專利名稱：行動(dòng)電話的環(huán)形天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種行動(dòng)電話的環(huán)形天線，尤指一種可直接附裝于如行動(dòng)電話等無(wú)線通信單元上，以改善其信號(hào)收發(fā)靈敏度及維持高度通話質(zhì)量的黏貼式小型磁性環(huán)形天線(magnetic loop antenna)。
如眾所知，在使用行動(dòng)電話時(shí)，在高樓大廈林立的樓與樓間及車子中、隧道中、地下室等場(chǎng)所，即使是在通話范圍內(nèi)，也會(huì)發(fā)生不能通話或通信的現(xiàn)象，就是能通話也不能或甚難維持安定的通話狀況及通話質(zhì)量，常為行動(dòng)式或攜帶式電話用戶感到頭痛的問(wèn)題。
為解決此問(wèn)題，市面上已有具有較行動(dòng)電話原有的天線更靈敏更有效的所謂自動(dòng)中繼型(repeater antenna)及外部天線(external antena)出售。但用戶如直接手持行動(dòng)電話單機(jī)自由行動(dòng)使用時(shí)，對(duì)于前者而言，必須在自動(dòng)中繼型天線裝設(shè)場(chǎng)所附近使用，方能發(fā)揮其效能，因而其行動(dòng)受到限制，造成使用上的不方便；又如使用后者的外部天線時(shí)，因其體型及重量均相當(dāng)大，欲合并或附裝在行動(dòng)電話上使用，有實(shí)際上的困難，因此，通常制成獨(dú)立的機(jī)外天線裝置，用戶必須另行配合話機(jī)攜帶使用，也造成使用上的不方便。
本實(shí)用新型的主要目的在提供一種便于攜帶的小型磁性環(huán)形天線，其可消除前述各種缺點(diǎn)，不必對(duì)現(xiàn)有各種攜帶式電話機(jī)體做任何改造，也無(wú)需具備任何安裝技巧即能迅速、容易安裝，且在安裝后，在質(zhì)量上幾乎感覺不出有其存在，同時(shí)能大大提高收發(fā)信號(hào)的靈敏度，而在收信不良的低電場(chǎng)強(qiáng)度的場(chǎng)所也能維持安定的通話質(zhì)量。
本實(shí)用新型的次一目的在于提供一種具有高輻射效率，良好的V.S.W.R特性及高增益的行動(dòng)電話用超小薄型環(huán)狀天線，在接近地面狀態(tài)使用時(shí)遠(yuǎn)較習(xí)知天線有利，而且能直接附裝于行動(dòng)電話上而與該電話機(jī)形成一體供使用。
為達(dá)到前述目的，本實(shí)用新型采取如下措施本實(shí)用新型的行動(dòng)電話的環(huán)形天線，由一對(duì)左右完全對(duì)稱且具有作用為電容器的開口部的環(huán)形天線及一用以將此二對(duì)稱狀環(huán)形天線的相對(duì)端相連接的饋電線組成，二環(huán)形天線具有相同阻抗。
所述的環(huán)形天線，其中所述饋電線的兩端，可藉用以升高饋電阻抗的耦合電路與所述二環(huán)形天線連接。
所述的環(huán)形天線，其中所述環(huán)形天線、饋電線及耦合電路可由一體式薄片平面狀導(dǎo)電性金屬材料制成。
所述的環(huán)形天線，其中所述環(huán)形天線可采用金、銀、銅、鋁等金屬箔，或在薄膜上蒸鍍一層上述金屬鍍膜層，或在塑膠體上鍍上前述金屬薄層制成。
所述的環(huán)形天線，其中所述環(huán)形天線的背面可涂布有一層接著劑，并于接著劑層上貼覆有離形紙層。
所述的環(huán)形天線，其中所述環(huán)形天線可方形、圓形、長(zhǎng)方形、三角形、多角形或其他變化形狀。
所述的環(huán)形天線，其中所述環(huán)形天線的非軸向?qū)挾瓤蔀?/8λ～1/10λ，兩天線的軸向距離可為至少1/15λ。
所述的環(huán)形天線，其中所述開口部可由片狀電容器取代。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征及目的。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1A、圖1B為本實(shí)用新型的環(huán)形天線的原理示意圖。
圖2為本實(shí)用新型環(huán)形天線的一實(shí)施例俯視平面圖。
圖3為本實(shí)用新型各種實(shí)施例的剖視圖。
圖4為本實(shí)用新型各種變形例的俯視圖。
圖5為本實(shí)用新型設(shè)計(jì)要領(lǐng)的示意圖。
圖6為使用本實(shí)用新型的行動(dòng)電話與基地臺(tái)間的信號(hào)收發(fā)路徑示意圖。
圖7為本實(shí)用新型的頻率與駐波比關(guān)系的特性曲線圖。
在進(jìn)人說(shuō)明本實(shí)用新型環(huán)形天線的構(gòu)成前，先就本實(shí)用性所根據(jù)的理論概念依圖1A、圖1B予以說(shuō)明。
本實(shí)用新型所采用的磁性環(huán)形天線是磁場(chǎng)檢出型天線，當(dāng)裝在人體10上或靠近人體10使用時(shí)，對(duì)電場(chǎng)而言，其等值或等效磁偶20(magneticdipode)會(huì)生成一與人體10平行的影像(對(duì)像)天線30(image antenna)，(見圖1A)；而對(duì)磁場(chǎng)成分的形態(tài)而言，則其環(huán)形天線20’會(huì)生成影像(對(duì)像)天線30′(見圖1B)。
此種天線的特色如下1·微小環(huán)路的等值回路因形成一電感回路，為消除此電感，乃插入電容以取得調(diào)諧。
2·由于輻射電阻極低而在饋電線上使用分接頭(tap)以調(diào)整輸入阻抗。
3·微小環(huán)路與微小磁偶等效且為磁場(chǎng)檢出型。
4·裝著于人體上或在人體近旁使用時(shí)，會(huì)形成影像環(huán)路，而生成與實(shí)際環(huán)路同相位的電流流動(dòng)。但在電場(chǎng)檢出型的雙極天線(diple antenna)則有逆相位的電流流動(dòng)。
從概念圖1A及前所述說(shuō)明可知，微小磁偶為電位檢出型而會(huì)生成逆相位影像天線，圖1B的微小環(huán)路則會(huì)生成同相位影像天線。如此，將此天線裝于人體上或設(shè)在人體身邊使用的攜帶電話(行動(dòng)電話)使用時(shí)，顯然無(wú)法避免所生成的影像(image)而本實(shí)用新型的磁場(chǎng)檢出型天線正是利用此一特性而加以有效運(yùn)用的環(huán)形天線。
按微小磁偶如圖1A所示，其輻射電阻是與天線長(zhǎng)度的二次方比例減小。
又微小環(huán)路的輻射電阻則與環(huán)路面積(非實(shí)際有效面積)的二次方比例減小。
舉例而言，一方形微小環(huán)路的每一邊為λ/10時(shí)，輻射電阻只有3.12Ω的較小值。當(dāng)然就效率而言，輻射電阻無(wú)論多小，只要損失電阻接近零時(shí)，效率就會(huì)接近100％。然而，事實(shí)上微小天線的阻抗是由這小的輻射電阻及反而變大的電抗所組成。
又以微小磁偶而言，其電抗為電容性，且與天線長(zhǎng)度成反比而變大，因此，要抵消此電抗而進(jìn)行集成時(shí)，需要有相當(dāng)大值的感抗(線圈)才可行；再對(duì)于微小環(huán)路(如圖1B)而言，則反而需要有與感抗集成的容抗(電容器)。
微小環(huán)路將因環(huán)路元件部分的導(dǎo)體損失而生成電阻損失，而消耗一部份的電波。又，微小磁偶也會(huì)因線圈的導(dǎo)體損失而生成電阻損失，如果將天線小型化，輻射電阻也會(huì)隨之變小，但損失的電阻值便會(huì)因此而超過(guò)輻射阻值。兩者如相等時(shí)，效率是50％，而在電阻損失增為2倍時(shí)為33％，3倍時(shí)為25％，增益效率如此會(huì)漸漸降低。
考慮到實(shí)際上的制作，要制造Q值高的線圈是相當(dāng)困難的，小型線圈值大小大約在100左右。例如電抗是J2000Ω時(shí)，僅是線圈的電阻損失即達(dá)2000/100＝20Ω。因此要認(rèn)清電感帶電天線(微小磁偶)的實(shí)質(zhì)增益會(huì)隨著小型化而降低。
不過(guò)對(duì)微小環(huán)路的情況而言，其電阻損失主要考慮環(huán)路元件本身的導(dǎo)體損失，因此輻射電阻本身會(huì)變的相當(dāng)小，但是導(dǎo)體損失會(huì)變的比此輻射電阻更小的值。
進(jìn)一步分析微小環(huán)路的優(yōu)點(diǎn)與特性如下1·不需要輻射電路或線圈。
2·屬于小型天線中最具輻射效率的一種。
3·在所使用頻率范圍中可以完全取得調(diào)諧。
4·具有優(yōu)異的駐波比(S.W.R)特性。
5·從近距離及中距離(高打角度)到遠(yuǎn)距離(低打角度)應(yīng)用范圍廣泛。
6·有接近半波長(zhǎng)偶極的增益效果。
7·垂直設(shè)置時(shí)，受到來(lái)自地面的影響很小。
8·磁場(chǎng)成分比電場(chǎng)成分較不容易受到建筑物等的影響，因此在室內(nèi)、地下室等也可以有效使用。
9·磁場(chǎng)成分對(duì)電視等(使用電場(chǎng)型天線)的干擾極小。
10·因?yàn)槭欠墙拥匦吞炀€，所以不需要有接地線，因而沒有對(duì)流電流的影響，不受廣播干擾(BCI)或電視干擾。
以下依照?qǐng)D2至圖3就本實(shí)用新型環(huán)形天線裝置的實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的磁場(chǎng)檢出型超小環(huán)形天線P是由左右完全對(duì)稱且一側(cè)具有開口部11的二平面狀環(huán)形天線1A及1B組成，兩天線1A、1B間設(shè)有耦合電路2及兩饋電線3而使二者相互串聯(lián)。兩又天線1A、1B的開口部11是位于相對(duì)外側(cè)，二開口部11實(shí)質(zhì)上為形成調(diào)諧用電容器，以便使兩天線1A、1B調(diào)諧，而耦合電路2則可提高饋電線3的饋電阻抗，二天線1A、1B可藉上述電容(即開口部11)及耦合電路2的配合而具有相同的阻抗值。
本實(shí)用新型的環(huán)形天線P，包含天線1A、1B，饋電線3及耦合電路2可制成一體的薄片平面狀，為考慮其導(dǎo)電性及薄型化，最好采用金、銀、銅、鋁等金屬箔，或在薄膜上蒸鍍以上述金屬被覆層，或在塑料上鍍以上述金屬等薄片物。
這些薄片物都是當(dāng)前隨手可得的適當(dāng)材料，所以很容易實(shí)施。為免于這些超薄型環(huán)形天線商品化后折損及消費(fèi)者購(gòu)回后能輕易安裝于行動(dòng)電話，如圖3所示，在金屬箔制環(huán)形天線P的一面涂布以一層接著劑4，再覆以面積大于環(huán)形天線P的離形紙5后，裝于適當(dāng)?shù)陌b袋(圖中未示)即可。環(huán)形天線P如為被覆在薄膜6上，可在薄膜6的一面涂布以接著劑4再貼以離形紙5。消費(fèi)者購(gòu)回后，只要撕開離形紙5后以接著劑層4貼在行動(dòng)電話的外殼背面即可使用，因此裝著方法極為簡(jiǎn)易。但是環(huán)形天線P如欲鍍?cè)谒芰仙希话憧芍苯渝冊(cè)谛袆?dòng)電話的塑料外殼背面上。
在上述實(shí)施例中環(huán)形天線1A、1B是采用方形回路，但顯然可知亦可采用如圖4的圓形、三角形、長(zhǎng)方形、多角形或其他形狀，只要使用導(dǎo)電損失低的材料制成薄型，并藉電容(開口部11)及環(huán)路大小的匹配調(diào)整以獲得與目標(biāo)頻率調(diào)諧的結(jié)果即可。
為配合當(dāng)前一般無(wú)線電話系統(tǒng)的行動(dòng)電話使用，本實(shí)用新型天線裝置在大小上當(dāng)設(shè)計(jì)為小于行動(dòng)電話的背面且足有余裕地貼附在其上的大小，同時(shí)為獲得與目標(biāo)通信頻率調(diào)諧的頻率，環(huán)形天線P的各部份可依如圖5的要領(lǐng)來(lái)設(shè)計(jì)。即對(duì)稱形的環(huán)形天線1A、1B的寬度W取為約1/8λ～1/10λ，兩者的軸向距離d為至少1/15λ。
又做為電容C的開口部11，其電容的大小可藉開口部11的間隙g及長(zhǎng)度1的變化調(diào)節(jié)而改變，此電容C的形成不必是如圖所示的形狀，如改用片狀電容器(未圖示)等能與環(huán)路共同達(dá)到所預(yù)期的調(diào)諧效果便可。
圖6表示本實(shí)用新型的環(huán)形天線P裝在行動(dòng)電話等無(wú)線通信器M使用時(shí)，其與基地臺(tái)B間所生成電波信號(hào)的流動(dòng)路徑圖。圖中，M1A為行動(dòng)電話M本身所具的收發(fā)信兩用天線，M1B為收信專用天線。1A、1B為本實(shí)用新型的對(duì)稱形環(huán)形天線。從此圖中可知，對(duì)于來(lái)自基地臺(tái)B的下連機(jī)路(Down link)時(shí)，信號(hào)原是直接由行動(dòng)電話的天線M1A、M1B接收，但裝上環(huán)形天線P后，則分兩路由天線1A經(jīng)過(guò)天線1B及由天線1B經(jīng)過(guò)天線1A分別到天線M1A、M1B而被行動(dòng)電話所接收；
對(duì)于送往基地臺(tái)B的上連機(jī)路時(shí)，信號(hào)原由天線M1A直接發(fā)出，改成二路由天線M1A經(jīng)天線1A、1B，及由天線M1A經(jīng)天線1B及1A而發(fā)出。
圖7的特性曲線圖是為確認(rèn)使用本實(shí)用新型環(huán)形天線的收發(fā)信感度的顯著改善效果，在當(dāng)前常用的行動(dòng)電話頻率795～995MHZ的范圍內(nèi)階段性改變頻率，以測(cè)試各頻率下的駐波比(SWR)所得的特性圖。
由圖中的曲線可證明本實(shí)用新型在一般行動(dòng)電話的使用頻率下，其駐波比(SWR)值均在2.00以下，而可適用于行動(dòng)電話等無(wú)線通信器上而獲致良好的收信效果。
本實(shí)用新型具有如下效果本實(shí)用新型因具有如上的構(gòu)成，不僅能適用于行動(dòng)電話等各種無(wú)線通信器上可提高其收信感度，而且其體積甚小，薄如一張紙，制造容易、成本低廉，用戶可自行方便地裝貼使用，為一具有實(shí)用價(jià)值的產(chǎn)品。
權(quán)利要求1·一種行動(dòng)電話的環(huán)形天線，其特征在于由一對(duì)左右完全對(duì)稱且具有作用為電容器的開口部的環(huán)形天線及一用以將此二對(duì)稱狀環(huán)形天線的相對(duì)端相連接的饋電線組成，二環(huán)形天線具有相同阻抗。
2·根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形天線，其特征在于所述饋電線的兩端，藉用以升高饋電阻抗的耦合電路與所述二環(huán)形天線連接。
3·根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)形天線，其特征在于所述環(huán)形天線、饋電線及耦合電路由一體式薄片平面狀導(dǎo)電性金屬材料制成。
4·根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)形天線，其特征在于所述環(huán)形天線是采用銅箔制成。
5·根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)形天線，其特征在于所述環(huán)形天線的背面涂布有一層接著劑，并于接著劑層上貼覆有離形紙層。
6·根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形天線，其特征在于所述環(huán)形天線呈方形。
7·根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)形天線，其特征在于所述環(huán)形天線的非軸向?qū)挾葹?/8λ～1/10λ，兩天線的軸向距離為至少1/15λ。
8·根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形天線，其特征在于所述開口部是由片狀電容器取代。
9·根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)形天線，其特征在于所述薄片狀環(huán)形天線是采用鋁箔制成。
10·根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)形天線，其特征在于所述薄片狀環(huán)形天線是采用銀箔制成。
11·根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)形天線，其特征在于所述薄片狀環(huán)形天線是在薄膜上蒸鍍一層上述金屬鍍膜層制成。
12·根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形天線，其特征在于所述環(huán)形天線呈圓形。
13·根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形天線，其特征在于所述環(huán)形天線呈長(zhǎng)方形。
專利摘要一種行動(dòng)電話的環(huán)形天線，由一對(duì)左右完全對(duì)稱且具有作用為電容器的開口部的環(huán)形天線及一用以將此二對(duì)稱狀環(huán)形天線的相對(duì)端相連接的饋電線組成，二環(huán)形天線具有相同阻抗；饋電線的兩端，藉用以升高饋電阻抗的耦合電路與二環(huán)形天線連接；環(huán)形天線、饋電線及耦合電路由一體式薄片平面狀導(dǎo)電性金屬材料制成；環(huán)形天線采用金、銀、銅、鋁等金屬箔制成，或在薄膜上蒸鍍以上述金屬被覆層，或在塑料上鍍以上述金屬等薄片物制成。
文檔編號(hào)H01Q1/36GK2263405SQ9621404
公開日1997年9月24日 申請(qǐng)日期1996年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月24日
發(fā)明者市川朋敬, 今村彰利, 坪井英范 申請(qǐng)人:今村彰利