УСТРОЙСТВО РАДИОСВЯЗИ С АНТЕННЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ Российский патент 2000 года по МПК H01Q1/24 H04B1/38 

Изобретение относится к области радиосвязи, в частности к устройству радиосвязи. Хотя изобретение может иметь широкий спектр применений, оно особенно актуально в случае портативного радиотелефона и будет конкретно описано в этой связи.

Радиотелефоны с убирающейся составной антенной известны в области радиотехники. В опубликованной канадской заявке N 2036677 описан радиотелефон с выдвижной антенной, выполненной с возможностью приема сигналов как в выдвинутом, так и убранном положении. Но в данной заявке не решена проблема дисбаланса полных сопротивлений антенны в ее соответствующих выдвинутом и убранном положениях и также не предложено решение для обеспечения согласованного состояния между радиоприемопередатчиком и антенной.

Как в упомянутой выше заявке, так и в патенте США N 5177492 также описаны установочные механизмы стержневой антенны, закрепляемые на корпусе радиотелефона, которые захватывают стержневую антенну, фиксируя ее в выдвинутом или убранном положении. Составные антенны, использующиеся в этих механизмах, отличаются относительной жесткостью в месте соединения спирали со стержнем, так как точка соединения стержня со спиралью также служит точкой, в которой осуществляется электрическая связь с фидерным выводом, когда антенна находится в убранном положении. Следовательно, они могут быть легко повреждены в этой точке соединения при падении радиотелефона.

Так как составные антенны выполняются убирающимися, они обычно содержат длинный гибкий линейный антенный элемент, который необходимо направлять в радиотелефон. Из патента США N 5177492 известно использование канала, выполненного в корпусе, для направления линейного антенного элемента. Недостаток этого решения заключается в увеличении объема и веса радиотелефона. Согласно другому известному решению, на корпусе крепится трубка в виде соломинки. Но при этом требуется специальная операция при сборке корпуса, которая бы в противном случае не потребовалась. Известно также закрепление трубки в виде соломинки на монтажной плате, которая и так требует большого числа технологических операций сборки. Недостаток данного решения состоит в том, что требуются дополнительные крепежные элементы на монтажной плате, специально предназначенные для фиксации трубки на и без того перегруженной монтажной плате.

Известны также радиотелефоны, описанные, в частности, в патенте США N 5374937, имеющие выдвижную антенну, в которых используется одна согласующая схема и первый фидерный вывод для соединения внутренней схемы с антенной в выдвинутом положении, а для шунтирования согласующей схемы при убранном положении антенны внутренняя схема соединяется с антенной через второй фидерный вывод, расположенный на некотором расстоянии от первого фидерного вывода. Недостаток этого решения заключается в том, что необходимо иметь два фидерных вывода, а также в том, что часть антенны между двумя фидерными выводами излучает внутрь корпуса, по всей вероятности, создавая помехи для чувствительных электрических компонентов, расположенных внутри корпуса.

Известны также радиотелефоны с убирающейся составной антенной, содержащие согласующую схему с переменным импедансом и один фидерный вывод. Один из примеров такого радиотелефона раскрыт в патенте США N 5335368, а другой пример воплощен в модели TZ-820В, выпускаемой компанией NEC. В последнем случае согласующая схема с переменным импедансом связана с антенной и состоит из двух параллельных схемных цепей, каждая из которых имеет собственное реактивное сопротивление. Компоновки этих схем изображены на фиг. 1. Параллельные схемные цепи согласующей схемы 10, имеющие реактивные составляющие L₁, L₂ и C, выбираются в зависимости от положения антенны 12, чтобы согласовать антенну 12 с импедансом коаксиального соединителя 14. Этот выбор реализуется с помощью двухполюсного двухходового переключателя 16, расположенного таким образом, что нижний конец антенны 12, действующий на механические контакты S, может переводить его из нормального разомкнутого положения в замкнутое положение, когда антенна 12 перемещается из выдвинутого положения, показанного сплошной линией, в убранное положение, показанное пунктирной линией. Антенна 12 фиксируется в соответствующем положении посредством фиксирующего элемента 22, присоединенного к корпусу 24 радиотелефона, и направляется по проводящей трубке 20. Фиксирующий элемент 22 также обеспечивает электрическую связь переключателя с антенной. Помимо того, что требуются переключатель и согласующая схема с несколькими цепями, необходимы также импеданс 18, включенный между землей и одним концом антенны 12, и заземленная проводящая трубка 20, чтобы обеспечить согласование при убранном положении антенны.

Такая технология согласования подходит не для всех портативных радиотелефонов, так как требуются дополнительные элементы в согласующей схеме, чтобы обеспечить два состояния соединения для согласования, а также относительно объемный переключатель для реализации состояний соединения. Эти дополнительные элементы увеличивают габариты радиотелефона, что является препятствием с учетом тенденции к уменьшению размеров радиотелефонов. Кроме того, переключатель повышает вероятность неправильного соединения на чувствительном тракте передачи и приема сигнала. Помимо этого, требуются дополнительный оконечный импеданс и проводящая трубка.

Следовательно, существует потребность в радиотелефоне, который бы обеспечивал согласованное состояние между приемопередатчиком и убирающейся антенной в ее обоих положениях при эстетичном дизайне и повышении надежности и технологичности за счет уменьшения количества и сложности элементов и подвижных механических деталей. Также существует потребность в портативном радиотелефоне, который был бы устойчив к повреждениям при падении в точке соединения стержня со спиралью.

Кроме того, существует потребность в радиотелефоне с переключателем, который срабатывает в зависимости от положения убирающейся антенны радиотелефона и требует минимального количества дополнительных механических деталей на тракте передачи сигнала от антенны к приемопередачику.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием примеров его воплощения со ссылкой на прилагаемые чертежи, в числе которых
фиг. 1 изображает общую структурную электрическую схему традиционной компоновки согласующей схемы;
фиг. 2 - общую структурную электрическую схему первого варианта выполнения радиотелефона согласно изобретению;
фиг. 3 - вид справа второго варианта выполнения радиотелефона согласно изобретению с частичным разрезом, иллюстрирующим некоторые внутренние компоненты радиотелефона;
фиг. 4 - перспективный вид спереди, снизу и справа монтажной платы, выводов и антенного блока радиотелефона, изображенного на фиг. 3;
фиг. 5 - поперечное сечение антенны и проходного изолятора, изображенного на фиг. 4;
фиг. 6 - частичный вид спереди монтажной платы, фидерного вывода и частей антенного блока, изображенного на фиг. 4, при выдвинутом положении антенны;
фиг. 7 - частичный вид поперечного сечения монтажной платы, заземляющего вывода и частей антенного блока, изображенного на фиг. 4, при убранном положении антенны;
фиг. 8 и 9 - частичные поперечные сечения монтажной платы, фидерного вывода и частей антенного блока, изображенных на фиг. 3 и 4, соответственно при выдвинутом и убранном положении антенны;
фиг. 10 - общая структурная электрическая схема третьего варианта радиотелефона, выполненного в соответствии с изобретением;
фиг. 11 - общая структурная электрическая схема четвертого варианта радиотелефона, выполненного в соответствии с изобретением.

Предложенное устройство радиосвязи обладает преимуществами по сравнению с известными портативными радиотелефонами, заключающимися в том, что обеспечивается усовершенствованный переключатель для подключения согласующей схемы к радиосхеме и убирающейся составной антенне, таким образом, что достигается согласованное состояние между радиосхемой и антенной как в выдвинутом, так и в убранном положениях, при этом обеспечивается упрощение конструкции согласующей схемы.

Упомянутые преимущества по сравнению с традиционными радиотелефонами по существу обеспечиваются одной согласующей схемой, одним фидерным выводом и переключателем, который шунтирует или закорачивает согласующую схему.

В общем, когда антенна находится в выдвинутом положении, переключатель разомкнут и поэтому согласующая схема последовательно включена между антенным блоком и радиосхемами. При такой конфигурации согласующая схема выполняет функцию согласования высокого импеданса антенного блока (приблизительно 400-600 Ом) с импедансом радиосхемы (приблизительно 50 Ом). И наоборот, когда антенна находится в убранном положении, переключатель замкнут и согласующая схема либо шунтируется и не выполняет функции согласования, либо шунтируется и пересоединяется параллельно с антенной, чтобы способствовать обеспечению функции согласования.

Как изображено на фиг. 2, в одном из возможных вариантов выполнения предложенное устройство радиосвязи, например радиотелефон 20, содержит корпус 22, монтажную плату 24, антенный блок 26, радиосхему 28, согласующую схему 30, переключатель 32, противовес 34, фидерный вывод 36 и заземляющий вывод 38, связанный с землей. Монтажная плата 24 расположена внутри корпуса 22, а радиосхема 28, согласующая схема 30, переключатель 32, противовес 34, фидерный вывод 36 и заземляющий вывод 38 могут быть скомпонованы на монтажной плате 24.

Антенный блок 26 включает проходной изолятор 40 и антенну, например составную антенну 42, имеющую первую антенную часть, например по меньшей мере спиральный виток 44, и вторую часть, например по меньшей мере часть стержня 46. Вторая часть антенны несет на себе ее первую часть, которая может быть электрически связана с ней, например, за счет прямого электрического контакта. Проходной изолятор 40 может быть закреплен на корпусе 22, а составная антенна выполнена с возможностью движения внутри проходного изолятора 40 из убранного положения, изображенного на фиг. 2, в выдвинутое положение.

При выдвинутом положении антенны ее первая часть располагается снаружи корпуса и вторая часть также находится в основном снаружи корпуса. При этом первый участок связи 45 антенны, например нижний конец второй части, электрически связан, например, за счет прямого электрического контакта с фидерным выводом 36. При убранном положении антенны ее первая часть располагается в основном снаружи корпуса 22, а вторая часть - внутри корпуса 22 в непосредственной близости к противовесу 34. При этом фидерный вывод 36 электрически связан, например, за счет прямого электрического контакта со вторым участком связи 47 антенны, например, нижним концом первой части антенны, а заземляющий вывод 38 электрически связан, например, за счет прямого электрического контакта с первым участком связи 45.

Положение составной антенны 42 можно определять целым рядом параметров, например, физическим положением составной антенны 42 относительно корпуса 22 или фидерного вывода 36, электрическим импедансом составной антенны 42 или силой электрического сигнала, принимаемого составной антенной 42.

Радиосхемой 28 могут быть дуплексор, передатчик, приемник, модулятор, демодулятор или трассировки, соединяющие компоненты радиосхемы 28, или какая-либо комбинация этих компонентов и трассировок.

Согласующая схема 30 включена между фидерным выводом 36 и радиосхемой 28. Согласующая схема 30 может быть, например, выполнена в виде схемы с Т-образным соединением, содержащей конденсатор C на одном ответвлении, катушку индуктивности L₁ на другом ответвлении и заземленную катушку индуктивности L₂ на своем нижнем плече.

Переключатель 32 электрически включен между фидерным выводом 36 и радиосхемой 28, параллельно согласующей схеме 30. Переключатель 32 изменяет состояние под действием заранее определенного изменения параметра антенны, при этом он может производить перестройку или перекомпоновку согласующей схемы 30 при изменении его состояния. В одном состоянии переключателя 32 радиосхема 28 прямо связана с фидерным выводом 36 параллельно реконфигурированной согласующей схеме. В другом состоянии переключателя 32 радиосхема 28 связана с фидерным выводом 36 через согласующую схему 30.

Хотя переключатель 32 и согласующая схема 30 показаны на фиг. 2 как отдельные компоненты, переключатель 32 может быть составной частью согласующей схемы 30 или составной частью других компонентов радиотелефона 20.

Переключатель 32 может содержать, например, однополюсный выключатель. Он также может включать в себя датчик 48, или же этот датчик может быть внешним элементом по отношению к переключателю 32. Датчик 48 определяет заданное изменение параметра антенны. Он может быть выполнен, например, в виде движка однополюсного выключателя, размыкающего цепь, когда антенна выдвинута, и механически замыкающего цепь за счет физического контакта с нижним концом второй части антенны. Соответственно, при этом параметром является положение убирающейся антенны относительно корпуса 22 или фидерного вывода 36, а заданное перемещение - это движение в положение, которое переводит переключатель в замкнутое положение. Альтернативно, датчиком может служить, например, бесконтактный датчик, который измеряет положение антенны, индикатор относительного уровня сигнала, который измеряет уровень сигнала, принятого составной антенной 42, или мост для измерения полного сопротивления, который измеряет импеданс составной антенны 42. При любой из этих альтернатив датчик посылает управляющий сигнал на переключатель 32, а тот может изменять состояние в ответ на управляющий сигнал.

Что касается электрических характеристик антенны, импеданс антенны в выдвинутом положении является первым импедансом относительно фидерного вывода 36. В убранном положении антенна имеет второй импеданс относительно фидерного вывода 36, который представляет параллельную комбинацию импеданса первой части антенны и второй части антенны. Кроме того, поскольку при убранном положении антенны переключатель замкнут, соединение согласующей схемы изменяется и она включается между фидерным выводом 36 и землей, образуя параллельное соединение с первой частью антенны и второй частью антенны. Следовательно, согласующую схему 30 можно выбрать таким образом, чтобы она не только обеспечивала существенное согласование первого импеданса антенны в выдвинутом положении с импедансом радиосхемы 28 (когда согласующая схема 30 соединена последовательно с фидерным выходом 36 и радиосхемой 28) и способствовала согласованию второго импеданса антенны в убранном положении с импедансом радиосхемы 28. Кроме того, специалистам будет понятно, что переключатель может быть замкнут при первом положении антенны, например выдвинутом, и разомкнут при втором положении антенны, например, убранном, и соответственно, согласующая схема будет соединена параллельно при выдвинутой антенне и последовательно при убранной антенне.

Технология выбора первого импеданса антенны, второго импеданса антенны и согласующей схемы, обеспечивающих существенное согласование первого импеданса, а также способствующих согласованию второго импеданса антенны при изменении соединения, известна специалистам.

Например, если выбирается составная антенна, имеющая электрическую длину, равную половине длины волны, первый импеданс в выдвинутом положении антенны может быть в пределах 400-600 Ом на рабочих частотах. При приблизительно 50-омном импедансе радиосхемы 28 и других характеристиках радиосхемы 28 можно выбрать согласующую схему так, чтобы она по существу обеспечивала согласование первого импеданса антенны с импедансом радиосхемы 28.

Если первая часть антенны, например, спиральный виток 44 и небольшой сегмент стержня 46 имеет электрическую длину, равную четверти длины волны, первая часть антенны будет иметь приблизительно 50-омный первый импеданс относительно фидерного вывода 36 при убранном положении антенны. При этом, если вторая часть антенны, например остальной сегмент стержня 46, выбрана с электрической длиной, равной четверти длины волны, заземлена через заземляющий вывод 38 и расположена в непосредственной близости к противовесу 34, то она будет представляться как по существу открытая цепь с импедансом по меньшей мере на порядок выше импеданса первой части антенны. Следовательно, второй импеданс антенны в убранном положении по существу равен импедансу только первой части антенны, т.е. около 50 Ом. Этот 50-омный импеданс радиосхемы 28 согласуется со вторым импедансом антенны, также составляющим около 50 Ом.

Соответственно, согласующая схема 30 с измененным соединением выбирается таким образом, чтобы не оказывать существенного влияния на это согласование, например, импеданс согласующей схемы с измененным соединением может быть на порядок выше второго импеданса.

Для специалистов в данной области будут очевидны различные модификации и изменения, помимо описанных выше, которые можно внести в предложенный радиотелефон и его конструкцию, не выходя за рамки изобретательского замысла. Например, первая и вторая части антенны могут быть разграничены областью, где фидерный вывод 36 соединяется с антенной при ее убранном положении. Соответственно, первая часть антенны может быть любой частью стержня 46 и частью спирального витка 44. Кроме того, первая и вторая части антенны могут быть излучающими элементами разной формы. Также можно использовать другие конфигурации переключателей и согласующей схемы, которые обеспечивают последовательное соединение согласующей схемы с радиосхемой и фидерным выводом в одной конфигурации и параллельное соединение согласующей схемы с антенной в другой конфигурации. Вместо выполнения части антенны в виде четвертьволнового волновода, заканчивающегося заземлением и расположенного вблизи противовеса, можно предусмотреть другую длину волны с оконечным импедансом или окружить эту часть проводящей заземленной трубкой. Фидерный контакт и проходной изолятор могут быть одним компонентом, и фидерный контакт, заземляющий контакт или переключатель могут быть, например, расположены на корпусе или выполнены как компонент внутри корпуса.

В дальнейшем подробно описывается второй вариант радиотелефона, выполненного в соответствии с изобретением. При этом использованы те же обозначения на чертежах, чтобы избежать дублирования и описания аналогичных элементов, уже упомянутых и описанных ранее.

На фиг. 3 изображен вид справа радиотелефона 20, выполненного в соответствии с изобретением, а также частичный разрез, показывающий некоторые внутренние компоненты радиотелефона. Помимо прочего, показана физическая взаимосвязь антенного блока 26 в выдвинутом положении относительно корпуса 22 и монтажной платы 24, расположенной в корпусе 22. В этом варианте антенна антенного блока 26 включает линейный излучающий элемент 58 и спиральный излучающий элемент 56, который смонтирован на конце линейного излучающего элемента 58. При выдвинутом положении антенны спиральный излучающий элемент 56 находится полностью снаружи корпуса 22 и линейный излучающий элемент 58 также находится в основном снаружи корпуса 22.

На фиг. 4 изображен перспективный вид антенного блока 26 при убранном положении и физическая конфигурация антенного блока 26 относительно монтажной платы 24, фидерного вывода 36 и заземляющего вывода 38. Также показаны как факультативные компоненты антенного блока 26 трубка 52 и опора 54 для трубки, которая закреплена на монтажной плате 24 и держит один конец трубки 52 в фиксированном положении. Другой конец трубки 52 зафиксирован заземляющим выводом 38. Как показано на чертеже, заземляющий вывод 38 и фидерный вывод 36 закреплены у одной стороны монтажной платы 24 на ее противоположных концах. При убранном положении антенны заземляющий вывод 38 находится в прямом физическом и электрическом контакте с первой частью второй части антенны, а фидерный вывод 36 находится в прямом физическом и электрическом контакте со второй частью второй части антенны. При этом проходной изолятор 40, закрепленный в данном варианте на корпусе 22, показан расположенным у фидерного вывода 36.

Трубка 52 может быть выполнена из непроводящего материала, например, пластика, и служит для направления антенны из выдвинутого положения в убранное положение при перемещении антенны внутри трубки 52. Кроме того, трубка 52 может быть покрыта проводящим материалом или быть выполнена полностью из проводящего материала и заземлена. При такой конфигурации трубка 52 может быть использована для воздействия на первую часть антенны от фидерного вывода 30, чтобы она представляла относительно высокий импеданс по сравнению с импедансом второй части антенны.

На фиг. 5 показано поперечное сечение антенны и проходного изолятора, изображенных на фиг. 4, с некоторыми деталями данного варианта составной антенны 42. Спиральный излучающий элемент 56 может включать в себя спиральный виток 44. Линейный излучающий элемент 58 может включать в себя стержень 46. Альтернативно, спиральный излучающий элемент 56 и линейный излучающий элемент 58 могут представлять собой совокупность антенных элементов в виде катушки и стержня. Спиральный виток 44 крепится на конце стержня 46 с помощью подходящих средств, например, верхнего зажима 64, который обжимает стержень 46 и припаивается к концу спирального витка 44, как в данном варианте. Можно закрепить спиральный виток 44 на стержне 46 и другими эквивалентными средствами, например, с помощью точечной сварки или пайки катушки на стержне, обжимной посадки, или вставив конец катушки в канал, выполненный в конце стержня, или отверстие, выполненное на стороне стержня, или использовать непроводящий материал, окружающий спиральный виток 44, для зажима его на стержне 46.

Нижний зажим 70 закреплен возле стержня 46 или на его конце, а у другого конца стержня 46 на участке под спиральным витком 44 закреплено кольцо 66. Зажим и кольцо могут быть неподвижно закреплены на стержне посредством обжимки или другими подходящими способами. Это физическое соединение также обеспечивает прямую электрическую связь нижнего зажима 70 и кольца 66 со стержнем 46. Соответственно, нижний зажим 70 служит как первая точка связи на антенне, а кольцо 66 - как вторая точка связи. Кроме того, в данном варианте первая часть антенны простирается от кольца 66 к спиральному витку 44, а вторая часть антенны простирается от кольца 66 к концу стержня 46.

Данное конкретное конструкционное решение облегчает использование непроводящего материала на металлических частях антенны, которые должны быть закрыты, т. е. по меньшей мере на части нижнего зажима 70 и кольце 66. Например, благодаря тому, что вторая точка связи, т.е. кольцо 66, выполнена раздельно со средством для соединения спирального витка 44 со стержнем 46, т.е. верхним зажимом 64, можно легко наносить покрытие 62 на спиральный виток 44, сегмент стержня 46 между кольцом 66 и верхним зажимом 64, например, используя технологию прессования под давлением. Кроме того, на остальной части стержня 46 также может быть образована муфта 68 посредством прессования под давлением.

Хотя в данном варианте кольцо 66 и нижний зажим 70 находятся в прямом физическом и электрическом контакте со стержнем 46, зажим и/или кольцо можно изолировать от стержня 46 непроводящим материалом или диэлектриком, обеспечив тем самым емкостную связь со стержнем 46 и образовав часть участка связи. Реактивное сопротивление этой емкостной связи можно рассматривать как часть импеданса антенны относительно фидерного вывода.

Кроме того, разнесение второго участка связи и соединительного средства на заданное расстояние, например на длину проходного изолятора 40, также обеспечивает преимущества, заключающиеся в исключении дополнительной жесткости, вызванной тем, что второй участок связи находится там же, где и соединительное средство. Этим данное решение выгодно отличается от известных радиотелефонов, имеющих составную антенну, так как при убирании антенны соединительное средство имеет возможность изгибаться, исключая тем самым механическое повреждение соединения, например, когда радиотелефон падает и удар спирального излучающего элемента 56 об пол создает вращающий момент для соединительного средства.

На фиг. 6 представлен частичный вид спереди монтажной платы 24, фидерного вывода 36 и частей антенного блока 26, изображенного на фиг. 4, при выдвинутом положении антенны. Помимо прочего, здесь показано, что фидерный вывод 36 не только электрически связан с антенной на первом участке связи, но также держит антенну в выдвинутом положении.

В частности, первый участок связи, например нижний зажим 70, имеет первую часть с первой толщиной и вторую часть со второй толщиной, которая больше первой толщины. В данном варианте выполнения первая толщина представляет первый диаметр цилиндрического кончика 78 нижнего зажима 70, а вторая толщина - это второй диаметр кольца 72, сформированного на нижнем зажиме 70 (см. также фиг. 5). Хотя кольцо 72 окружает нижний зажим 70, его первая часть может быть выпуклостью, которая только частично выступает вокруг нижнего зажима 70 или выступает вокруг полностью как кольцо 72.

Фидерный вывод 36 содержит по меньшей мере один гибкий элемент, например два противоположных упругих элемента, таких как крылья 74, выполняющие функцию лепестковых пружин. Указанный по меньшей мере один упругий элемент может также быть выполнен в виде подпружиненного элемента. Антенна выполнена с возможностью перемещения мимо упругих элементов в выдвинутое и убранное положение, при этом упругие элементы смещаются под действием неровностей в форме антенны в направлении, перпендикулярном движению антенны. По мере отталкивания от антенны крылья 74 прикладывают возрастающее усилие, а за счет упругости они стремятся вернуться в свое положение покоя. Диаметр нижнего конца 76 проходного изолятора 40, который может иметь цилиндрическую форму, меньше второго диаметра, и это ограничивает движение антенны из убранного положения в выдвинутое.

При движении антенны в выдвинутое положение кольцо 72 проходит через крылья 75 перед первой частью, при этом увеличение, а затем уменьшение пружинящего усилия, оказываемого крыльями 74 по мере прохождения мимо них кольца 72, обеспечивает обратную связь с радиотелефоном, сообщая ему за счет соприкосновения или упора, что антенна полностью убрана. После прохождения кольца 72 мимо крыльев 74 крылья 74 движутся внутрь, входя в соприкосновение с кончиком 78. Таким образом, кольцо 72 удерживается между крыльями 74 и нижним концом 76 проходного изолятора за счет усилия, создаваемого крыльями 74.

(Элемент, обозначенный позицией 86 на фиг. 6, поясняется при обсуждении фиг. 8).

Специалисту будет понятно, что средство для ограничения движения антенны в убранное положение может быть реализовано иначе, например, в виде второго кольца, выполненного на антенне, и что крыльям 74 не требуется проходной изолятор, чтобы удерживать антенну. Например, нижний зажим 70 может быть выполнен с кольцевым углублением вокруг него, а крылья 74, располагаясь в кольцевом углублении, могут фиксировать антенну в выдвинутом положении.

На фиг. 7 показан частичный вид поперечного сечения монтажной платы 24, заземляющего вывода 38 и частей антенного блока 26, показанного на фиг. 4, при убранном положении антенны. Помимо прочего, на этом чертеже показан заземляющий вывод 38, который не только электрически связан с антенной на втором участке связи, но также фиксирует антенну в убранном положении и держит трубку 52.

Заземляющий вывод 38 включает жесткий элемент 82 и гибкий элемент 80. Эти два элемента могут быть выполнены за одно целое из листа металла или в виде двух элементов, составляющих заземляющий вывод 38. Жесткий элемент 82 может быть закреплен на монтажной плате 24 так же, как гибкий элемент 80, и гибкий элемент 80 может перемещаться относительно жесткого элемента 82. В качестве гибкого элемента 80 может быть использована, например, лепестковая пружина или подпружиненный элемент, который может перемешаться в направлении, перпендикулярном жесткому элементу. Когда антенна движется из выдвинутого положения в убранное, нижний зажим 70 входит в заземляющий вывод 38 и вынуждает гибкий элемент перемещаться в направлении, по существу перпендикулярном движению антенны.

На нижнем зажиме 70 выполнена выпуклость, например кольцо 72, и по мере движения антенны в убранное положение, эта выпуклость скользит по гибкому элементу 80, передавая на антенну возрастающее пружинящее усилие, которое радиотелефон воспринимает как приближение к полностью убранному положению. После того, как выпуклость освободит гибкий элемент 80, усилие на антенне уменьшается, давая знать пользователю, что постигнуто полностью убранное положение. Гибкий элемент 80 продолжает оказывать усилие на участок связи при полностью убранном положении антенны и тем самым фиксирует первый участок связи на жестком элементе 82.

Кроме того, жесткий элемент 82 имеет загнутый вверх конец 88, который отклоняет конец трубки 52 при ее вставлении в заземляющий вывод 38 при сборке. Загнутый вверх конец 88, прижимаясь к вставленному концу трубки 52, фиксирует его на месте. Поэтому не требуется отдельное крепежное средство для фиксации конца трубки, что обеспечивает экономию пространства на монтажной плате и облегчает сборку.

На фиг. 8 и 9 показаны частичные поперечные сечения монтажной платы, фидерного вывода и частей антенного блока, изображенного на фиг. 3 и 4, соответственно для выдвинутого или убранного положения антенны. Эти чертежи помимо прочего иллюстрируют выполненный за одно целое фидерный контакт и переключатель, который может быть использован в качестве переключателя 32, изображенного на фиг. 2.

На монтажной плате 24 выполнена контактная площадка 84, которая является одной частью переключателя. Контактная площадка может быть электрически связана, например, с согласующей схемой 30 или конкретно с L₁.

Фидерный вывод 36 закреплен на монтажной плате 24 и может включать элемент, перемещающийся с учетом расположения антенны, например гибкий рычаг 86, действующий как лепестковая пружина. Гибкий рычаг 86 и крылья 74 могут быть выполнены из одного листа металла с использованием известных методов штамповки. Гибкий рычаг 86 расположен напротив контактной площадки 84 и составляет другую часть переключателя. Гибкий рычаг 86 или фидерный вывод 36 может быть электрически связан, например, с согласующей схемой 30 или конкретно с C.

Гибкий рычаг 86 в состоянии покоя выступает на траекторию движения антенны в выдвинутое и убранное положения. Следовательно, в данном варианте переключатель разомкнут. При этом он расположен под крыльями 74, так что когда антенна находится в убранном положении, переключатель разомкнут. Но возможны и другие конфигурации. Например, если разместить электрический контакт на противоположном конце монтажной платы, где в проиллюстрированном примере находится заземляющий вывод 38, тогда при убранном положении антенны переключатель будет замкнут.

Поскольку гибкий рычаг 86 расположен по ходу движения антенны, линейный излучающий элемент 58 контактирует с гибким рычагом 86 при его движении из убранного положения и прижимает гибкий рычаг 86 к контактной площадке 84. На фиг. 9 гибкий рычаг 86 контактирует с площадкой 84, обеспечивая прямой электрический контакт. Следовательно, когда антенна находится в одном из своих физических положений, гибкий рычаг 86 не имеет электрической связи с площадкой 84 и переключатель разомкнут, а когда антенна находится в своем другом физическом положении, гибкий рычаг 86 электрически связан с площадкой 84 и переключатель замкнут.

Кроме того, гибкий рычаг 86 и кольцо 66 выполнены таким образом, что они находятся в прямом физическом и электрическом контакте при убранном положении антенны. Следовательно, фидерный вывод 36 электрически связан со вторым участком связи.

В дальнейшем будет описан третий возможный вариант выполнения радиотелефона со ссылками на общую электрическую структурную схему, показанную на фиг. 10. При этом использованы те же обозначения на чертежах, чтобы избежать дублирования и описания аналогичных элементов, уже упомянутых и описанных ранее. Ниже будут описаны только существенные отличия третьего варианта от ранее описанных вариантов.

На фиг. 10 конкретно изображен альтернативный вариант выполнения переключателя 32. Переключатель 32 содержит диод 102, электрически включенный между фидерным выводом 36 и радиосхемой 28 и параллельно согласующей схеме 30. Переключатель 32 дополнительно оснащен датчиком 48 со стержнем 46.

Напряжение смещения V_в прикладывается к катоду диода 102 в через резистор 100. Напряжение V_в является отрицательным относительно потенциала земли. Кроме того, между напряжением смещения и радиосхемой 28 и составной антенной 42 соответственно включены разделительные конденсаторы 106 и 108. Катушка индуктивности 104 параллельно подключена к диоду 102 и электрически включена между фидерным выводом 36 и радиосхемой 28. Разделительный конденсатор 107 последовательно соединен с катушкой индуктивности 104 и позволяет подавать на диод 102 потенциал постоянного тока, не пропуская какой-либо постоянный ток через параллельную катушку индуктивности 104.

В данном конкретном варианте кольцо 66 и нижний зажим 70 находятся в прямом физическом и электрическом контакте с проводящим стержнем 46 (см. фиг. 5).

Для лучшего понимания принципа работы предложенного устройства поясним сущность работы переключателя 32, которая заключается в следующем.

При выдвинутом положении антенны фидерный вывод 36 находится в прямом физическом и электрическом контакте с нижним зажимом 70. Разделительные конденсаторы 106, 107, 108 блокируют поступление постоянных токов на радиосхему 28, составную антенну 42 и катушку индуктивности 104. Поскольку между V_в и землей нет полной электрической цепи, напряжение V_в не смещает диод 102 в прямом направлении.

Когда составная антенна 42 перемещается в полностью убранное положение, фидерный вывод 36 входят в прямой физический и электрический контакт с кольцом 66, а заземляющий вывод 38 входит в прямой физический и электрический контакт с нижним зажимом 70. При этом стержень 46 шунтирует заземляющий вывод 38 и фидерный вывод 36, обеспечивая полную электрическую цепь от V_в к земле. Постоянный ток проходит от отрицательного напряжения V_в через заземляющий вывод 38, нижний зажим 70, стержень 46, кольцо 66, фидерный вывод 36, диод 102 и резистор 100. Резистор 100 определяет величину постоянного тока, проходящего через диод 102.

Смещенный в прямом направлении диод образует цепь с низким сопротивлением, которая эффективно шунтирует катушку индуктивности 104, а затем и согласующую схему 30. Таким образом, стержень 46 выполняет функцию датчика, определяющего положение антенны, и вынуждает диод изменять состояние в ответ на обнаруженное положение.

В дальнейшем будет описано влияние радиосигналов на смещение диода и выбор компонентов.

Значения разделительных конденсаторов 106, 107, 108 выбираются таким образом, чтобы эти разделительные конденсаторы по существу обеспечивали на радиочастотах цепи короткого замыкания.

При выдвинутом положении антенны смещенный в прямом направлении диод 102 имеет паразитную емкость на радиочастотах. Для нейтрализации воздействия паразитной емкости на функцию согласования импеданса согласующей схемы 30 индуктивность катушки индуктивности 104 выбирается таким образом, чтобы параллельное соединение с паразитной емкостью обеспечивало цепь с высоким импеденсом по сравнению с цепью, проходящей через согласующую схему 30. Импеданс резистора 100 также выбирается с учетом обеспечения цепи с высоким импедансом по сравнению с цепью, проходящей через согласующую схему 30 на радиочастотах. Если выбирается низкий импеданс на резисторе, для обеспечения высокого относительного импеданса можно использовать последовательную линию индуктивности или передачи.

Прижимные радиосигналы генерируют на фидерном выводе 36 потенциал, имеющий максимальную величину порядка нескольких десятков милливольт. При смещении диода в прямом направлении, когда антенна убирается, такое низкое напряжение принятого сигнала является недостаточным для преодоления смещения, вызванного напряжением V_в.

При формировании радиосигналов для передачи радиосхема 28 генерирует напряжение в диапазоне 30 В от пика к пику. Когда диод смещается в прямом направлении в результате убирания антенны, большой положительный размах сигнала передачи превышает смещение в прямом направлении, прикладываемое к диоду напряжением V_в. Тем не менее, PIN-диод имеет большую емкость для хранения заряда при его смещении, так что если даже прикладывается моментальное смещение в обратном направлении при положительном размахе сигнала передачи, диод продолжает проводить прямой ток в течение короткого времени, но достаточно продолжительного, чтобы сигнал передачи изменил размах на отрицательный и усилил смещение в прямом направлении, обеспечиваемое напряжением V_в.

При выдвижении антенны положительный размах напряжения принимаемого сигнала или отрицательный размах напряжения передаваемого сигнала вынуждает диод 102 проводить в течение нескольких первых циклов, но размах напряжения в противоположном направлении блокируется. Это блокированное напряжение развивает отрицательный потенциал на разделительном конденсаторе 108, который быстро смещает диод 102 в обратном направлении.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения используются следующие параметры: радиочастоты - 900 МГц, конденсатор C - 2 пФ, L₁ - 10 нГ, L₂ - 15 нГ, разделительные конденсаторы - 100 пФ, катушка индуктивности 104 - 33 нГ, резистор 100 - 2 кОм, а диод 102 является PIN-диодом (positive- intrinsic-negative) (положительный-характерно-отрицательный) с паразитной емкостью около 1,2 пФ и сопротивлением при смещении в прямом направлении - около 0,2-0,5 Ом.

Описанный вариант выполнения переключателя обеспечивает преимущества по сравнению с известными антенными переключателями, так как не требует использования дополнительного механического датчика для восприятия положения антенны, используя вместо него антенну для определения ее собственного положения, а механический переключатель заменен простым надежным полупроводниковым диодом.

В дальнейшем будет описан четвертый вариант выполнения радиотелефона со ссылкой на общую электрическую структурную схему, представленную на фиг. 11. На этом чертеже проиллюстрирован конкретный альтернативный вариант переключателя 32. Ниже приводятся только существенные отличия четвертого варианта от описанного выше третьего варианта.

Переключатель 32 содержит не только диод 102 и стержень 46, но также транзистор 116. Исток транзистора 116 подключен к резистору 100, сток к напряжению V_в, а затвор к фидерному в выводу 36 через резистор 112. Разделительный конденсатор 110 включен между резистором 112 и тремя параллельными цепями, образованными катушкой индуктивности 104, диодом 102 и согласующей схемой 30. Другой резистор 114 включен между затвором и напряжением V_в. В этом варианте разделительный конденсатор 108 не требуется.

Когда антенна выдвигается, транзистор 116 выключается и электрическая цепь для прохождения прямого тока от V_в отсутствует. Когда антенна убирается, положительный потенциал возникает на резисторе 114, включая транзистор 116 через электрическую цепь, образованную отрицательным потенциалом V_в, заземляющим выводом 38, стержнем 46, фидерным выводом 36, резистором 112 и резистором 114. Резисторы 112, 114, определяют поток тока через стержень 46.

При включенном транзисторе 116 электрическую цепь образуют отрицательный потенциал V_в, L₁, L₂, диод 102, резистор 100 и транзистор 116. Следовательно, смещенный в прямом направлении диод 102 шунтирует согласующую схему 30 при убранном положении антенны.

Специалистам в данной области будет понятно, что возможны различные модификации и изменения в третьем и четвертом вариантах изобретения и в конструкции переключателя, не выходящие за рамки изобретательского замысла. Например, напряжение V_в может быть положительным относительно заземляющего вывод, а диод 102 смещен в обратном направлении; переключатель может использоваться для изменения других состояний радиотелефона вместо того, чтобы шунтировать согласующую схему; и для прямого контакта с проводящим стержнем в других точках кроме кольца и нижнего зажима можно использовать другие электрические контакты кроме фидерного и заземляющего контактов.

Таким образом, предлагаемое устройство радиосвязи обеспечивает согласованное состояние между радиосхемой и антенной как при выдвинутом положении антенны, так при убранном положении, что достигается при эстетичном дизайне, повышенной надежности и технологичности, благодаря уменьшению количества и сложности компонентов и подвижных механических деталей. Устройство радиосвязи также устойчиво к повреждениям при падении. Согласованные состояния обеспечиваются согласующей схемой, конфигурация которой изменяется под действием переключателя, реагирующего на положение антенны. При этом переключатель может быть выполнен как часть фидерного вывода или радиоантенны.

Изобретение относится к области радиосвязи. Устройство радиосвязи обеспечивает согласованное состояние между радиосхемой и антенным блоком как в выдвинутом, так и в убранном положениях, что обеспечивает эстетичный дизайн, повышенную надежность и технологичность благодаря уменьшению количества и сложности компонентов и подвижных механических деталей. Согласованные состояния обеспечиваются согласующей схемой, которая изменяет конфигурацию под действием переключателя, реагирующего на положение антенны. При этом переключатель может быть выполнен как неотъемлемая часть фидерного вывода, причем фидерный вывод с заземляющим выводом могут фиксировать положение антенны, а заземляющий вывод может удерживать направляющую трубку. Альтернативно переключатель может включать в себя диод и датчик. Датчиком служит стержень антенного блока, который замыкает и размыкает электрическую цепь между фидерным выводом и заземляющим выводом, изменяя состояния диода. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство радиосвязи, содержащее антенну, выполненную с возможностью перемещения в первое и второе положения, отличающееся тем, что содержит диод и источник напряжения, подключенный к диоду, причем замыкание электрической цепи между диодом и источником напряжения осуществляется перемещением антенны между первым и вторым положениями. 2. Устройство радиосвязи по п.1, отличающееся тем, что вторым положением является убранное положение и перемещение в убранное положение замыкает электрическую цепь. 3. Устройство радиосвязи по п.1 или 2, отличающееся тем, что электрическую цепь между диодом и источником напряжения образует антенна. 4. Устройство радиосвязи по п.2 или 3, отличающееся тем, что источник напряжения ориентирован на смещение диода в прямом направлении при замыкании электрической цепи. 5. Устройство радиосвязи по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что источником напряжения служит источник напряжения постоянного тока. 6. Устройство радиосвязи по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что содержит согласующую схему, соединенную параллельно с диодом. 7. Устройство радиосвязи по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что содержит радиосхему, соединенную параллельно с источником напряжения. 8. Устройство радиосвязи по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что антенна является частью антенного блока, имеющего первый контакт и второй контакт, связанные с антенной, причем первый контакт подсоединен к диоду, а источник напряжения подсоединен ко второму контакту, при этом диод и источник напряжения включены последовательно между первым контактом и вторым контактом, первое положение является выдвинутым положением, а второе положение является убранным положением и антенна в убранном положении образует прямой электрический контакт с первым контактом и вторым контактом и замыкает тем самым электрическую цепь между диодом и источником напряжения. 9. Устройство радиосвязи по п.8, отличающееся тем, что содержит транзистор, включенный между источником напряжения и диодом и имеющий затвор, соединенный с первым контактом, причем транзистор подключается антенной в убранном положении.