CN1162940C

CN1162940C - 天线,这种天线的应用和制造这种天线的方法

Info

Publication number: CN1162940C
Application number: CNB008006423A
Authority: CN
Inventors: S・-G・潘; S·-G·潘; 尔曼; P·尼维尔曼
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2020-04-03
Also published as: EP1090437A1; EP1090437B1; WO2000065684A3; US20010005183A1; CN1310868A; WO2000065684A2; US6501438B2; DE50000439D1

Abstract

一种天线包括有第一个和第二个被折弯成凹形的天线元件(2，3)，将天线元件经过沿着天线纵向延伸的桥(4，5)这样串联在一起，形成螺旋形状。平行于这种螺旋线装置可以有一个另外的天线元件(6)。天线可以由唯一的金属件冲压出来和折弯成所希望的形状和特别适合于多频带-用途。

Description

天线，这种天线的应用和制造这种天线的方法

技术领域

本发明涉及到一种天线，特别是螺旋形天线，这种天线的应用和制造这种天线的方法。

背景技术

设计，也就是说外观形象，在移动无线机上的天线构造上起很大的作用。此外现代的移动无线机应该愈来愈不仅使用在一种移动无线网络上，也就是说在一个频域上，而是使用在多个频域上。

因此需要可以使用在两个或者多个频域的多频带-天线，其中应该尽可能简单和便宜地实现对于天线功能和天线设计的上述要求。

目前使用的多频带-天线系统是由多个单独的天线，例如圆柱对称的螺旋线构成的或者由平面天线(例如所谓的PCB-板)构成的。为了改善设计虽然可以将这些已知的解决方法装在不同于天线基本形状的壳体内，也就是说例如代替圆柱对称截面可以选择椭圆形截面的天线壳体。然而对于整个天线系统需要相对很多位置，这样不可能满足对仪器尺寸尽可能小的设计要求和不可能实现所希望的设计。

发明内容

因此按照本发明的基本任务是，建议一种天线，一方面尽可能简单和便宜地制造和另一方面在外部造型上可能有很多回旋余地。特别是应该有可能将天线简单地扩展为多频带-天线。

按照本发明的上述任务是通过如下的技术方案解决的，即

天线，具有天线元件，将天线元件安排成具有螺旋线形状，天线包括第一个和第二个被折弯成凹形的天线元件，将第一个和第二个被折弯成凹形的天线元件交替地这样安排，将第一个天线元件与第二个天线元件向相反方向折弯，和将相邻的第一个和第二个天线元件的各个相邻的端部经过沿着天线纵向延伸的桥这样连接，将第一个和第二个天线元件串联在一起和形成螺旋线形状，在天线纵向相互不重叠。

另外建议了制造这种天线的方法，即

由同一个金属件冲压成带子形状的另外的天线元件，其中第一段基本上平行于被折弯成凹形的天线元件的螺旋线装置和其中的第二段平行于被折弯成凹形的天线元件和另外的天线元件的第一段的纵向下端与被折弯成凹形的天线元件的螺旋线装置的纵向下端相连接。

按照本发明的天线说明了一种螺旋形的基本结构，这种基本结构可以通过金属件或者板件简单的冲压和折弯制造出来。为了这个目的天线包括有被折弯成凹形的和带子形状的天线元件，将这些天线元件经过在天线纵向方向延伸的桥串联和安排在一起，使得天线构成为螺旋线形状。用这种方法将螺旋线的基本结构转变成，天线只有在天线纵向平面上观察不重叠的元件，这样螺旋线结构可以通过简单的冲压过程制造出来。

按照本发明的天线结构没有绝对必要包括圆柱形对称的和也没有绝对必要包括平面的装置。被折弯的带子形状的天线元件其实可以成形为任意长度，这样在外形设计的构造上有很多造型的回旋余地和设计一致的结构，例如可以明显容易地构造成非圆柱对称截面。

为了制造按照本发明的天线所需要的由金属件或者板件冲压和折弯的标准技术使得极高的制造难度成为可能和因此使得很低的制造成本成为可能。

此外可以将天线接触弹簧与天线-基本结构本身由冲压折弯件的唯一零件制造成，天线接触弹簧在天线和用以运行仪器的电子之间建立电接触，这是非常便宜的，因为可以将天线接触弹簧与天线-基本结构在同一个生产步骤期间制造出来。

可以容易地将上面叙述的按照本发明的螺旋形基本结构扩展为双频带-，三频带-或者一般来说多频带-天线。此外将螺旋形基本结构与被折弯成凹形的天线元件串联在一起只需要补充一个另外的、寄生的长桥形状的天线元件，这个天线元件平行于螺旋线和同样是这样安排的，在天线纵向平面上观察天线的单个元件在任何地方都是不重叠的，这样就可以将这个寄生天线元件与螺旋形基本结构由同一个冲压折弯件制造出来。将寄生的和桥形状的天线元件不仅与螺旋形基本结构并联在一起，也就是说在天线下端与这些连接在一起，而且特别安排得与这个螺旋形基本结构这样近，在单个天线元件之间有明显的电磁耦合和另一方面使得结构体积变得最小。

用这种天线结构可以充分利用单个天线元件的分布的部分电感和电容，将基本上被折弯成椭圆形半环和直的桥组成的天线并联和串联在一起可以运行在多个频带上。此外对于天线投入运行不要求附加的匹配连接。

下面在附图的基础上借助于有利的实施例叙述本发明。

附图说明

附图1表示按照本发明有利的实施例可冲压的三频带-天线的透视图，和

附图2表示了在附图1上表示的天线的反射系数与运行频率的关系曲线。

具体实施方式

附图1表示的天线具有螺旋形基本结构。这个螺旋形基本结构是这样实现的，相互在相反方向被折以及被弯成凹形的天线元件2、3是这样交替安排的，一个向下弯的天线元件3跟在向上弯的天线元件的后面和相反。将两个相邻的天线元件2、3的相邻安排的端部经过基本上成直线的和沿着天线以及螺旋线纵向延伸的桥4、5是这样相互连接的，将单个的天线元件2、3串联在一起和构成附图1上表示的螺旋线结构。

在附图1上表示的螺旋形天线可以简单地通过一次冲压-和折弯过程制造。为此必须由金属件或者板件只将带子形状的和基本上相互平行的天线元件2、3以及连接天线元件相邻端的桥4、5冲压出来和将天线元件2、3交替地按照附图1折弯。然而天线元件2、3也可以相互斜向延伸。从附图1中可以看出，将这种螺旋形天线的单个元件这样安排，在天线纵向方向观察没有任何地方是重叠的，否则防碍冲压过程或者甚至不可能进行冲压。

被折弯成凹形的单个天线元件2、3的折弯半径基本上是相同的，这样就产生了均匀的螺旋形结构。此外由于设计原因建议将天线元件2和3折弯成椭圆形。为了实现一定的设计，基本上可以将构成为半环的天线元件2、3在一定的界限内成形为任意形状。

基本上将天线接触弹簧1在纵向下端与上述天线结构构成为一个零件，天线接触弹簧用于将天线本身与用以运行仪器的电子基本上是移动无线机相连接。天线接触弹簧1同样可以简单地用同样的金属件通过相应的冲压和随后的折弯制造。按照附图1天线接触弹簧1是简单的通过随后折弯成所希望形状的一个长段构成的。只要段的长度不太长，这个长段的形状可以任意选择。

同样从附图1中获悉，与上述螺旋形基本结构并联一个另外的，寄生的天线元件6，寄生天线在天线的纵向下端与第一个天线元件2以及天线接触弹簧1的天线纵向的一端相连接。这个另外的天线元件2特别是沿着连接桥4和5同样的平面上平行于天线的螺旋形基本结构和同样安排成不产生重叠。因此这个另外的天线元件6也可以由如同天线其余部分一样的冲压件制造出来。

将并联的天线元件6安排在接近于天线元件2、3的螺旋形基本结构旁，在天线元件2、3和6之间在运行时产生明确的电磁耦合和另一方面可以使天线的结构体积最小。在并联的天线元件6的纵向上端有一个端段7，这个基本上平行于天线纵向最后折弯成凹形螺旋结构的半环和在其侧面。这个被折弯的端段7可以具有如同向上折弯的半环或者与天线元件2同样的折弯和用于，当最佳的电磁耦合时在最小的天线总体积情况下实现必要的导线带子长度。端段7在纵向封闭天线结构。

因此构成的和在附图1上表示的天线结构上分布的部分电感和电容可以这样充分利用，可以将天线在多个频域上运行。通过相应的最佳化可以将天线使用在接近于其目标频带的第一个共振频率上和同时工作在接近于第二个共振频率的这样的宽带上，因此可以使用在两个其他的频带上。

在附图2上表示了对于附图1天线被测量的反射系数|S₁₁|。从附图2中可以获悉，在GSM-移动无线标准(全球移动通信系统)的频域范围的第一个共振频率上和此外在移动无线标准PCS(私人通信服务)和PCN(私人通信网络)的相互重叠的频域内第二个共振频率上为最小值，则天线相应地可以在三个不同频带上和按照三个不同的移动无线标准运行。

此外借助于附图1表示的天线结构有可能同时实现名义阻抗大约为50欧姆，这样天线没有匹配网络或者只用很少数量的匹配元件就可以运行。

Claims

1、天线，具有天线元件(2，3)，将天线元件安排成具有螺旋线形状，其特征为，

天线包括第一个和第二个被折弯成凹形的天线元件(2，3)，

将第一个和第二个被折弯成凹形的天线元件(2，3)交替地这样安排，将第一个天线元件(2)与第二个天线元件(3)向相反方向折弯，和将相邻的第一个和第二个天线元件(2，3)的各个相邻的端部经过沿着天线纵向延伸的桥(4，5)这样连接，将第一个和第二个天线元件(2，3)串联在一起和形成螺旋线形状，在天线纵向相互不重叠。

2、按照权利要求1的天线，其特征为，

将第一个和第二个被折弯成凹形的天线元件(2，3)安排成带子形状和相互并联在一起。

3、按照权利要求1或2的天线，其特征为，

沿着天线纵向延伸的直的桥(4，5)将各个相邻的第一个和第二个天线元件(2，3)的端部连接在一起。

4、按照权利要求1或2的天线，其特征为，

第一个和第二个被折弯成凹形的天线元件(2，3)有同样的折弯半径。

5、按照权利要求1或2的天线，其特征为，

将第一个和第二个被折弯成凹形的天线(2，3)折弯成椭圆形。

6、按照权利要求1或2的天线，其特征为，

天线有第三个天线元件(6，)，其是沿着天线纵向和基本上平行于第一个和第二个被折弯成凹形的天线元件(2，3)的螺旋形装置延伸的，其中第三个天线元件(6)和第一个和第二个被折弯成凹形的天线元件(2，3)的螺旋形装置之间的距离选择得这样小，使得在单个的天线元件(2，3，6)之间出现电磁耦合，

第三个天线元件(6)在天线的纵向下端与在天线纵向观察的第一个和第二个天线元件(2，3)的螺旋形装置的最下面的天线元件相连接。

7、按照权利要求6的天线，其特征为，

将第三个天线元件(6)的纵向上端(7)这样被折弯成凹形，第三个天线元件的纵向上端(7)基本上是平行于第一个和第二个天线元件(2，3)的。

8、按照权利要求7的天线，其特征为，

第三个天线元件(6)被折弯成凹形的纵向上端(7)在天线纵向观察是安排在第一个和第二个被折弯成凹形的天线元件(2，3)的螺旋形装置的最上面的天线元件的侧面和天线的长度向上是受限制的。

9、按照权利要求7的天线，其特征为，

第三个天线元件(6)被折弯成凹形的纵向上端(7)基本上与第一个和第二个被折弯成凹形的天线元件(2，3)具有同样的折弯半径。

10、按照权利要求6的天线，其特征为，

在与桥(4，5)同样的平面上安排了第三个天线元件(6)，这些桥将各个相邻的第一个和第二个天线元件(2，3)的相邻的端部连接在一起。

11、按照权利要求10的天线，其特征为，

将第一个和第二个被折弯成凹形的天线元件(2，3)安排成与第三个天线元件(6)和桥(4，5)的共同平面是对称的。

12、按照权利要求1或2的天线，其特征为，

天线在其纵向下端有一个天线接触段(1)用于将天线连接在通过天线而准备运行的仪器的电子装置上。

13、按照权利要求12的天线，其特征为，

天线接触段(1)包括有与天线纵向下端相连接的和垂直于第三个天线元件(6)和桥(4，5)的共同平面折弯成的第一个区域和与第一个区域相连接的第二个区域，其中将第二个区域相对于第一个区域是这样垂直折弯的，第二个区域基本上平行于第三个天线元件(6)和桥(4，5)的共同平面。

14、按照权利要求1或2的天线，其特征为，

将天线构成为由一个零件组成的。

15、按照权利要求14的天线，其特征为，

天线是由唯一的金属件制造的。

16、按照权利要求1或2的天线在多频带无线机的应用。

17、制造天线的方法，其中天线有天线元件(2，3)，将天线元件安排成具有螺旋线形状，其特征为，

由金属件冲压出并行排列的带子形状的天线元件(2，3)和横向于天线元件(2，3)的桥(4，5)，其中桥(4，5)将各个相邻安排的天线元件(2，3)在端部这样连接在一起，将天线元件(2，3)串联在一起，和将天线元件(2，3)交替地向上和向下折弯成凹形，这样将天线元件(2，3)构成为螺旋线形状。

18、按照权利要求17的方法，其特征为，

由同一个金属件冲压成带子形状的另外的天线元件(6)，其中第一段基本上平行于被折弯成凹形的天线元件(2，3)的螺旋线装置和其中的第二段平行于被折弯成凹形的天线元件(2，3)和另外的天线元件(6)的第一段的纵向下端与被折弯成凹形的天线元件(2，3)的螺旋线装置的纵向下端相连接。

19、按照权利要求18的方法，其特征为，

将另外的天线元件(6)的第二段折弯成凹形的。

20、按照权利要求17-19之一的方法，其特征为，

由同一个金属件冲压成天线接触段(1)，天线接触段与被折弯成凹形的天线元件(2，3)的螺旋形装置的纵向下端相连接，和

由连接被折弯成凹形的天线元件(2，3)的桥(4，5)的平面折弯成天线接触段(1)。