[发明专利]用于通过绝缘体同轴耦合天线和用于放大相邻绝缘体的信号的系统和方法

说明书

发明领域

本发明涉及耦合系统和方法，更具体地涉及用于通过绝缘体耦合天线的系统和方法。例如将天线耦合到无线电话机。

背景技术

天线耦合系统和方法被广泛应用于将天线通过绝缘体与接收机耦合。例如，在移动无线电话通信中，无线电话机例如蜂窝无线电话机可以安装在车辆内部。天线可以安装在车辆外部。耦合系统和方法被用于经过如车窗这样的绝缘体将该天线与无线电话机耦合。如在此使用的，术语“无线电话机”包括模拟和数字无线电话机，多模式无线电话机，高功能个人通信系统(PCS)设备，该设备可以包括大显示器、扫描仪、全尺寸键盘等，无线个人数字辅助器(PDA)和其他设备例如装备了无线调制解调器和其它无线电电子设备的个人计算机。

本领域技术人员应当理解，尽管本申请描述移动无线电话机与天线通过车窗耦合，本发明可以应用于任何无线电收发信机并且绝缘体不限于车窗。另外，本发明不必用于移动环境，也可以用于将建筑物外的天线与建筑物内的收发信机通过绝缘体耦合。

利用在窗户任何一侧的电容性平板将高频信号通过窗户电容性耦合是公知的。见Harada的美国专利4621243题目为“用于天线的发射信道耦合器”。该专利也描述了利用环路线圈和螺旋谐振器通过窗户发射高频信号。

多个平版也用于窗户的任何一侧将通过那里的信号进行电容性耦合。例如见Rychlik的美国专利2829367题目“电视导入耦合器”和Larsen等人的美国专利4764773题目“移动天线和穿过玻璃的阻抗匹配馈电系统”。

最后，提供安装在电介质例如车窗表面上的共线辐射器和安置在安装在电介质相反表面上导电外壳内的可调谐耦合电路是公知的。见Hadzoglou的美国专利4839662题目“蜂窝移动通信天线”。

在提供天线耦合系统和方法时，通常希望将天线通过具有低插入损耗的绝缘体与收发信机耦合。例如，在提供低链路余量的卫星无线电话机中，希望通过绝缘体的插入损耗保持在0.5dB或更小。不幸地是，许多常规耦合系统产生2db或更大的插入损耗。另外，许多高性能天线利用两个或几个导体而非单一导体。例如，四线螺旋天线可以利用两个或更多导体。因此，希望通过同轴电缆将射频信号从绝缘体内部耦合到绝缘体外部的同轴电缆上。

高效地将天线与无线电话机收发信机耦合更困难。特别是，在许多无线电话机应用中，无线电话机位于封闭环境内，例如车辆或建筑物。可是，希望包括封闭环境外的天线以便提供足够的链路余量。例如，在涉及移动车辆与通信卫星之间无线电链路的无线电话通信中，通常希望天线在车辆外。也通常希望使射频接收机单元接近天线，以便允许改善接收机天线增益与接收机系统温度的比值。此外，实际上，也希望包括一个接近天线的发射机功率放大器，以克服天线和收发信机之间的发射损耗。

提供邻近车窗外天线的外部电子线路组件或模块是公知的，由此改善车辆内无线电话机的性能。不幸地是，外部电子线路组件会受到环境破坏或故意损坏。其它潜在危险包括可以损坏外部电子线路组件的自动汽车清洗机。

另外，很难将车窗外电子线路组件与车辆内无线电话机耦合。在车窗或车体其它部分打孔是不可容许的。穿过门框布置同轴电缆也是不可容许的。因此，组合了天线和电子线路组件的室外天线单元已经用于运输行业或航海应用(例如INMARSAT-C系统)，但通常不希望用于陆地蜂窝和卫星无线电话通信系统例如铱星、全球星和ACeS系统。

允许无线电话机天线用于封闭环境例如建筑物或车辆中是公知的。尽管该方案对于许多蜂窝无线电话通信是可接受的，但不希望用于具有低链路余量帮助最好工作在无线电话机与通信卫星之间直线上的卫星无线电话通信中。

发明内容

本发明可以提供同轴耦合系统和方法，该系统和方法通过包括第一和第二绝缘体表面的绝缘体，将包括第一内部导体和第一屏蔽导体的第一同轴电缆与包括第二内部导体和第二屏蔽导体的第二同轴电缆耦合。第一中心平板和第一环绕平板适合于安装在第一绝缘体表面上，以便第一环绕平板围绕第一绝缘体表面上的第一中心平板。第一中心平板电连接到第一内部导体，而第一环绕平板电连接到第一屏蔽导体。第二中心平板和第二环绕平板适合于安装在第二绝缘体表面上，以便第二环绕平板围绕第二绝缘体表面上的第二中心平板，第一和第二中心平板相互相邻，它们之间为绝缘体，而第一和第二环绕平板相互相邻，它们之间为绝缘体。第二中心平板电连接到第二内部导体和第二环绕平板电连接到第二屏蔽导体。