的顶盖件。
为避免形成天线帽45时螺旋形天线元件43产生螺旋间距误差或发生变形，螺旋形天线元件43可由布置在其中的螺旋形线圈架47支撑。第一天线部分37备有一导电套筒49，套筒的一端连接在螺旋形天线元件43的一端上，另一端在上述一个方向上从天线帽45中暴露出。因此，套筒49具有一暴露部分和作为另一端的伸出端。
第二天线部分41包括一鞭形天线元件51和一外套管53，其中所述鞭形天线元件51由导电金属丝或杆构成，其一端通过连接件39与套筒49相连并在上述一个方向上延伸，所述外套管53由绝缘体构成，其覆盖鞭形天线元件51以保护鞭形天线元件51。
如在图3中最好地展示的，鞭形天线元件51备有在其一端形成的头部55，头部55位于连接件39内。头部55通过变形工艺如铆接或锻造形成，并在径向上至少部分大于鞭形天线元件51的其它部分。作为另外一种选择，头部55可以是径向上比鞭形天线元件51的其它部分大的圆柱形。在所示示例中，头部55是通过变形工艺与鞭形天线一体形成的。作为另外一种选择，头部55可以是固定到鞭形天线元件51一端的单独的环形部件。
在与和连接件39连接的一端相对的鞭形天线元件51的另一端，形成有挡块57，挡块57与鞭形天线元件51电连接。
沿内表面布置有内部弹簧59的保持架61围绕第二天线部分41固定，这样第二天线部分41可穿过保持架61滑动。保持架61附着在无线电设备的壳体(图1中的7)上并使天线组件能够缩进到壳体内。和已知天线组件一样，保持架61由金属做成，至少弹簧59是由金属做成的。
当天线组件35处于缩进位置时，螺旋形天线元件43单独暴露在壳体外面，用于接收无线电信号。此时，与螺旋形天线元件43电连接的套筒49与保持架61的内部弹簧59接触，以作为螺旋形天线元件43的馈电部分。此外，处于缩进位置的天线组件35由内部弹簧59保持固定。
当天线组件35处于伸出位置时，位于第二天线部分41的另一端的挡块57和缩进位置的套筒49一样，作为与保持架61的内部弹簧59接触的馈电部分。在伸出位置天线组件35仍由内部弹簧59保持固定。
连接件39是通过插入模制用不导电的树脂材料做成的，其机械地把套筒49与第二天线部分41的一端连接或联接起来。
特别是，如在图3中最好地表示的，连接件39是用塑料树脂(通常是尼龙树脂)制造的，其连接第一和第二天线部分37和41。通过连接件39，第一天线部分37的套筒49和位于第二天线部分41的鞭形天线元件51一端的头部55以距离L机械固定，其中L是在套筒49的暴露部分伸出端和鞭形天线头部端部之间的距离。距离L在4和7毫米之间选择，原因如下。特别是，为避免在操作第一和第二天线部分37和41中的每一个时发生相互干涉，最好距离L尽可能地大。但是，如果距离L太大，则机械强度就会显著下降。上述范围是根据相互干涉和机械强度的折衷确定的。
通过在机械部件尺寸保持不变时做的比较试验，本发明证实了以下内容。即，当距离L等于3毫米时，与距离L等于4毫米或更大的情况相比，在缩进位置时的共振频率减少了几十兆赫。因此，证实了当距离L小于4毫米时会出现明显的干涉。
而且，在上述范围(4到7毫米)内选择距离L的同时，还研究了各个部件的理想尺寸。作为绝缘体断裂试验和鞭形天线弯曲试验的结果，证实了，对于用作使用800MHz的PDC(个人数字式蜂窝移动电话)，鞭形天线的外径D2最好在0.5和1毫米之间。
如图4中所示，作为拉伸试验和落下试验的结果，证实了，套筒49和挡块57的外径d1和d2中的每一个最好都在2.5和3毫米之间。
对于上述结构，能够保证性能至少等于通常天线组件的性能。
参见图5，如果螺旋形天线元件43的外径D1在5到6毫米之间，线圈节距P在1和3毫米之间，则可获得良好的螺旋形天线性能。
对于上述结构，在缩进位置螺旋形天线元件43独立起作用，而在伸出位置鞭形天线元件51独立起作用。因此，两个天线43和51的电性能可自由控制，从而匹配电路可易于制造。通过把两个天线43和51的频率调整为互不相同，则该天线组件可用作通过拉出或缩进天线组件转换的双共振天线。
如图5中所示，只要要与保持架61接触的套筒49暴露部分的长度和要与保持架61接触的挡块57导电部分的长度中的每一个等于或大于保持架61的长度，本发明的效果就能实现。考虑到减少重量，这些长度最好相等。
天线组件通过保持架附着在移动式无线电设备(未示出)如移动式电话设备的壳体上，并与移动式无线电设备的收发电路电连接。
如上所述，根据本发明在伸出和缩进位置都可容易地获得希望的性能。因此，本发明的天线组件性能良好，并且匹配电路也容易制造。此外，还可提供一种具有单个整体并能通过拉出和缩进来转换两个不同特性的天线组件。
如上所述，根据本发明的天线组件可用作附着在移动式无线电设备的壳体上进行无线电通讯的天线。带有该天线组件的无线电设备可用作移动式电话装置，无线电通讯设备，等等。
权利要求
1.一种移动式无线电设备，包括一无线电收发电路、一壳体和一天线组件，其中所述壳体容纳所述无线电收发电路，所述天线组件与无线电收发电路电连接并安装在所述壳体上，以能够向壳体内缩进到缩进位置和从壳体中伸出到伸出位置，所述天线组件包括第一天线部分、第二天线部分和绝缘连接件，该绝缘连接件把第一天线部分和第二天线部分连接成直线形以在一个方向延伸，其中所述第一天线部分包括一螺旋形天线元件、一绝缘天线帽和一导电套筒，其中所述螺旋形天线元件的一端作为螺旋形终端，所述绝缘天线帽包围所述螺旋形天线元件，所述导电套筒连接在所述螺旋形天线元件的所述螺旋形终端上并具有一暴露部分，该暴露部分在所述一个方向上从所述天线帽伸向伸出端；所述第二天线部分包括一鞭形天线元件和一导体挡块，其中所述鞭形天线元件具有用所述连接件固定的一个鞭形端部和相对的鞭形端部，所述导体挡块固定在所述相对的鞭形端部上；所述连接件是用绝缘材料做成的杆形件，其具有相互相对的第一和第二连接端部，所述第一连接端部固定在所述鞭形天线元件的所述鞭形端部上，所述第二连接端部牢固地固定在所述导电套筒的所述暴露部分中，这样所述连接件在所述鞭形天线元件的所述鞭形端部和所述导电套筒的所述伸出端之间留有一段中间部分，所述中间部分的长度从4到7毫米范围内选择，当所述天线组件处于缩进位置时，所述导电套筒用于从所述收发电路向所述第一天线部分馈电，当所述天线组件处于伸出位置时，所述挡块用于从所述收发电路向所述第二天线部分馈电。
2.根据权利要求1中所述的移动式无线电设备，其特征在于，所述天线组件包括一围绕所述鞭形天线元件固定的保持架，使得所述鞭形天线元件和所述连接件能够在纵向上穿过所述保持架滑动，所述保持架牢固地安装在所述壳体上以支撑所述天线组件，所述保持架具有轴向保持架长度和保持架内径，并且其中还具有与所述收发电路电连接的导电馈电部分，其中所述导电套筒的所述暴露部分具有分别与所述轴向保持架长度和所述保持架内径相等的轴向长度和外径，所述挡块具有一导电部分，该导电部分的轴向长度和外径大体等于所述轴向保持架长度和所述保持架内径。
3.根据权利要求2中所述的移动式无线电设备，其特征在于，所述保持架内径从2.5到3毫米的范围内选择。
4.根据权利要求1中所述的移动式无线电设备，其特征在于，所述鞭形天线元件备有位于所述鞭形端部的头部，所述头部在径向上至少部分大于所述鞭形天线元件的其它部分，所述头部是通过锻造或铆接形成的。
5.一种天线组件，其包括第一和第二天线部分并适合缩进和拉出，所述第一和第二天线部分通过一连接件相互连接以在一个方向上延伸，其中所述第一天线部分包括一螺旋形天线元件、一绝缘天线帽和一导电套筒，其中所述螺旋形天线元件的一端作为螺旋形终端，所述绝缘天线帽包围所述螺旋形天线元件，所述导电套筒连接在所述螺旋形天线元件的所述螺旋形终端上并具有一暴露部分，该暴露部分在所述一个方向上从所述天线帽伸向伸出端；所述第二天线部分包括一鞭形天线元件和一导体挡块，其中所述鞭形天线元件具有用所述连接件固定的一个鞭形端部和相对的鞭形端部，所述导体挡块固定在所述相对的鞭形端部上；所述连接件是用绝缘材料做成的杆形件，其具有相互相对的第一和第二连接端部，所述第一连接端部固定在所述鞭形天线元件的所述鞭形端部上，所述第二连接端部牢固地固定在所述导电套筒的所述暴露部分中，这样所述连接件在所述鞭形天线元件的所述鞭形端部和所述导电套筒的所述伸出端之间留有一段中间部分，所述中间部分的长度从4到7毫米范围内选择，当所述天线组件处于缩进位置时，所述导电套筒用作所述第一天线部分的馈电部分，当所述天线组件处于伸出位置时，所述挡块用作所述第二天线部分的馈电部分。
6.根据权利要求5中所述的天线组件，其特征在于，所述天线组件包括一围绕所述鞭形天线元件固定的保持架，使得所述鞭形天线元件和所述连接件能够在纵向上穿过所述保持架滑动，所述保持架具有轴向保持架长度和保持架内径，并且还具有一传导馈电部分，其中所述导电套筒的所述暴露部分的轴向长度和外径分别大体等于所述轴向保持架长度和所述保持架内径，所述挡块具有一导电部分，该导电部分的轴向长度和外径大体等于所述轴向保持架长度和所述保持架内径。
7.根据权利要求6中所述的天线组件，其特征在于，所述保持架内径从2.5到3毫米的范围内选择。
8.根据权利要求5中所述的天线组件，其特征在于，所述鞭形天线元件备有位于所述鞭形端部的头部，所述头部在径向上至少部分大于所述鞭形天线元件的其它部分，所述头部是通过锻造或铆接形成的。
9.根据权利要求5中所述的天线组件，其特征在于，所述螺旋形天线元件的外径在5和6毫米之间，线圈节距在1和3毫米之间。
10.根据权利要求5中所述的天线组件，其特征在于，所述鞭形天线元件的外径在0.5和1毫米之间。
全文摘要
一种天线组件(35),其通过保持架(61)安装在移动式通信装置上,能够缩进到保持架中和从保持架中伸出,该天线组件包括通过一绝缘连接件(39)相互连接的鞭形天线(51)和螺旋形天线(43),其中鞭形天线具有一触点(57)。保持架(61)与装置中的收发电路相连。在伸出位置,鞭形天线(51)通过触点(57)和保持架从收发电路馈电。一导电套筒(49)与螺旋形天线(43)相连并安装在连接件(39)上,以在缩进状态下与保持架(61)接触,从而使螺旋形天线(43)由收发电路馈电。连接件(39)的相对端部分别固定在鞭形天线(51)和套筒(39)上,其中套筒在连接件和鞭形天线之间留有中间部分,中间部分的长度从4和7毫米的范围内选择。
文档编号H01Q1/36GK1263639SQ99800526
公开日2000年8月16日 申请日期1999年4月12日 优先权日1998年4月10日
发明者大友信一 申请人:株式会社东金