專利名稱：移動通信系統(tǒng)的天線及其制造方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種移動通信系統(tǒng)的天線及其制造方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種通過改進移動通信系統(tǒng)中螺旋型天線的結(jié)構(gòu)，可以提高高頻信號的帶寬并可以簡化天線的組裝過程的移動通信系統(tǒng)的天線及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，在進行無線通信時使用天線。即將高頻信號從調(diào)制器施加到天線，并通過天線接收在空中傳送的高頻信號。
為了提高天線的發(fā)送和接收特性，對于發(fā)送和接收的高頻信號天線的阻抗應(yīng)與收發(fā)信機的阻抗匹配以避免不必要的發(fā)射和損失。
此外，用于移動通信系統(tǒng)的天線為螺旋型天線和棒狀天線的組合結(jié)構(gòu)。在棒狀天線被容納時，螺旋型天線進行工作。在棒狀天線被抽出時，則棒狀天線與螺旋型天線并聯(lián)。天線的全部運行過程均由棒狀天線完成。
在上述天線結(jié)構(gòu)中，螺旋型天線包括通過卷繞鋼絲形成的彈簧。
圖1示出安裝在常規(guī)無線通信系統(tǒng)內(nèi)的天線的示意圖。在此，參考編號10表示移動通信系統(tǒng)主體，20表示在主體10內(nèi)用于發(fā)送和接收高頻信號的天線單元。
天線單元20包括球形捏手21，利用它可以將天線抽出并可以抓著它將天線縮回；絕緣部分22；螺旋型天線23，具有彈簧25，在將與移動通信系統(tǒng)主體10連接的天線收回時彈簧25起作用；以及Ni-Ti導(dǎo)線24，當抽出天線并起棒狀天線作用時，與螺旋型天線23并聯(lián)。
圖2示出圖1所示天線中的螺旋型天線的示意圖。如圖所示，螺旋型天線23包括彈簧25，由具有園截面和直徑的鋼絲成型；和金屬棒26，與彈簧25相連，彈簧25的下部有一圈繞在金屬棒26上。
在常規(guī)天線中，由于在發(fā)送高頻信號時產(chǎn)生的回損約為7.5dB，并且天線覆蓋的帶寬小，所以在人們的手接觸天線時，和在通信期間頻率發(fā)生波動時，會降低通信質(zhì)量。此外，常規(guī)天線的阻抗約為23.0Ω，它低于50Ω的基準值，因此會導(dǎo)致不匹配。此外，在常規(guī)技術(shù)中，駐波比約為2.3，它大于基準值1，因此自動返回比15.5％。所以，增加了天線的功率損耗。
本發(fā)明所公開的內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種移動通信系統(tǒng)的天線及其制造方法，該天線通過改進安裝在螺旋型天線內(nèi)的彈簧的結(jié)構(gòu)可以獲得低回損，即使在人們的手接觸天線或在通信期間存在頻率波動時仍可以改善通信質(zhì)量。
為了實現(xiàn)上述目的，提供了一種移動通信系統(tǒng)的天線，它包括一種以這種方式成型的螺旋型天線彈簧，即將具有特定直徑的鋼絲壓制成型為具有特定寬度的片狀鋼絲，并將具有特定寬度的片狀鋼絲卷繞特定匝數(shù)。
為了實現(xiàn)上述目的，提供了一種制造移動通信系統(tǒng)的天線的方法，該方法包括第一步驟，壓制具有特定直徑的鋼絲，成型具有特定寬度的片狀鋼絲，將具有特定寬度的片狀鋼絲卷繞特定匝數(shù)，然后成型螺旋型天線彈簧；第二步驟，將金屬棒的上端插入片狀鋼絲成型的彈簧的下部并進行焊接，然后將它們固定；第三步驟，以這樣的方式鑲嵌造型一個套管，即在第二步驟固定的彈簧和金屬棒的中心部分形成特定空間并將套管的繞線管插入；以及第四步驟，將+刻槽部分插入金屬棒的下部并將棒狀天線插入中心部分的空間內(nèi)。
附圖的簡要說明通過參考僅對本發(fā)明具有說明性意義而不具有限制性意義的附圖，可以更好地理解本發(fā)明，附圖包括圖1示出安裝在常規(guī)移動通信系統(tǒng)內(nèi)的天線的示意圖；圖2示出常規(guī)技術(shù)的螺旋型天線的示意圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的天線的分解圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明組裝天線的狀態(tài)的放大的縱剖視圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明天線彈簧結(jié)構(gòu)的放大的透視圖；圖6A至圖6F示出根據(jù)本發(fā)明天線組裝過程的示意圖；圖7至圖10示出以這樣的方式測量的螺旋型天線特性獲得的第一測試結(jié)果的曲線圖，即根據(jù)本發(fā)明的天線和常規(guī)天線不連接到移動通信系統(tǒng)主體，其中圖7示出回損特性曲線圖；圖8示出阻抗的史密斯圓圖；圖9示出駐波比曲線圖；圖10示出900MHz高頻時的發(fā)射方向圖；以及圖11至圖15示出以這樣的方式獲得的第二測試結(jié)果的曲線圖，即將根據(jù)本發(fā)明的天線和常規(guī)天線均安裝到移動通信系統(tǒng)主體內(nèi)，移動通信系統(tǒng)主體不被握持在用戶手中，并將移動通信系統(tǒng)放置在距離地面30cm的地方，其中圖11示出回損曲線圖；圖12示出阻抗的史密斯圓圖；圖13示出駐波比曲線圖；以及圖14和圖15示出通過分別測量836MHz和881MHz時的發(fā)射方向獲得的曲線圖；以及圖16至圖20示出以這樣的方式獲得的第三測試結(jié)果的曲線圖，即將根據(jù)本發(fā)明的天線和常規(guī)天線均安裝到移動通信系統(tǒng)主體內(nèi)，將棒狀天線抽出，移動通信系統(tǒng)主體不被握持在用戶手中，并將移動通信系統(tǒng)放置在垂直距離地面約30cm的地方，其中圖16示出回損特性曲線圖；圖17示出阻抗的史密斯圓圖；
圖18示出駐波比的示意圖；圖19和圖20示出通過分別測量836MHz和881MHz頻率時的發(fā)射方向獲得的曲線圖；以及圖21至圖23示出以這樣的方式獲得的回損曲線圖、阻抗的史密斯圓圖以及駐波比曲線圖，即天線連接到移動通信系統(tǒng)的主體，棒狀天線被插入，并且將移動通信系統(tǒng)的主體移動到接近用戶的右耳；圖24和圖25示出以這樣的方式獲得的836MHz和881MHz頻率時的發(fā)射方向圖，即天線連接到移動通信系統(tǒng)的主體，棒狀天線被插入，并且將移動通信系統(tǒng)的主體移動到接近以人頭的形狀成型的測試娃娃的右耳；圖26至圖30示出以這樣的方式獲得的第五測試結(jié)果的曲線圖，天線與移動通信系統(tǒng)主體相連，棒狀天線被抽出，并且移動通信系統(tǒng)主體被移動到接近人體的右耳，其中圖26示出回損特性曲線圖；圖27示出阻抗的史密斯圓圖；以及圖29和圖30示出以這樣的方式獲得的836MHz和881MHz頻率時的發(fā)射方向圖，即天線連接到移動通信系統(tǒng)的主體，棒狀天線被抽出，并且將移動通信系統(tǒng)的主體移動到接近以人頭的形狀成型的測試娃娃的右耳。
實現(xiàn)優(yōu)選實施例的最佳方式以下將參考圖3至圖30說明本發(fā)明實施例。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的天線的分解圖。如圖所示，在天線的上部成型形成球形捏手的頂部30和絕緣部分。將繞線管31安裝到頂部30的底部。將根據(jù)插入噴射方法成型的套管32安裝到繞線管31的底部。將通過壓制φ＝0.7的鋼絲形成特定寬度的片狀鋼絲并卷繞特定匝數(shù)成型的彈簧33固定到金屬棒34。在金屬棒34的下方成型＋刻槽部分35，并通過Ni-Ti導(dǎo)線36安裝鎖檔37。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明組裝天線的狀態(tài)的放大的縱剖視圖。如圖所示，將棒狀天線和螺旋型天線固定到主體38。棒狀天線包括頂部30、Ni-Ti導(dǎo)線36和鎖檔37，螺旋型天線包括插入套管32內(nèi)的繞線管31、彈簧33以及金屬棒34和+刻槽部分35。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明固定到天線的螺旋型天線的金屬棒34上的彈簧33的結(jié)構(gòu)的放大的透視圖。如圖所示，通過壓制直徑約為φ0.7的鋼絲制造具有特定寬度的片狀鋼絲，然后將制造的鋼絲卷繞特定匝數(shù)以成型根據(jù)本發(fā)明的彈簧33。
以下將參考


本發(fā)明的操作過程。
首先，圖6A至圖6F示出根據(jù)本發(fā)明的天線的組裝過程的示意圖。如圖所示，如圖6A所示壓制鋼絲，然后成型具有特定寬度的片狀鋼絲。將成型的片狀鋼絲卷繞特定匝數(shù)以制造彈簧33。彈簧33的下部有一圈卷繞在金屬棒的上部，并且，如圖6B所示，將彈簧33和金屬棒34互相固定。
接著，如圖6C所示，基于彈簧33和金屬棒進行插入噴射套管32，從套管32的上部將繞線管31插入以制備螺旋型天線部分。
將+刻槽35固定到螺旋型天線的下部，并如圖6F所示，將頂部30和Ni-Ti導(dǎo)線36插入螺旋型天線中間空心部分。將鎖檔37固定到Ni-Ti導(dǎo)線36的底部，這樣就可以制造天線20。
圖7和圖10示出以這樣的方式測量的螺旋型天線特性的第一測試結(jié)果的曲線圖，即根據(jù)本發(fā)明的天線和常規(guī)天線不連接到移動通信系統(tǒng)主體10。
在此，圖7示出回損(return loss)特性曲線圖。在圖7中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的回損特性曲線圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明的天線回損特性曲線圖。圖8示出阻抗的史密斯圓圖。在圖8中，參考符號“a”表示常規(guī)技術(shù)的史密斯圓圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明的天線的史密斯圓圖。圖9示出駐波比特性曲線圖。在圖9中，參考符號“a”表示常規(guī)技術(shù)的駐波比特性曲線圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明的天線的駐波比特性曲線圖。圖10示出通過在3m距離測量基于網(wǎng)絡(luò)的傳輸比例獲得的在900MHz高頻的發(fā)射方向圖。在圖10中，“a”表示常規(guī)天線的發(fā)射方向圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明的天線的發(fā)射方向圖。
在圖7至圖9中，點的位置1表示對900MHz的高頻信號測量的數(shù)值。
第一測量過程說明，對于900MHz的高頻信號，根據(jù)本發(fā)明的天線的回損比常規(guī)天線的回損低。如圖8所示，與常規(guī)技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的天線更接近基準值50Ω。如圖9所示，與常規(guī)天線比較，駐波比的帶寬較寬，并且如圖10所示，在全向發(fā)射900MHz的高頻信號。
圖11至圖15示出以這樣的方式獲得的第二測試結(jié)果的曲線圖，即將根據(jù)本發(fā)明的天線和常規(guī)天線均安裝到無線通信裝置的主體10內(nèi)，并將棒狀天線縮回，主體10不被握持在用戶手中，并距地面約30cm。
在此，圖11示出回損特性曲線圖。在圖11中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的回損特性曲線圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的回損特性曲線圖。圖12示出阻抗的史密斯圓圖。在圖12中，參考符號“a”表示常規(guī)技術(shù)的史密斯圓圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的史密斯圓圖。圖13示出駐波比特性曲線圖。在圖13中，參考符號“a”表示常規(guī)天線駐波比的特性曲線圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線駐波比的特性曲線圖。
在圖11至圖13中，點Δ和/或點的位置1至位置4表示824MHz、849MHz以及894MHz的測試值。
此外，圖14示出836MHz的高頻的發(fā)射方向圖。在圖14中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的發(fā)射方向圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的發(fā)射方向圖。
在此，在常規(guī)天線中，在48.00°角的最大發(fā)射值為39.46dB，在50.00°角的最大發(fā)射值為-39.42dB。
圖15示出881HMz頻率的發(fā)射方向圖。在圖15中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的發(fā)射方向圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的發(fā)射方向圖。
在此，根據(jù)本發(fā)明天線在30.00°角的發(fā)射值為-41.76dB，它高于常規(guī)技術(shù)的發(fā)射值。
根據(jù)第二測試結(jié)果，對于824MHz、849MHz、869MHz以及894MHz的高頻，根據(jù)本發(fā)明的天線較常規(guī)技術(shù)具有較低的回損。如圖12所示，與常規(guī)天線比較，根據(jù)本發(fā)明的天線的阻抗接近基準值50Ω。如圖13所示，駐波比低而且特定帶寬比常規(guī)天線的特定帶寬寬。如圖14和圖15所示，與常規(guī)天線相比，可以較密集地全向發(fā)射836MHz和881MHz的高頻信號。
圖16至圖20示出以這樣的方式獲得的第三測試結(jié)果的曲線圖，即根據(jù)本發(fā)明的天線和常規(guī)天線均被安裝，將棒狀天線抽出，主體10不被握持在用戶手中而且距離地面30cm。
圖16輸出發(fā)射損耗特性曲線圖。在圖16中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的回損特性曲線圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的回損特性曲線圖。圖17示出阻抗的史密斯圓圖。在圖17中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的史密斯圓圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的史密斯圓圖。圖18示出駐波比特性曲線圖。在圖18中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的駐波比特性曲線圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的駐波比特性曲線圖。
在圖16至圖18中，點Δ和/或點的位置1至位置4表示824MHz、849MHz、869MHz以及894MHz的測試值。
圖19示出836MHz的高頻的發(fā)射方向圖。在圖19中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的發(fā)射方向圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的發(fā)射方向圖。
在此，在常規(guī)天線中，在45.00°角的最大發(fā)射值為39.17dB，而在根據(jù)本發(fā)明天線中，在42.00°角的最大發(fā)射值為-38.87dB。
圖20示出881MHz高頻的發(fā)射方向圖。在圖20中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的發(fā)射方向圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的發(fā)射方向圖。
在常規(guī)天線中，在24.14°角的最大發(fā)射值為-41.01dB，而在根據(jù)本發(fā)明天線中，在22.00°角的最大發(fā)射值為-41.03dB。
根據(jù)第三測試結(jié)果，如圖16所示，與常規(guī)天線比較，對于824MHz、849MHz、869MHz以及894MHz的高頻，根據(jù)本發(fā)明天線的回損較低，并且如圖17所示，與常規(guī)天線比較，在根據(jù)本發(fā)明天線中的阻抗接近基準值50Ω。如圖18所示，與常規(guī)天線比較，駐波比低而且具有特定帶寬。如圖19和20所示，與常規(guī)天線比較，在根據(jù)本發(fā)明的天線中，可以較密集地全向發(fā)射836MHz和881MHz的高頻信號。
圖21至圖25示出第四測試結(jié)果曲線圖。以這樣的方式獲得圖21至圖23所示的測試結(jié)果，即天線連接到移動通信系統(tǒng)的主體10，棒狀天線被插入，并且將移動通信系統(tǒng)的主體10移動到接近用戶的右耳；此外，以這樣的方式獲得圖24和圖25所示的測試結(jié)果，即天線連接到移動通信系統(tǒng)的主體10，棒狀天線被插入，并且將移動通信系統(tǒng)的主體10移動到接近以人頭的形狀成型的測試娃娃的右耳。
圖21示出回損特性曲線圖。在圖21中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的回損特性曲線圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的回損特性曲線圖。圖22示出阻抗的史密斯圓圖。在圖22中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的史密斯圓圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的史密斯圓圖。圖23示出駐波比特性曲線圖。在圖23中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的駐波比特性曲線圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的駐波比特性曲線圖。
圖24示出836MH的高頻的發(fā)射方向圖。在圖24中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的發(fā)射方向圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的發(fā)射方向圖。
在此，在常規(guī)天線中，在45.06°角的最大發(fā)射值為-49.35dB，而在根據(jù)本發(fā)明天線中，在47.00°角的最大發(fā)射值為-49.22dB。
圖25示出881MHz高頻的發(fā)射方向圖。在圖25中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的發(fā)射方向圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的發(fā)射方向圖。
在此，在常規(guī)天線中，在68.00°角的最大發(fā)射值為-46.61dB，而在根據(jù)本發(fā)明的天線中，在67.00°角的最大發(fā)射值為-46.49dB。
根據(jù)第四測試結(jié)果，如圖21所示，與常規(guī)天線比較，對于824MHz、849MHz、869MHz以及894MHz的高頻，根據(jù)本發(fā)明天線的回損低。如圖22所示，與常規(guī)天線比較，在根據(jù)本發(fā)明天線中的阻抗接近基準值50Ω。如圖23所示，駐波比低而且特定帶寬比常規(guī)天線的特定帶寬寬。如圖24和25所示，與常規(guī)天線比較，根據(jù)本發(fā)明的天線可以較密集地全向發(fā)射836MHz和881MHz的高頻信號。
圖26至圖30示出第五檢測結(jié)果的曲線圖。以這樣的方式獲得圖26和圖28所示的結(jié)果，即天線連接到移動通信系統(tǒng)的主體10，棒狀天線被抽出，并且將移動通信系統(tǒng)的主體10移動到接近用戶的右耳。并且以這樣的方式獲得圖29和圖30所示的結(jié)果，即天線連接到移動通信系統(tǒng)的主體10，棒狀天線被抽出，并且將移動通信系統(tǒng)的主體10移動到接近以人頭的形狀成型的測試娃娃的右耳。
在此，圖26示出回損特性曲線圖。在圖26中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的回損特性曲線圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的回損特性曲線圖。圖27示出阻抗的史密斯圓圖。在圖27中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的史密斯圓圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的史密斯圓圖。圖28示出駐波比特性曲線圖。在圖28中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的駐波比特性曲線圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的駐波比特性曲線圖。
在圖21至圖23中，點Δ和/或點的位置1至位置4表示824MHz、849MHz、869MHz以及894MHz的測試值。
圖29示出836MHz的高頻的發(fā)射方向圖。在圖29中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的發(fā)射方向圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的發(fā)射方向圖。
在此，在常規(guī)天線中，在60.00°角的最大發(fā)射值為-47.18dB，而在根據(jù)本發(fā)明天線中，在60.00°角的最大發(fā)射值為-47.12dB。
圖30示出881MHz高頻的發(fā)射方向圖。在圖30中，參考符號“a”表示常規(guī)天線的發(fā)射方向圖，“b”表示根據(jù)本發(fā)明天線的發(fā)射方向圖。
根據(jù)第五測試結(jié)果，如圖26所示，與常規(guī)技術(shù)比較，對于824MHz、849MHz、869MHz以及894MHz的高頻信號，本發(fā)明的回損較小。如圖27所示，與常規(guī)天線比較，根據(jù)本發(fā)明天線的阻抗接近基準值50Ω。并且如圖28所示，駐波比低而且具有比常規(guī)天線寬的特定帶寬。此外，如圖836所示，根據(jù)本發(fā)明天線對于836MHz和881MHz的高頻可以更密集地進行全向發(fā)射。
如上所述，在本發(fā)明中，為了壓制螺旋型天線彈簧而制造具有特定寬度的片狀鋼絲，并將制造的鋼絲卷繞特定匝數(shù)，這樣就可以降低回損，而且可以增加高頻帶寬。在本發(fā)明中，，即使由于人手接觸移動通信系統(tǒng)主體存在某種變化，仍可以避免影響通信質(zhì)量，而且可以改善通信質(zhì)量。此外，可以簡化天線制造過程，并且可以提高生產(chǎn)率。
因為在本發(fā)明實質(zhì)特征范圍內(nèi)，本發(fā)明存在幾種實現(xiàn)形式，顯然，除非另作說明，上述實施例并不局限于上述描述的細節(jié)，而是在所附權(quán)利要求對其定義的實質(zhì)范圍內(nèi)進行廣泛說明，并且在權(quán)利要求的要求和限制內(nèi)可以進行各種變換和調(diào)整，或此要求和限制的等效物將包括在所附權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種移動通信系統(tǒng)的天線，在該天線中，組合設(shè)置具有通過卷繞鋼絲成型的彈簧的螺旋型天線和具有特定長度導(dǎo)線的棒狀天線，并且當棒狀天線縮回時，螺旋型天線工作，而當棒狀天線抽出時，棒狀天線與螺旋型天線并聯(lián)，移動通信系統(tǒng)的天線包括以這種方式成型的螺旋型天線彈簧，即對特定直徑的鋼絲進行壓制以成型具有特定寬度的片狀鋼絲，并將具有特定寬度的片狀鋼絲卷繞特定匝數(shù)。
2.一種移動通信系統(tǒng)天線的制造方法，該方法包括步驟第一步驟，壓制具有特定直徑的鋼絲，成型具有特定寬度的片狀鋼絲，將具有特定寬度的片狀鋼絲卷繞特定匝數(shù)，然后成型螺旋型天線彈簧；第二步驟，將金屬棒的上端插入片狀鋼絲成型的彈簧的下部并進行焊接，然后將它們固定；第三步驟，以這樣的方式鑲嵌造型一個套管，即在第二步驟固定的彈簧和金屬棒的中心部分形成特定空間并將套管的繞線管插入；以及第四步驟，將+刻槽部分插入金屬棒的下部并將棒狀天線插入中心部分的空間內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)的天線,在該天線中,改進螺旋型天線彈簧的結(jié)構(gòu),提高高頻帶寬并可以改善該天線的組裝過程。在該天線中,以這樣的方式成型螺旋型天線彈簧,即壓制具有特定直徑的鋼絲以成型具有特定寬度的片狀鋼絲,然后將具有特定寬度的片狀鋼絲卷繞特定匝數(shù)。
文檔編號H01Q1/36GK1331850SQ99814868
公開日2002年1月16日 申請日期1999年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月24日
發(fā)明者張應(yīng)淳 申請人:張應(yīng)淳