[发明专利]天线装置

说明书

本发明涉及一种主要安装在便携式无线电装置上的天线，特别涉及一种即使在便携式无线电装置靠近人体的状态下也能够提供良好辐射特性的天线。

近年来，一种小巧的、重量轻、体积小的无线电装置为人们所需要，该无线电装置作为商业用无线电装置主要工作在VHF(甚高频)段，并且与其波长相比而言的小型便携式无线电装置已经在使用。在相关领域中，四分之一波长单极天线形状的普通式螺旋型天线(以下称为NHA)一般可以作为商业上使用的便携式无线电装置的天线，并且提供了一种携带时不对使用者造成防碍的便携性非常好的小型天线系统。

图10表示一种便携式无线电装置。螺旋状缠绕的NHA 20在一端通过电连接连接到无线电装置主单元21，从而提供了一种小巧的、重量轻的天线系统。一般来说，将NHA 20设计成使电长度(electric length)变成四分之一波长以便与无线电装置匹配，并且在自由空间中与任何所期望的谐振频率相匹配。如果NHA 20的电长度不变成四分之一波长，则将NHA 20设计成通过在NHA20和无线电电路之间插入匹配电路进行匹配以便在自由空间中提供充分的辐射性能。

然而，如果如图10所示的NHA 20靠近人体使用，它受到具有高介质常数的人体媒介的影响，辐射性能极大恶化。这就产生了一个问题。与如图11所示的便携式电话不同，商业用便携式无线电装置总是固定在使用者的皮带上，使其不防碍该装置使用者的工作。在这种状态下，使用者通过连接到无线电装置主单元的麦克风和耳机进行通信。在这种情况下，固定在无线电装置主单元上的NHA极为靠近人体的腹部，因而，天线的特性受到人体的强烈影响。

迄今，已通过各种方式对人体和天线之间位置关系对天线特性的影响进行了检验，并且已经清楚地得知随着天线靠近人体，其增益会降低。随着天线靠近人体，天线的输入阻抗会变化，造成与电路的阻抗失配，并通过反射引起损耗。而且，从天线辐射的部分电磁波被其自身或人体吸收，从而引起损耗。

常规上，天线的辐射特性一直基于仅考虑到从天线辐射的部分电磁波的结果，因而没有考虑由阻抗失配造成的损耗和由天线或人体吸收电磁波造成的损耗。然而，取决于频率波段和天线类型，该损耗所占的比例可能很大。

对于减低到0.1或比0.1更小的、例如特别应用在150MHZ波段的波长，与安装在商业用便携式无线电装置上的天线相似，在天线邻近范围内NHA的输入阻抗急剧变化，从而需要对阻抗失配引起的损耗进行正确的评估。而且，这种小型NHA的辐射电阻小，因此有必要考虑到构成天线的金属线和匹配电路的高频电阻的损耗。

如上所述，检验天线的辐射特性，取决于天线类型和频率波段，在辐射的电磁波中损耗功率所占比例会变化，并且损耗功率组成比例也会变化。因此，为了改进天线的辐射特性并设计出具有高增益的天线装置，需要考虑损耗功率产生的因素以使损耗功率最小。

因此，本发明的一个目的就是提供一种考虑了损耗功率产生因素、具有最小功率损耗的高增益的天线装置。

根据本发明的第一方面，便携式无线电装置中的天线装置包含：安装的天线部件，该部件在便携式无线电装置中从无线电电路中接收电功率，并在预先设定的频率波段内进行匹配；匹配电路，该电路将天线部件的阻抗和无线电电路的内部阻抗进行匹配，其中，匹配电路具有这样一种匹配特性，即，将无线电电路的内部阻抗和匹配电路的输入阻抗共轭(conjugately)匹配。

根据本发明的第二方面，如本发明第一方面所述的天线装置还包含匹配特性控制器，用于响应天线部件阻抗的变化而改变匹配电路的匹配特性。

根据本发明的第三方面，如本发明第二方面所述的天线装置，其中匹配特性控制器响应天线部件的阻抗变化而改变匹配电路的负载，以便能够有选择地至少适应于当天线部件以相对于预先确定的频率波段的波长的充分小的间隔靠近人体时的天线部件的阻抗和当天线部件在自由空间时的天线部件的阻抗。

根据本发明的第四方面，如本发明第二方面所述的天线装置，其中匹配特性控制器响应天线部件阻抗的变化而改变匹配电路的容性负载。

根据本发明的第五方面，如本发明第一方面所述的天线装置，其中匹配电路包含：第一匹配电路，该电路具有这样一种匹配特性，即，当便携式无线电装置以相对于预先确定的频率波段的充分小的间隔靠近人体时，将无线电电路的内部阻抗和匹配电路的输入阻抗共轭匹配。