SE511501C2 - Kompakt antennanordning - Google Patents

Description

lO 20 25 30 35 511 501 möjligen ett utdragbart spröt eller stavantennelement. Det är också eftersträvansvärt att göra hela radiokommunikationsenheten eller mobiltelefonen kompakt genom en sådan åtgärd.

Ett annat syfte är att tillhandahålla en antennanordning som har en låg vikt.

Ytterligare ett annat syfte är att tillhandahålla ett antennelement som har en tillfredställande effektivitet och bandbredd för varje frekvens, trots den lilla volymen för anordningen. Prestanda skall vara minst lika bra som för en konventionell stationär spiralantenn.

Ytterligare ett annat syfte är att tillhandahålla en inbyggd antennanordning vilken kan produceras i stora serier till låga kostnader.

Ytterligare ett annat syfte är att tillhandahålla ett antennelement som också har ett spröt som har en reducerad totallängd (för en given strålande längd).

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Enligt en första aspekt av uppfinningen uppnås huvudsyftet, angivet ovan, för en antennanordning som har egenskaperna uppräknade i bifogade krav l. Alltså, det första och andra strålande elementet är var och en avstämda till en specifik resonansfrekvens och är anordnade på ett kompakt sätt på en stödanordning, vilken är anpassad för att monteras med det första och andra strålande elementet belägna närgränsande till en eller två kanter på jordplansanordningen, så att de är helt omslutna av huset. De två strålande elementen är anordnade att utsträcka sig med deras longitudinella axlar väsentligen parallellt till nämnda en eller två kanter. 10 15 20 25 30 35 511 501 I en föredragen utföringsform där huset är format väsentligen som en utsträckt låda, med antennanordningen belägen i närheten av en änddel, är stödanordningen, tillsammans med det första och andra strålande elementet, dimensionerad så att den sträcker sig tvärs mellan de motstàende längre sidorna av den utsträckta lådan som utgör huset.

Alltså är de första och andra strålande elementen helt inneslutna i huset. Emellertid är det möjligt att kombinera dessa första och andra strålande element med ett tredje strålande element i form av ett spröt eller en stav, vilken är kopplingsbar till en gemensam matningspunkt för de strålande elementen, så att den är elektriskt parallellkopplad med det första och andra strålande elementet. Företrädesvis är staven rörlig mellan en verksam utdragen position, belägen åtminstone delvis utanför huset, och en inskjuten position, belägen väsentligen inuti huset.

De första och andra strålande elementen består företrädesvis av flata meanderformade element, varigenom vikten för antennanordningen kan hållas mycket låg. Det är emellertid också möjligt att använda spiralformade element.

Dessa och andra föredragna egenskaper för uppfinningen är angivna i de beroende kraven 2-19 och kommer att framträda från den detaljerade beskrivningen nedan.

I enlighet med en andra aspekt av uppfinningen uppnås huvudsyftet, angivet ovan, för en antennanordning som har egenskaperna angivna i något av kraven 20-22, d.v.s. med ett stavelement i kombination med åtminstone ett internt strålande element som har multipla böjar.

Denna geometri medger allmänt ett arrangemang där stavelementet och det interna elementet har en relativt liten elektromagnetisk samverkan. 10 15 20 25 30 35 511 501 Uppfinningen berör också en radiokommunikationsenhet som omfattar en antennanordning enligt något av kraven l-22.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att mer utförligt förklaras med hänvisning till de bifogade ritningarna, vilka illustrerar några föredragna utföringsformer.

Fig. l visar schematiskt i en vy i perspektiv från baksidan ett telefonhus med en inre antennanordning enligt uppfinningen där den bakre väggen av telefonhuset har tagits bort för tydlighets skull; Fig. 2 visar i en motsvarande vy i perspektiv ett hus med en modifierad antennanordning som inkluderar ett spröt i en utdragen position; Fig. 3 visar huset i fig. 2 med staven i en inskjuten position; Fig. 4 visar antennanordningen i fig. l, inkluderande en rektangulär jordplansanordning; Fig. 5 visar en modifierad utföringsform av antennanordningen i fig. 4; Fig. 6 visar likaledes schematiskt och i en vy i perspektiv en andra utföringsform av antennanordningen enligt uppfinningen; Fig. 7 visar i en motsvarande vy i perspektiv en tredje utföringsform av antennanordningen; Fig. 8 visar i en motsvarande vy i perspektiv en fjärde utföringsform av antennanordningen; Fig. 9 visar i en motsvarande vy i perspektiv en femte utföringsform av antennanordningen; 10 15 20 25 30 35 511 501 Fig. 10 visar i en motsvarande vy i perspektiv en sjätte utföringsform av antennanordningen; Fig. ll visar i en större vy i perspektiv antennanordningen visad i figurerna l och 4 inkluderande en stödkropp; Fig. 12 visar i en vy i ett plan en plastfoliemedlem med en meanderformad antennanordning liknande den som visas i figurerna l, 4 och ll; Fig. 13 visar ett meanderelement liknande det som visas i figur 7; Fig. 14 och 15 visar schematiskt modifierade utföringsformer av meanderelementet visat i figur 13.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Med hänvisning till figurerna l, 4 och ll visas en första grundläggande utföringsform av antennanordningen enligt uppfinningen, där antennanordningen 1 är anordnad i en änddel av ett utsträckt lådliknande hus 2 tillhörande en bärbar mobiltelefon. Alla delar av telefonen som sådan, inkluderande dess elektroniska kretsar, är utlämnade ur fig. l, t.o.m. den bakre väggen av huset. Naturligtvis är huset 2 normalt konstruerat med avrundade hörn och en allmän form som gör telefonenheten visuellt njutbar och behaglig att hålla i en hand av en användare.

Enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning omfattar antennanordningen l första och andra strålande element la, lb uppburna av en stödanordning 3, vilket i denna utföringsform bildas av en rak barr 3 bestående av en ihålig pressad kropp av plastmaterial, t.ex. polypropen eller teflon, varigenom vikten för antennanordningen kommer att vara låg. Barren 3 sträcker 10 15 20 25 30 35 511 gm sig tvärs mellan de motstående längre sidorna 2a, 2b till huset 2 och kan snäppas fast i den visade positionen.

Antennelementen la och lb består av flata meanderformade element av ett elektriskt ledande material, normalt ett metallmaterial som t.ex. aluminium eller koppar. Fastän meanderelementet är format som ett kontinuerligt meanderelement, finns det två strålande element la och lb som sträcker sig från en gemensam matningspunkt lc i motstående riktningar till respektive fria änder laa, lbb (fig. ll). De två strålande elementen la, lb är avstämda till olika resonansfrekvenser vilket medger drift av antennanordningen i två överlappande eller separata frekvensband, t.ex. 900MHz och l,8GHz. Den gemensamma matningspunkten lc skall kopplas till matningskretsar i telefonen.

Ett bekvämt sätt att montera de meanderformade strålande elementen la, lb på stödkroppen 3 är att använda en plastfolie vilken är fästbar på stödkroppen 3 genom ett vidhäftande medel.

Företrädesvis, som visas i figur l2, är plastfolien försedd med flikdelar längs minst två av dess kanter, företrädesvis längs alla fyra kanter, varigenom flikdelarna kan vikas på sidoväggarna till den pressade stödkroppen 3. Om så önskas, kan en impedansanpassningskrets 5 anordnas på en eller flera av flikdelarna 4a.

Var och en av de meanderstrålande elementen la, lb har en längd som är approximativt Ä/4, där Ä är respektive våglängd för den högfrekventa strålningen, där var och en av de strålande elementen samarbetar med ett jordplan 6, t.ex. i form av ett metallager på ett dielektriskt substrat. Företrädesvis vilket kommer att vara uppenbart från figurerna l och 4 sträcker sig jordplansanordningen 6 över hela ytan av huset 2. Emellertid är det inte strikt nödvändigt att jordplansanordningen sträcker sig hela vägen under antennanordningen l. En sådan modifierad utföringsform visas i fig. 5. 10 15 20 25 30 35 511 501 Enligt ytterligare en aspekt av uppfinningen, vilket illustreras i fig. ll, är en skyddande anordning i form av ett elektriskt resistivt lager 7 monterat på den lägre sidan av stödkroppen 3 för att absorbera den elektromagnetiska strålningen, vilken sänds från de två meanderstrålande elementen la, lb mot en del av huset 2, vilken är utformad för att hållas mot användarens huvud.

Företrädesvis består ett sådant skyddande lager av ett mycket tunt metallager t.ex. av aluminium med en tjocklek i storleksordningen 10-100 nm. I allmänhet skall ett sådant skyddande lager vara beläget mellan en del av huset som är format för att vara i närheten av en kroppsdel av människan å ena sidan och de strålande elementen la, lb å andra sidan.

Utan att det specifikt nämns kan ett sådant skyddande lager anordnas i alla utföringsformer vilka kommer att beskrivas vidare nedan.

Fig. 2 visar en utföringsform vilken är exakt lik den som visas i figur 1, förutom faktumet att ett tredje strålande element i form av ett spröt eller en stav ll har lagts till. Antennstaven ll är kopplad till den gemensamma matningspunkten lc, d.v.s. elektriskt parallellt med de meanderstrålande elementen la och lb. Vilket i sig är känt, är staven ll rörlig mellan en verksam utdragen position, belägen minst delvis utanför huset 2 (vilket visas i fig. 2), och en icke verksam inskjuten position, belägen väsentligen inuti huset 2, vilket visas i fig. 3.

Staven ll leds mekaniskt i en kort hylsmedlem 8.

I en andra utföringsform för antennanordningen, vilken visas i fig. 6, monteras de meanderformade strålande elementen la och lb på en L-formad stödkropp 3', det första meanderstrålande elementet la är inriktat med dess longitudinella axel längs en första kant (den kortare kanten) av den rektangulära jordplansanordningen 6 och det andra meanderstrålande elementet lb är inriktad med dess longitudinella axel närliggande till, 10 15 20 25 30 35 511 501 och parallellt med den närliggande längre kanten av jordplansanordningen 6.

I detta fall är den gemensamma matningspunkten lc belägen relativt nära det övre hörnet av det utsträckta lådliknande huset 2. Alltså kan en utdragbar antennstav ll på ett bekvämt sätt placeras i detta hörnområde, vilket också är uppenbart från figur 6. Fastän det inte visas specifikt, kan antennstaven ll dras in helt i huset genom att matas genom hylsan 8 vid den gemensamma matningspunkten lc.

I en tredje utföringspunkt visad i figur 7, är de två meanderformade strålande elementen la och lb monterade på den övre, kortare ändväggen 2c till huset 2. Elementen la och lb kan antingen monteras direkt på insidan av husets vägg 2c, vilken fungerar som en stödmedlem, med hjälp av ett kretskort eller genom användning av ett mellanliggande plastfolie liknande den som visas i fig. 12, företrädesvis med endast en, två eller tre flikdelar. Även i detta fall har de första och andra strålande elementen la, lb ett meanderlikt monster med multipla svängar längs en respektive longitudinell axel från en gemensam matningspunkt lc. Elementen la, lb sträcker sig med deras respektive longitudinella axlar parallellt med en kortare kant av den rektangulära jordplansanordningen 6, med vilken de strålande elementen samverkar. Även i denna utföringsform kan en inskjutningsbar antennstav ll monteras i en ledningshylsa 8 vid den gemensamma matningspunkten lc. Vilket framgår av fig. 7 i denna tredje utföringsform är meanderelementen la, lb belägna i ett plan vilket är vinkelrätt mot jordplansanordningen 6.

Den exakta konfigurationen av meanderelementen la, lb kan modifieras pà olika sätt, varav några visas i figurerna l3, 14 och 15, alla dessa meanderkonfigurationer är avsedda att monteras på insidan av husväggen 2c visad i fig. 7. I figurerna 10 15 20 25 30 35 - 511 501 13-15, representerar den lilla cirkeln ledningshylsan 8 belägen vid den gemensamma matningspunkten lc.

I en fjärde utföringsform, vilken illustreras i fig. 8, är de meanderformade elementen utbytta mot spiralformade element 2la, 2lb som sträcker sig från en gemensam matningspunkt 2lc mot respektive fria ändar.

I detta fall har den stödjande anordningen formen av en làdmedlem 9 vilken håller de tvà spiralformade elementen 2la och 21b mekaniskt och i vilken dessa element är elektriskt kopplade till den gemensamma matningspunkten, vilken har formen av en nedàtriktad utstående tunga 21c, vilken skall kopplas till matningskretsar (ej visade) belägna ovanför jordplansanordningen 6. På samma sätt som med utföringsformerna som visas i figurerna 1-5 och figur 7 sträcker sig de longitudinella axlarna av de spiralformade elementen 2la, 21b parallellt med den kortare kanten av den rektangulära jordplansanordningen 6. Det finns också en valfri indragbar antennstav ll ledd i en hylsa inuti elementhållaren 9.

I en femte utföringsform, visad i fig. 9, finns också två spiralformade strålande element 2la, 2lb som stöds av en hållningslàda 9, där skillnaden med figur 8 att jordplansanordningen 6 inte sträcker sig hela vägen till ändväggen 2c i huset. Alltså är den longitudinella axeln för de spiralformade elementen 2la, 2lb belägna väsentligen i samma plan som jordplansanordningen 6. Det finns också en stavantenn 11, vilken visas i dess inskjutna position.

Slutligen illustrerar figur 10 en sjätte utföringsform av antennanordningen, vilken inkluderar två spiralformade element 2la, 21b belägna ovanför jordplansanordningen 6. Här är det första spiralformade elementet 21a inriktat med dess longitudinella axel parallellt till den kortare kanten av jordplansanordningen 6, medan det andra spiralformade elementet 10 20 25 30 35 511 501 10 2lb är inriktat med dess longitudinella axel parallellt till den längre kanten av jordplansanordningen 6.

De två spiralformade elementen 2la, 2lb är säkert hållna av ett stödjande lådelement 9 i det närliggande inre hörnet av huset 2, en inskjutbar stav ll är också stödd av lådelementet 9.

I utföringsformen med spiralformade element 2la, 2lb, visade i fig. 8-10, är en tunn dielektrisk hylsa företrädesvis anordnad runt varje spiralformad spole för att tillhandahålla en ökad mekanisk stabilitet. Anpassningskretsar kan anordnas på kretskortet som bär jordplansanordningen 6.

I alla illustrerade utföringsformer tillhandahåller meander- eller de spiralformade elementen ett strålningsmönster i väsentligen alla riktningar.

Vidare, och viktigast, möjliggör den specifika positionen och inriktningen av de dubbla strålande elementen la, lb respektive Zla, 2lb ett mycket kompakt arrangemang av huvudantennanordningen helt inuti telefonhuset, speciellt när de strålande elementen stöds av en ihålig plastkropp. Det är också lätt att montera antennanordningen i huset, t.ex. genom en snäppanpassning, och den är därför lämplig för massproduktion till låga kostnader.

Tack vare det skyddande lagret 7 (fig. ll) kan antennanordningen drivas med relativt hög effekt trots att antennanordningen är belägen inuti huset. I vissa utföringsformer t.ex. det som visas i fig. 7 är det skyddande lagret företrädesvis monterat direkt på husväggen, företrädesvis på insidan därav.

Naturligtvis kan antennanordningen omfatta fler än två internt strålande element, vilka sträcker sig från en gemensam matningspunkt, där var och en är avstämd till en specifik resonansfrekvens. lO 511 501 ll Vidare, i enlighet med en andra aspekt av uppfinningen, kan antennanordningen inkluderar endast ett internt strålande element med multipla svängar, t.ex. ett meanderelement som elementet la i fig. 6 eller ett spiralformat element som t.ex. elementet 2la i fig. 10, i kombination med ett stavelement ll som är vinkelrätt till den longitudinella axeln av det interna elementet med multipla svängar.

Närhelst ett stavelement ll används kan det inställas i samma plan som jordplansanordningen 6, eller så kan den arrangeras parallellt ovan eller under jordplansanordningen 6 på ett lämpligt vertikalt avstånd därifrån.

Claims (23)

10 15 20 25 30 35 511 501 12 KRAV

1. Antennanordning för en bärbar radiokommunikationsenhet inkluderande ett hus (2), vari en jordplansanordning (6) som har minst en kant är anordnad, nämnda antennanordning omfattar första och andra strålande element (la, lb) burna av en stödanordning (3), nämnda forsta och andra strålande element är avstämda för olika resonansfrekvenser och sträcker sig, var och en, i ett mönster med multipla svängar längs en longitudinell axel från en gemensam matningspunkt (lc) till en första respektive en andra fri ände (laa, lbb), k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda forsta och andra strålande element (la, lb) är anordnade i ett kompakt arrangemang på nämnda stödanordning (3), vilken är anpassad för att monteras med nämnda första och andra strålande element belägna i närheten av nämnda minst en kant till nämnda jordplansanordning (6) så att den är helt innesluten i nämnda hus (2), var och en av nämnda första och andra strålande element är anpassade för att utsträcka sig med sin longitudinella axel väsentligen parallellt till en associerad kant av nämnda minst en kant.

2. Antennanordning enligt krav l, vari nämnda hus (2) är formad väsentligen som en utsträckt låda med antennanordningen (l) belägen i närheten av en änddel därav och vari nämnda stodanordning (3), tillsammans med nämnda forsta och andra strålande element (la, lb), är dimensionerad for att sträcka sig tvärs mellan motstàende längre sidor (2a, 2b) till den utsträckta lådan som bildar huset (2).

3. Antennanordning enligt krav l eller 2, vari ett tredje strålande element (ll) omfattande en stav är kopplingsbar till nämnda gemensamma matningspunkt (lc) så att den är elektriskt parallellkopplad med nämnda forsta och andra strålande element (la, lb). 10 15 20 25 30 511 501 l3

4. Antennanordning enligt krav 3, vari nämnda stav (ll) är rörlig mellan en verksam utdragen position, belägen minst delvis utanför nämnda hus och en inskjuten position belägen väsentligen inuti nämnda hus.

5. Antennanordning enligt något av kraven 1-4, vari nämnda första och andra strålande element består av flata meanderformade element (la, lb).

6. Antennanordning enligt något av kraven l-4 vari nämnda första och andra strålande element består av spiralformade element (Zla, 2lb).

7. Antennanordning enligt krav 5 eller 6, vari nämnda första och andra strålande element (la, lb; 2la, 2lb) är inriktade i linje med varandra längs en och samma kant till nämnda jordplansanordning (6).

8. Antennanordning enligt krav 5 eller 6, vari nämnda första strålande element (la: 2la) är inriktad parallellt med en första kant av nämnda jordplansanordning (6), medan nämnda andra strålande element (lb: 2lb) är inriktad väsentligen i rät vinkel till nämnda första element och parallellt till en andra angränsande kant av nämnda jordplansanordning (6).

9. Antennanordning enligt krav 5, vari nämnda flata meanderformade element (la, lb) är belägna i ett plan som är väsentligen parallellt till nämnda jordplansanordning.

10. Antennanordning enligt krav 5, vari nämnda flata meanderformade element (la, lb) är belägna i ett plan som är väsentligen vinkelrätt till nämnda jordplansanordning.

11. ll. Antennanordning enligt krav 2 i kombination med krav 9 eller 10, vari nämnda stödmedel är formad som en barr. 10 15 20 25 30 35 511 501 14

12. Antennanordning enligt något av de föregående kraven, vari nämnda supportmedel består av en pressad kropp (3) av plastmaterial.

13. Antennanordning enligt krav 12 vari nämnda pressade kropp är ihålig.

14. Antennanordning enligt krav 4 i kombination med något av kraven 6-13, vari nämnda meanderformade element är monterade på en plastfolie (4) vilken är fastsättbar på nämnda stödanordning (3) med hjälp av ett bindemedel.

15. Antennanordning enligt krav 14, vari nämnda plastfolie (4) inkluderar minst en flikdel (4a) längs minst en av dess kanter.

16. Antennanordning enligt krav 15, vari anpassningskretsar (5) är anordnade på minst en av nämnda flikdelar (4a).

17. Antennanordning enligt något av föregående krav, vari nämnda jordplansanordning (6) är ett elektriskt ledande lager på ett kretskort.

18. Antennanordning enligt något av kraven 1-16, vari nämnda jordplansanordning är ett metallager som fungerar som ett skyddande medel på insidan av nämnda hus.

19. Antennanordning enligt något av de föregående kraven, vari ett elektriskt resistivt lager (7) är anordnat i nämnda hus (2) mellan en del av nämnda hus som är formad att vara belägen i närheten till en kroppsdel på en människa å ena sidan, och nämnda första och andra strålande element å andra sidan, nämnda elektriska resistiva lager fungerar som en skyddande anordning för att absorbera elektromagnetisk strålning, vilken sänds från nämnda första och andra strålande element mot nämnda del av huset. 10 15 20 25 511 501 l5

20. Antennanordning för en bärbar radiokommunikationsenhet omfattande ett hus, i vilket en jordplansanordning (6) som har minst en kant är anordnad, nämnda antennanordning omfattar minst ett strålande element (la; 2la) buren av ett stödanordning (3) och som sträcker sig i ett mönster med multipla svängar längs en longitudinell axel från en matningspunkt (lc) till en fri ände (laa), och ett strålande stavelement (ll) vilken är kopplingsbar till nämnda matningspunkt (lc) så att den är elektriskt parallellkopplad till nämnda minst ett strålande element (la; 2la) med multipla svängar, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda minst ett strålande element (la; 2la) med multipla svängar är beläget i sin helhet i nämnda hus (2) med dess longitudinella axel inriktad parallellt med nämnda ändkant till nämnda jordplansanordning (6), nämnda longitudinella axel är vinkelrät till nämnda stavelement (ll).

21. Antennanordning enligt krav 20, vari nämnda minst ett strålande element med multipla svängar består av ett flat meanderformat element (la).

22. Antennanordning enligt krav 20 vari nämnda minst ett strålande element med multipla svängar består av ett spiralformat element (2la).

23. En radiokommunikationsenhet omfattande en antennanordning definierat i något av föregående krav.