[发明专利]具有匹配输入的天线结构

说明书

本发明涉及阻抗匹配的耦合部件，具体涉及具有匹配输入的天线的结构。

众所周知，螺旋线圈容性耦合到半波单极辐射器。单极辐射器可在便携式无线电设备机壳外侧配置一个接地平面来构成。美国专利4，121，218和4，868，576公开了这种天线的示例。

虽然上述的天线很紧凑，但螺旋线圈耦合到天线是有损耗的，因而消耗不必要的能量。有损耗的天线结构减少了便携式无线电设备的电池寿命。此外，这种天线还使能量直接向下传送到便携式无线电设备的机壳，这种能量使感应电流在无线电设备的金属化表面或屏蔽体上流动，而使能量无效地浪费掉，还使天线图型的性能劣化。

本发明提供一种具有匹配输入的天线结构，包括：一个天线部件，具有一个直线部分；一个热臂线圈，电隔离于天线部件且具有一个轴线，该轴线与天线部件的直线部分平行，配置得足够靠近天线部件的直线部分，以使热馈线与天线部件电磁耦合；一个接地臂线圈，电隔离于天线部件且具有一个轴线，该轴线与天线部件的直线部分平行，配置得足够靠近天线部件的直线部分，以使接地馈线与天线部件电磁耦合并产生匹配输入。

图1示出根据本发明的匹配输入天线结构的侧视图；

图2示出根据本发明的匹配输入天线结构的端部视图；

图3示出具有匹配输入天线的便携式无线电设备。

如图1的侧视图所示，根据本发明，两个不同尺寸的线圈10和20把能量耦合到天线部件30，对天线部件30的耦合利用热臂线圈10和接地臂线圈20，这考虑了在热馈线40和接地馈线50处的匹配输入。这种输入允许本发明的天线有效地以较多的能量来工作。由于天线部件与这两个线圈相耦合，故有较多的能量往和从天线部件30进行传输。

热臂线圈10和接地臂线圈20这两个线圈消除了感应电流在这两个线圈下面的无线电设备机壳上的流动，从而改善了天线图型的特性。这两个线圈10和20消除了能量从天线部件30向下传入无线电设备的效应。使用较高增益的天线可实现较好的通信，还使便携式无线电设备电池的电流泄漏减少。提高了信号质量和声音质量的通信可用较小的电池就能实现，该电池在再充电之前可提供较长的工作时间。

在本发明的各种实施例中，两个线圈10和20可缠绕在一个卡片板或塑料圆柱60上，它们最好是厚度约为0．05毫米(千分之二吋)和宽度约为1．778毫米(0．070吋)的扁铜微带导体。另一种可替代的方案是，这两个线圈10和20在空间上是独立的，或密封在一个塑料模压件内。圆柱60最好像紧凑实施的实际直径那样小，其直径最好是小于被收发信号的波长的十分之一。例如，一个直径约为8．128毫米(0．32吋)的圆柱60对于以920MHz的信号是优选的．为了正常地工作，圆柱60的直径至多应使该线圈一匝的周长小于该天线所收发的信号的波长。

因这两个线圈相间隔地倾斜绕制以允许它们缠绕在圆柱60上，故圆柱60的周长应稍小于该线圈一匝的周长。为了实现匹配输入，两个线圈之一比另一个线圈长些。鉴于配置了一个较长的线圈，故而实现了天线输入与馈线匹配。这种结构配置对于消除能量直接向下传入便携式无线电设备增加了益处。在实验中发现相同长度的线圈未能实现这些目标。

在优选实施例，对于一个示例性的被收发的920MHz信号而言，接地臂线圈20最好比热臂线圈10长2．5／2倍。在这个示例性的优选实施例中，圆柱60的直径约为8．128毫米(0．32吋)，热臂线圈的绕制轴向长度约为20．955毫米(0．825吋)，接地臂线圈20的绕制轴向长度约为30．099毫米(1．185吋)，以及线圈10和20倾斜角约为15°。据此，热臂线圈约为3．25匝，接地臂线圈约为5．5匝。

热臂线圈10和接地臂线圈20通过调整两个线圈的长度或分别的匝数比值，可配置得用于收发不同的工作频率。假设圆柱60具有理想的圆柱形，两线圈的倾斜保持恒定不变，则匝数直接与每个线圈的长度成正比。在这种理想的圆柱形的圆柱的情况下，倾斜的线圈是螺旋线圈。然而，如果线圈的倾斜节距变化，或圆柱60呈圆锥形或其它形状，则匝数就不与每个线圈的长度直接成正比。根据配置结构和在应用中被收发的工作频率，两个线圈的各自长度凭实验来确定，以实现匹配和有效的耦合。