DK200600055U3

DK200600055U3 - Compact dual band antenna and consumption meter

Info

Publication number: DK200600055U3
Application number: DK200600055U
Authority: DK
Inventors: Schou-Pedersen Poul Erik
Original assignee: Kamstrup As
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2006-06-09
Also published as: DK200600055U1

Description

DK 2006 00055 U3 KOMPAKT DUAL BAND-ANTENNE Frembringelsens områdeDK 2006 00055 U3 COMPACT DUAL BAND ANTENNA The area of production

Den foreliggende frembringelse angår dual band-antenner. Frembringelsen angår nærmere bestemt afbalancerede dual band-microstrip- eller dual band-patch-antenner. Frembringelsen angår desuden en forbrugsmåler med et organ til trådløs transmission af en målt, forbrugt kvantitet.The present invention relates to dual band antennas. Specifically, the production relates to balanced dual band microstrip or dual band patch antennas. The production further relates to a consumption meter with a means for wireless transmission of a measured, consumed quantity.

Frembringelsens baggrundThe background of the creation

Trådløs aflæsning af forbrugsmålere, fx vand-, varme- eller elektricitetsmålere placeret i et hus hos en forbruger, har en række fordele. Antenner der er indrettet til at arbejde i det normale frekvensinterval til dette formål, 400-1000 MHz, er imidlertid som oftest voluminøse og sårbare over for mekaniske påvirkninger. Desuden er effektiviteten af sådanne antenner normalt meget afhængig af deres position i forhold til andre objekter, fx tilstedeværelsen af fx en murstensvæg eller en metaldør. Dette er afgørende eftersom transmissionseffekten i et sådant trådløst aflæsningssystem ofte er meget begrænset, fx en transmissionseffekt på 25 mW eller mindre. Derfor er sådanne antenner af flere årsager ikke velegnede til montering på fx en væg i en forbrugers hus.Wireless reading of consumption meters, such as water, heat or electricity meters located in a consumer's home, has a number of advantages. However, antennas designed to operate in the normal frequency range for this purpose, 400-1000 MHz, are usually bulky and vulnerable to mechanical stresses. In addition, the efficiency of such antennas is usually highly dependent on their position relative to other objects, for example the presence of, for example, a brick wall or a metal door. This is crucial since the transmission power of such a wireless readout system is often very limited, for example, a transmission power of 25 mW or less. Therefore, for several reasons such antennas are not suitable for mounting on, for example, a wall in a consumer's house.

Mange kompakte microstrip- eller patch-antenner er kendt inden for mobilkommunikation. Sådanne antenner er imidlertid indrettet til at passe til meget forskellige mål, og de er derfor ikke egnede til de ovenfor nævnte anvendelser.Many compact microstrip or patch antennas are known in the field of mobile communications. However, such antennas are adapted to suit very different dimensions and are therefore not suitable for the above-mentioned applications.

Kort beskrivelse af frembringelsenBrief description of the production

Det kan anses som værende et formål med den foreliggende frembringelse at tilvejebringe en kompakt og robust antenne som er indrettet til frekvensintervallet 400-1000 MHz. Antennen må være indrettet til at have en høj effektivitet I forskellige monteringsmiljøer.It can be considered an object of the present invention to provide a compact and robust antenna adapted to the frequency range of 400-1000 MHz. The antenna must be designed to have a high efficiency in different mounting environments.

Ovennævnte formål nås ved i et første aspekt at tilvejebringe en afbalanceret dual bandantenne omfattende - i det mindste én sti af elektrisk ledende materiale anbragt på en overflade af et i det væsentlige plant og elektrisk ikke-ledende substrat, og - et i det væsentlige plant første element af elektrisk ledende materiale, hvor det i det væsentlige plane substrat og det i det væsentlige plane første element er rettet ind efter og anbragt i det væsentlige parallelt med hinanden, idet et ikke-ledende andet element er anbragt mellem det i det væsentlige plane substrat og det i det væsentlige plane første element.The above object is achieved by providing, in a first aspect, a balanced dual band antenna comprising - at least one path of electrically conductive material disposed on a surface of a substantially planar and electrically nonconductive substrate, and - a substantially planar first element of electrically conductive material, wherein the substantially planar substrate and the substantially planar first element are aligned and arranged substantially parallel to one another, a non-conductive second element being disposed between the substantially planar substrate and the substantially planar first element.

2 DK 2006 00055 U32 DK 2006 00055 U3

Det ikke-ledende andet element kan udgøre en del af det ikke-ledende substrat. Stien hvoraf der er mindst én, af elektrisk ledende materiale kan være anbragt således at der dannes en dual band-dipolantenne.The non-conductive second element may form part of the non-conductive substrate. The path, of which there is at least one, of electrically conductive material may be arranged so as to form a dual band dipole antenna.

Stien hvoraf der er mindst én, af elektrisk ledende materiale kan, sammen med det i det væsentlige plane første element, danne første og anden resonatorer. Den første resonator kan have en resonans ved 1/2 bølgelængde inden for frekvensintervallet 400-500 MHz, og den anden resonator kan have en resonans ved 3/4 bølgelængde inden for frekvensintervallet 800-1000 MHz.The path, of which there is at least one, of electrically conductive material, together with the substantially planar first element, can form first and second resonators. The first resonator may have a resonance at 1/2 wavelength within the frequency range 400-500 MHz and the second resonator may have a resonance at 3/4 wavelength within the frequency range 800-1000 MHz.

En ekstra elektrisk forbindelse med stien hvoraf der er mindst én, af elektrisk ledende materiale kan være anbragt på overfladen af det i det væsentlige plane substrat. Den ekstra elektriske forbindelse kan være ført gennem et hul i det i det væsentlige plane substrat.An additional electrical connection to the path, of which there is at least one, of electrically conductive material may be disposed on the surface of the substantially planar substrate. The additional electrical connection may be passed through a hole in the substantially planar substrate.

En afstand mellem det i det væsentlige plane første element og det i det væsentlige plane substrat er fortrinsvis inden for intervallet 1-50 mm.A distance between the substantially planar first element and the substantially planar substrate is preferably within the range of 1-50 mm.

Det i det væsentlige plane substrat udgøres fortrinsvis af en enkeltsidet printplade (PCB -printed Circuit board), og stien hvoraf der er mindst én, af elektrisk ledende materiale udgøres af en kobbersti. Det i det væsentlige plane første element kan være en metalplade, fx en plade af rustfrit stål. Det i det væsentlige plane første element kan være i det væsentlige cirkelformet.The substantially planar substrate is preferably a single-sided printed circuit board (PCB) and the path of which there is at least one electrically conductive material is a copper path. The substantially planar first element may be a metal plate, e.g., a stainless steel plate. The substantially planar first element may be substantially circular.

Antennen omfatter endvidere fortrinsvis et hus der er beregnet til at rumme i det mindste det i det væsentlige plane og elektrisk ikke-ledende substrat. Huset kan omfatte et elektrisk ikke-ledende dække og et elektrisk ledende låg til at dække en åbning i det ikke-ledende dække. Låget til at dække åbningen i det ikke-ledende dække kan udgøres af det i det væsentlige plane første element. Huset kan omfatte et organ til sikring af en på forhånd bestemt afstand mellem det i det væsentlige plane substrat og det i det væsentlige plane første element. Organet til sikring af den på forhånd bestemte afstand kan være monolitisk integreret med dækket. Dækket kan være lavet af plastmaterialer, PVC eller gummi.The antenna further preferably comprises a housing intended to accommodate at least the substantially planar and electrically nonconductive substrate. The housing may comprise an electrically non-conductive cover and an electrically conductive cover to cover an opening in the non-conductive cover. The lid for covering the opening in the non-conductive cover may be constituted by the substantially planar first element. The housing may comprise a means for securing a predetermined distance between the substantially planar substrate and the substantially planar first element. The means for securing the predetermined distance may be monolithically integrated with the tire. The tire can be made of plastic, PVC or rubber.

Ifølge et andet aspekt tilvejebringer frembringelsen en forbrugsmåler til måling af en kvantitetsværdi svarende til en forbrugt kvantitet og transmission af kvantiteten trådløst til en tilknyttet modtager, idet forbrugsmåleren omfatter: - et organ til måling af kvantitetsværdien, og 3 DK 2006 00055 U3 - et organ til transmission af den milte kvantitetsværdi til den tilknyttede modtager, hvor organet til transmission af den milte kvantitetsværdi omfatter en afbalanceret dual band-antenne ifølge det første aspekt.According to another aspect, the generation provides a consumption meter for measuring a quantity value corresponding to a consumed quantity and transmitting the quantity wirelessly to an associated recipient, the consumption meter comprising: - a body for measuring the quantity value, and a body for measuring the quantity value. transmitting the mild quantity value to the associated receiver, the means for transmitting the mild quantity value comprising a balanced dual band antenna according to the first aspect.

Den afbalancerede dual band-antenne kan være placeret eksternt i forhold til organet til måling af kvantitetsværdien. Forbrugsmåleren omfatter fortrinsvis et organ til modtagelse af et trådløst signal fra den tilknyttede transmitter under anvendelse af den afbalancerede duai band-antenne.The balanced dual band antenna may be located externally relative to the means for measuring the quantity value. The consumption meter preferably comprises a means for receiving a wireless signal from the associated transmitter using the balanced dual band antenna.

Forbrugsmåleren kan være indrettet til at måle en mængde vand, varme, elektricitet eller gas.The consumption meter may be arranged to measure a quantity of water, heat, electricity or gas.

Dual band-egenskaberne af den afbalancerede dual band-antenne kan udnyttes til fre-kvensdiversitetstransmission eller -modtagelse af trådløse signaler.The dual band characteristics of the balanced dual band antenna can be utilized for frequency diversity transmission or reception of wireless signals.

Kort beskrivelse af tegningen I det følgende beskrives frembringelsen i detaljer under henvisning til den medfølgende tegning hvorpå figur 1 viser en tværsnitstegning af en foretrukket antenneindretningsudførelsesform, figur 2 viser en opstilling af microstrip-delen af en foretrukket antenne, figur 3 viser en eksploderet gengivelse af en foretrukken udførelsesform, figur 4 viser en tværsnitstegning af et beskyttelsesdække med et organ til montering af microstrip-delen og grundplandelen af antennen, figur 5 viser en foretrukket form af antenne monteret i forskellige positioner på ydre overflader af et hus, og figur 6 viser en antenne med et dække som har en foretrukket form.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is described in detail below with reference to the accompanying drawing, in which: Figure 1 shows a cross-sectional drawing of a preferred antenna device embodiment; Figure 2 shows an array of the microstrip portion of a preferred antenna; Figure 4 shows a cross-sectional drawing of a protective cover with a means for mounting the microstrip portion and the base portion of the antenna; Figure 5 shows a preferred form of antenna mounted in different positions on outer surfaces of a housing; and Figure 6 shows an antenna. with a cover having a preferred shape.

Selvom frembringelsen kan modificeres på forskellige måde og have alternative former, er der som eksempel vist specifikke udførelsesformer på tegningen, og disse vil blive beskrevet nærmere i nærværende beskrivelse og krav. Det er imidlertid klart at det ikke er hensigten at frembringelsen begrænses til de beskrevne udførelsesformer. Frembringelsen 4 DK 2006 00055 U3 skal derimod omfatte alle modifikationer, ækvivalenter og alternativer som falder inden for frembringelsens omfang som det er defineret i det vedhæftede krav.Although the production can be modified in various ways and have alternative forms, specific embodiments of the drawings are shown by way of example and these will be described in greater detail in the present specification and claims. However, it is clear that the production is not intended to be limited to the embodiments described. The Generation 4, on the other hand, must include all modifications, equivalents and alternatives which fall within the scope of the Generation as defined in the attached claim.

Detaljeret beskrivelse af frembringelsen I det følgende vil antennen ifølge den foreliggende frembringelse blive beskrevet i forbindelse med en foretrukket anvendelse, nemlig forbundet med en tilknyttet forbrugsmåler som er indrettet til trådløs aflæsning afen forsyningsleverandør. Fra en central station kan leverandøren kontakte hver enkelt forbrugers måler og anmode om en målt værdi. For at opnå den bedst mulige udstråling kan antennen være anbragt på en ydre overflade af forbrugerens hus.DETAILED DESCRIPTION OF THE PRODUCT In the following, the antenna according to the present invention will be described in connection with a preferred use, namely connected to an associated consumption meter which is adapted for wireless reading by a supply provider. From a central station, the supplier can contact each consumer's meter and request a measured value. To obtain the best possible radiation, the antenna may be located on an outer surface of the consumer's housing.

Fig. 1 viser en dual band-antenneindretning ifølge den foreliggende frembringelse. En microstrip-del af antennen udgøres af et plant printplade(PCB)-substrat 1 med stier 2 af elektrisk ledende materiale derpå. Hvis det foretrækkes, kan substratet 1 være lavet af andre dielektriske materialer. Stierne 2 danner antennens udstrålende elementer, og disse stier 2 kan være dannet af metal, fx kobber, aluminium, messing eller sølv. Stierne 2 kan endvidere have et lag af beskyttende materiale, fx et laklag. Substratet 1 er anbragt ved en afstand d i forhold til en plan metalplade 3 som udgør en grundplandel af antennen. Metalpladen 3 fungerer som et afskærmningselement for at afskærme antennen fra et objekt hvorpå den er monteret. Metalpladen strækker sig i det mindste lige så langt som et område der dækkes af stierne 2. Den plane PCB som fortrinsvis udgør microstrip-delen af antennen, er anbragt parallelt med metalpladen som udgør grundplandelen af antennen. Stierne 2 er fortrinsvis placeret på en øvre overflade af substratet 1, medens en nedre overflade af substratet 1 har front mod metalpladen 3. Metalpladen kan være lavet af metaller, såsom jern, rustfrit stål, aluminium etc. Et mellemrum dannet mellem en nedre overflade af substratet i og en overflade af metalpladen 3 fyldes fortrinsvis med atmosfærisk luft. Hvis det foretrækkes, kan mellemrummet fyldes med andre dielektrika.FIG. 1 shows a dual band antenna device according to the present invention. A microstrip portion of the antenna is constituted by a flat circuit board (PCB) substrate 1 with paths 2 of electrically conductive material thereon. If preferred, the substrate 1 may be made of other dielectric materials. The paths 2 form the radiating elements of the antenna, and these paths 2 may be formed of metal, for example copper, aluminum, brass or silver. The paths 2 may further have a layer of protective material, for example a lacquer layer. The substrate 1 is located at a distance d with respect to a flat metal plate 3 which forms a ground plane of the antenna. The metal plate 3 acts as a shielding element to shield the antenna from an object on which it is mounted. The metal plate extends at least as far as an area covered by the paths 2. The planar PCB, which preferably constitutes the microstrip portion of the antenna, is arranged parallel to the metal plate which constitutes the base portion of the antenna. The paths 2 are preferably located on an upper surface of the substrate 1, while a lower surface of the substrate 1 faces the metal plate 3. The metal plate may be made of metals such as iron, stainless steel, aluminum, etc. A gap formed between a lower surface of the substrate and a surface of the metal plate 3 are preferably filled with atmospheric air. If preferred, the gap can be filled with other dielectrics.

Den i fig. 1 viste antenne er eksternt forbundet via et koaksialt kabel 4 gennem et hul i metalpladen 3. Elektriske ledere i kablet 4 er forbundet med stierne 2 via en konnektor 5 som er fastgjort på substratet 1 for at muliggøre et mekanisk stabilt design der er modstandsdygtigt over for skade ved antennens tilslutning, en skade som kan forårsage funktionsfejl i antennen. De elektriske ledere i kablet 4 er forbundet med stierne 2 ved lodning, svejsning eller ved hjælp af elektrisk ledende klæbemidler.The FIG. 1 antenna is connected externally via a coaxial cable 4 through a hole in the metal plate 3. Electrical conductors in the cable 4 are connected to the paths 2 via a connector 5 attached to the substrate 1 to enable a mechanically stable design resistant to damage to the antenna connection, an injury that can cause malfunction of the antenna. The electrical conductors in the cable 4 are connected to the paths 2 by soldering, welding or by means of electrically conductive adhesives.

Et dække 6 af et elektrisk ikke-ledende materiale er vist hvilket dække beskytter interne dele af antennen. Dækket 6 udgør hele den eksterne overflade af antenne når den er monteret med metalpladen 3 mod en flad overflade. Herved kan en ekstern del af anten- 5 DK 2006 00055 U3 nen gøres robust over for forskellige mekaniske påvirkninger hvilket resulterer i et pålideligt design som i høj grad er modstandsdygtigt overfor funktionsfejl og har en lav risiko for mekanisk nedbrud og dermed lav risiko for dyre reparationer. Dækket 6 kan være fremstillet af forskellige ikke-ledende materialer, fx forskellige plastmaterialer eller gummi.A cover 6 of an electrically non-conductive material is shown which covers the internal parts of the antenna. The deck 6 constitutes the entire external surface of the antenna when mounted with the metal plate 3 against a flat surface. In this way, an external part of the antenna can be made robust against various mechanical stresses, resulting in a reliable design that is highly resistant to malfunction and has a low risk of mechanical breakdown and thus a low risk of expensive repairs. . The tire 6 may be made of various non-conductive materials, for example various plastic materials or rubber.

Figur 2 viser en foretrukket opstilling af microstrip-delen af antennen, dvs. opstilling af elektrisk ledende stier 10 på en overflade af et substrat 15. Substratet kan i princippet være af en hvilken som helst form, fx rektangulær, cirkulær eller kvadratisk. En første 11 del af stien er dedikeret til et første frekvensbånd medens en anden del 12 er dedikeret til et andet frekvensbånd. Kontaktpunkt 13 er loddet sammen med en indre leder i et koaksi-alt forbindelseskabel 4, og kontaktpunkt 14 er sammenloddet med en afskærmningsleder i det koaksiale forbindelseskabel 4. Længden af stierne 11, 12 dikteres af de ønskede frekvenser. De to stier 11, 12 er hver især foldet således at den nødvendige stilængde tilvejebringes samtidig med at der kun optages et begrænset område af substratet 15 hvilket muliggør et kompakt design af antennen som sådan.Figure 2 shows a preferred arrangement of the microstrip portion of the antenna, i.e. positioning of electrically conductive paths 10 on a surface of a substrate 15. The substrate can in principle be of any shape, for example rectangular, circular or square. A first 11 portion of the path is dedicated to a first frequency band while a second portion 12 is dedicated to a second frequency band. Contact point 13 is soldered together with an inner conductor in a coaxial connection cable 4, and contact point 14 is soldered with a shielding conductor in the coaxial connection cable 4. The length of the paths 11, 12 is dictated by the desired frequencies. The two paths 11, 12 are each folded so that the required length of length is provided while accommodating only a limited area of the substrate 15 which allows a compact design of the antenna as such.

Antennen ifølge frembringelsen vil have en resonans ved 1/2 bølgelængde ved en første frekvens og en resonans ved 3/4 bølgelængde ved en anden frekvens. Antennen har et snævert frekvenspasbånd. Hermed dæmpes uønskede signaler effektivt hvilket tillader at en modtager/transmitter-del af en tilknyttet forbrugsmåler er meget enkel og ikke behøver at indeholde komplicerede filtre. Det detaljerede design af microstrip-delen, fx tilpasning af designet til forskellige frekvenser, er en iterativ proces med effektivitet (gain) og båndbredde som vigtige parametre.The antenna of the generation will have a resonance at 1/2 wavelength at a first frequency and a resonance at 3/4 wavelength at a second frequency. The antenna has a narrow frequency pass band. This effectively attenuates unwanted signals, allowing a receiver / transmitter portion of an associated consumption meter to be very simple and does not need to contain complicated filters. The detailed design of the microstrip part, such as adapting the design to different frequencies, is an iterative process of gain and bandwidth as important parameters.

På grund af tilstedeværelsen af metalpladen som danner et grundplan, har en antenne ifølge frembringelsen et udstrålingsmønster som generelt ikke påvirkes af dens monteringsposition, heller ikke i positioner hvor antennen er tættere på en uelastisk overflade end 1/4 bølgelængde. Dette sikrer en høj effektivitet uanset strukturen af en monteringsoverflade eller afstanden dertil.Due to the presence of the metal plate forming a ground plane, an antenna according to the invention has a radiation pattern which is generally not affected by its mounting position, even in positions where the antenna is closer to an inelastic surface than 1/4 wavelength. This ensures a high efficiency regardless of the structure of a mounting surface or the distance thereof.

Den i figur 2 viste udførelsesform er designet til et første bånd på 444 MHz, dvs. ISM-bån-det, og et andet bånd på 910 MHz, dvs. GSM-båndet. Alternative former af elektrisk ledende stier kan vælges hvorved antennen kan indstilles til forskellige frekvensbånd. Ved anvendelse sammen med en tilknyttet forbrugsmåler kan det foretrækkes at designe antennen til en første lavere frekvens som er tilknyttet et lokalt trådløst netværk understøttet af en forsyningsudbyder, medens en anden højere frekvens tillader antennen at transmit-tere/modtage via GSM-netværket. Det samme antennedesign kan masseproduceres til anvendelse af forbrugere inden for et dækningsområde af den lokale leverandørs trådløse netværk, medens fjernt placerede forbrugere kan få deres forbrugsmålere aflæst med 6 DK 2006 00055 U3 samme type antenne men via GSM-netværket. En anden udføretsesform kan indstilles til et lavere frekvensbånd på 434 MHz og et højere frekvensbånd på 868 MHz. Dua! bandegenskaben kan for en hvilken som helst udførelsesform udnyttes til frekvensdiversitets-formål.The embodiment shown in Figure 2 is designed for a first band of 444 MHz, ie. The ISM band, and another 910 MHz band, ie. GSM band. Alternative forms of electrically conductive paths can be selected whereby the antenna can be tuned to different frequency bands. When used in conjunction with an associated consumption meter, it may be preferable to design the antenna for a first lower frequency associated with a local wireless network supported by a supply provider, while a second higher frequency allows the antenna to transmit / receive through the GSM network. The same antenna design can be mass-produced for use by consumers within a coverage area of the local provider's wireless network, while remote consumers can have their consumption meters read with the same type of antenna but via the GSM network. Another embodiment can be set to a lower frequency band of 434 MHz and a higher frequency band of 868 MHz. Dua! The band property can be exploited for any variety of purposes for any embodiment.

Som følge af ovennævnte kan en enkelt type antenne ifølge frembringelsen installeres hos alle forbrugere som er koblet på leverandørens forsyningsnet. Forbrugere inden for et dækningsområde af leverandørens trådløse net kan anvende dette net, medens forbrugere uden for dækningen af dette net kan få deres måler aflæst via GSM-nettet. Dette eliminerer behovet for dyre målinger på stedet hos hver forbruger til bestemmelse af om leverandørens net kan anvendes, eller om der skal installeres en GSM-antenne i stedet for. Det kan imidlertid foretrækkes at fremstille forbrugsmålere med udskiftelige transmit-ter/modtager-moduler. Hvis senere udførte tests viser at leverandørens net er utilstrækkeligt til at nå en forbruger, er det kun nødvendigt at udskifte transmitter/modtager-modulet i måleren hos denne forbruger med et GSM-modul, men der er ikke behov for at skifte antennen når den først er installeret. På denne måde er det muligt at tilpasse en individuel forbrugers system med minimale installationsomkostninger.As a result of the above, a single type of antenna according to the production can be installed with all consumers connected to the supplier's supply network. Consumers within a coverage area of the provider's wireless network can use this network, while consumers outside the coverage of this network can have their meter read via the GSM network. This eliminates the need for costly on-site measurements by each consumer to determine whether the provider's network can be used or whether a GSM antenna should be installed instead. However, it may be preferable to produce consumption meters with interchangeable transmitter / receiver modules. If later tests show that the provider's network is insufficient to reach a consumer, it is only necessary to replace the transmitter / receiver module in the meter of that consumer with a GSM module, but there is no need to change the antenna once it is installed. In this way, it is possible to customize an individual consumer's system with minimal installation costs.

Figur 3 viser en eksploderet version af en foretrukket udførelsesform som er beregnet til frekvensbåndene 444 MHz og 910 MHz (GSM). Et dække 26 af antennen har en generelt rund form og en diameter på 12 cm. Højden af dækket er ca. 2,5 cm.Figure 3 shows an exploded version of a preferred embodiment intended for the 444 MHz and 910 MHz (GSM) frequency bands. A cover 26 of the antenna has a generally round shape and a diameter of 12 cm. The height of the tire is approx. 2.5 cm.

I den i figur 3 viste udførelsesform er dækket 26 sprøjtestøbt i et plastmateriale, og det har på sin inderside forskellige fremspring til fastgørelse af en microstrip-del 21 og en grundplandel 23 når antennen samles. Microstrip-delen 21 udgøres af en generelt plan og rektangulær PCB. Grundplandelen 23 udgøres af en plan metalplade som generelt er rund således at den passer til dækket 26's runde form. Grundplandelen 23 har et hul i dens midte for at tillade tilslutning af microstrip-delen 21. To afstandsstykker 27 tjener til at fastgøre microstrip-deien 21 og grundplandelen 23 ved en på forhånd bestemt afstand. Desuden tjener afstandsstykkerne 27, sammen med fremspring på indersiden af dækket 26, til at holde microstrip-delen 21 og grundplandelen 23 i det væsentlige parallelle med hinanden.In the embodiment shown in Figure 3, the tire 26 is injection molded in a plastic material and has on its inside various projections for attaching a microstrip part 21 and a ground plane 23 when the antenna is assembled. The microstrip portion 21 is a generally planar and rectangular PCB. The base member 23 is formed of a flat metal plate which is generally round to fit the round shape of the tire 26. The base member 23 has a hole in its center to allow connection of the microstrip member 21. Two spacers 27 serve to secure the microstrip member 21 and the base member 23 at a predetermined distance. In addition, the spacers 27, together with projections on the inside of the tire 26, serve to hold the microstrip portion 21 and the base plate 23 substantially parallel to each other.

Den i figur 3 viste udførelsesform er særligt velegnet til montering på en flad overflade, fx en væg eller en forbrugsmålerdør. Antennens metalplade vil så blive monteret tæt ved den flade overflade, og hvis det foretrækkes, vil metalpladen være udstyret med et organ til fastgørelse af antennen på den flade overflade for at muliggøre hurtig og pålidelig installation af antennen.The embodiment shown in Figure 3 is particularly suitable for mounting on a flat surface, for example a wall or a consumption meter door. The metal plate of the antenna will then be mounted close to the flat surface and, if preferred, the metal plate will be provided with a means for attaching the antenna to the flat surface to enable rapid and reliable installation of the antenna.

7 DK 2006 00055 U37 DK 2006 00055 U3

Figur 4 viser en tværsnitstegning af en alternativ udførelsesform af et dække med indbyggede fastgørelsesorganer 41, 42. For så vidt angår billig masseproduktion, er den i figur 2 viste afstand d kritisk for at opnå en præcis indstilling af antennens resonansfrekvenser. I figur 4 har dækket afstandsstykker 41 ti! fastgørelse af microstrip-delen af antennen og afstandsstykker 42 til fastgørelse af grundplandelen af antennen. Dækket er monolitisk sprøjtestøbt i et plastmateriale. Et monolitisk sprøjtestøbt dække kan tilvejebringe meget præcise fastgørelsesorganer til sikring af at afstanden d mellem microstrip-delen og grundplanet er præcis - også i billige produktionsserier uden behov for manuelle justeringer. Antennen kan således fremstilles med meget få komponenter og er derfor velegnet til masseproduktion med lave omkostninger. Microstrip-delen og grundplandelen kan være fastgjort til dækkets fastgørelsesorgan ved hjælp af skruer, klæbemidler eller ved sammensmeltning. Fastgørelsesorganerne kan også omfatte tapper til klikorganer til fastlåsning af microstrip-delen og grundplanet i deres position når de er placeret og monteret.Figure 4 shows a cross-sectional drawing of an alternate embodiment of a cover with built-in fasteners 41, 42. In the case of low-cost mass production, the distance d shown in Figure 2 is critical to obtain an accurate tuning of the resonant frequencies of the antenna. In Figure 4, the spacers have covered 41 ti! attaching the microstrip portion of the antenna and spacers 42 for attaching the base portion of the antenna. The tire is monolithic injection molded in a plastic material. A monolithic injection molded cover can provide very precise fasteners to ensure that the distance d between the microstrip part and the ground plane is accurate - even in cheap production series without the need for manual adjustments. The antenna can thus be manufactured with very few components and is therefore suitable for low cost mass production. The microstrip member and the base member may be attached to the tire fastener by means of screws, adhesives or by fusion. The fasteners may also include tabs for snap means for locking the microstrip portion and the ground plane into position when positioned and mounted.

Figur 5 viser et udvalg af positioner som kan anvendes for en antenne i forbindelse med en ydre overflade af en forbrugers hus 100. Eftersom transmissions- og modtagelses-perfor-mance for en antenne ifølge frembringelsen generelt ikke påvirkes af den overflade hvorpå den er monteret, kan antennen være placeret i mange forskellige eksterne positioner på forbrugerens bolig. Antennen kan monteres på en hvilken som helst type materiale, fx mursten, beton, træ eller metal.Figure 5 shows a selection of positions that can be used for an antenna in connection with an outer surface of a consumer's housing 100. Since the transmission and reception performance of an antenna according to the invention is generally not affected by the surface on which it is mounted, the antenna can be located in many different external positions on the consumer's home. The antenna can be mounted on any type of material, such as brick, concrete, wood or metal.

I figur 5 er en antenne 101 placeret på en vertikal overflade, nemlig på en væg af huset 100. Hvis antennen 101 skal forbindes med en indendørs målerindretning, kan denne position være foretrukket da der kan være ført forbindelseskabel gennem et hul i væggen lige bag ved antennen hvorved kabelføringen er usynlig. Et kabelføringshul i metalpladen 3 i antennen er fortrinsvis rettet ind efter et hul i væggen hvorved montering tæt ved overfladen af væggen muliggøres uden at der er behov for bøje kablet. I figur 5 er en antenne 102 monteret på en horisontal overflade, nemlig under et udhæng af huset 100’s tag.In Fig. 5, an antenna 101 is located on a vertical surface, namely on a wall of housing 100. If antenna 101 is to be connected to an indoor measuring device, this position may be preferred as a connecting cable may be passed through a hole in the wall just behind the antenna whereby the wiring is invisible. A cable guide hole in the metal plate 3 of the antenna is preferably aligned with a hole in the wall, thereby enabling mounting close to the surface of the wall without the need for bending the cable. In Figure 5, an antenna 102 is mounted on a horizontal surface, namely under an overhang of the roof 100's roof.

En antenne 103 er placeret på en forbrugsmålerdør til en eksternt tilgængelig forbrugsmåler, idet en sådan dør ofte er lavet af metal. Antennen 103's position kan være foretrukket eftersom kun et kort kabel er nødvendigt til forbindelse af antennen 103 med forbrugsmåleren. Kablet kan føres gennem et hul i målerdøren.An antenna 103 is located on a consumption meter door for an externally available consumption meter, such a door often being made of metal. The position of the antenna 103 may be preferred since only a short cable is required to connect the antenna 103 to the consumption meter. The cable can be passed through a hole in the meter door.

Nederst på figur 5 ses et tværsnit af en antenne 104 som er monteret på en flad overflade 110, fx en murstensvæg i et hus, et træbræt i et hegn eller en metaldør til en forbrugsmåler. Antennen 104's dække kan have forskellige former. Det er imidlertid klart at en generelt glat form uden skarpe kanter vil tilvejebringe det mekanisk mest robuste design. Desuden foretrækkes det at antennen 104 har en form som muliggør at dækket kan pla- 8 DK 2006 00055 U3 æres tæt ved den overflade 110 hvorpå antennen 104 er monteret. Hvis det foretrækkes, kan dækket være udstyret med en forsegling for at tilvejebringe en vandtæt montering på overfladen 104.At the bottom of Figure 5 is a cross-section of an antenna 104 mounted on a flat surface 110, for example a brick wall in a house, a wooden board in a fence or a metal door for a consumption meter. The cover of the antenna 104 may take different forms. However, it is clear that a generally smooth shape without sharp edges will provide the mechanically most robust design. In addition, it is preferred that the antenna 104 has a shape that allows the tire to be honed close to the surface 110 on which the antenna 104 is mounted. If preferred, the tire may be provided with a seal to provide a waterproof mount on the surface 104.

5 I foretrukne udførelsesformer har antennen et beskedent udseende som er muligt fordi det generelle design af de transmitterende/modtagende dele af antennen er meget kompakt. Dækkedelen, dvs. den visuelle del af antennen, har fortrinsvis en glat form og generelt glat overflade. Formen af dækkedelen er fortrinsvis rund og flad hvorved antennen generelt bliver upåvirkelig over for mekaniske påvirkninger som kan forekomme ved et 10 uheld/tilfælde, fx hvis en fodbold eller en stige rammer antennen. Dækket kan være lavet af et materiale med en foretrukket farve, eller dækket kan males således at det får en foretrukket farve. Farven kan vælges således at passer til den overflade hvorpå antennen er monteret hvorved antennen bliver mindre synlig og derfor mere acceptabel til montering synlige steder på boliger.In preferred embodiments, the antenna has a modest appearance which is possible because the general design of the transmitting / receiving portions of the antenna is very compact. The tire section, ie. the visual portion of the antenna, preferably has a smooth shape and generally smooth surface. The shape of the cover portion is preferably round and flat whereby the antenna generally becomes insensitive to mechanical stresses which may occur in the event of an accident / case, for example if a football or ladder hits the antenna. The tire may be made of a material of preferred color or the tire may be painted so as to obtain a preferred color. The color can be chosen to suit the surface on which the antenna is mounted, making the antenna less visible and therefore more acceptable for mounting visible places on homes.

1515

Figur 6 viser tre forskellige perspektiver af en antenne med et dække som har en foretrukket form. Antennen i figur 6 er vist fæstnet til en plade, fx som når den er monteret på metaldøren til en forbrugsmåler.Figure 6 shows three different perspectives of an antenna having a preferred shape. The antenna in Figure 6 is shown attached to a plate, for example, as when mounted on the metal door of a consumption meter.

20 Antennen ifølge frembringelsen kan anvendes forbundet med et tilknyttet forbrugsmålersystem, fx vand-, varme- og el-forbrugsmålere. Designets generelle funktionalitet muliggør imidlertid en lang række andre anvendelser som kan have udbytte af et kompakt og robust design kombineret med et styret udstrålingsmønster i forskellige monteringsmiljøer.The antenna according to the invention can be used connected to an associated consumption meter system, for example water, heat and electricity consumption meters. However, the general functionality of the design enables a wide range of other applications that can benefit from a compact and robust design combined with a controlled radiation pattern in different mounting environments.

9 DK 2006 00055 U39 DK 2006 00055 U3

Brugsmodelkrav 1. Afbalanceret dual band-antenne omfattende - i det mindste én sti af elektrisk ledende materiale anbragt på en overflade af et i det væsentlige plant og elektrisk ikke-ledende substrat, og - et i det væsentlige plant første element af elektrisk ledende materiale, hvor det i det væsentlige plane substrat og det i det væsentlige plane første element er rettet ind efter og anbragt i det væsentlige parallelt med hinanden, idet et ikke-ledende andet element er anbragt mellem det i det væsentlige plane substrat og det i det væsentlige plane første element, hvor én sti af elektrisk ledende materiale, sammen med det i det væsentlige plane første element, udgør en resonator som har en første resonans inden for frekvensintervallet 400-500 MHz og en anden resonans inden for frekvensintervallet 800-1000 MHz.Use balanced requirements 1. A balanced dual band antenna comprising - at least one path of electrically conductive material disposed on a surface of a substantially planar and electrically nonconductive substrate, and - a substantially planar first element of electrically conductive material, wherein the substantially planar substrate and the substantially planar first element are aligned and disposed substantially parallel to one another, a nonconductive second element being disposed between the substantially planar substrate and the substantially planar first element, wherein one path of electrically conductive material, together with the substantially plane first element, constitutes a resonator having a first resonance within the frequency range 400-500 MHz and a second resonance within the frequency range 800-1000 MHz.

2. Afbalanceret dual band-antenne ifølge krav 1 hvor det ikke-ledende andet element udgør en del af det ikke-ledende substrat.Balanced dual band antenna according to claim 1, wherein the non-conductive second element forms part of the non-conductive substrate.

3. Afbalanceret dual band-antenne ifølge krav 1 eller 2 hvor stien hvoraf der er én, af elektrisk ledende materiale er anbragt således at det danner en dual band-dipolantenne.A balanced dual band antenna according to claim 1 or 2, wherein the path of which there is one, is electrically conductive material so as to form a dual band dipole antenna.

4. Afbalanceret dual band-antenne ifølge et hvilket som helst af de foregående krav hvor den første resonans er en resonans ved 1/2 bølgelængde.A balanced dual band antenna according to any one of the preceding claims wherein the first resonance is a resonance at 1/2 wavelength.

5. Afbalanceret dual band-antenne ifølge et hvilket som helst af de foregående krav hvor den anden resonans elektrisk er en resonans ved 3/2 bølgelængde.A balanced dual band antenna according to any one of the preceding claims, wherein the second resonance is electrically a resonance at 3/2 wavelength.

6. Afbalanceret dual band-antenne ifølge et hvilket som helst af de foregående krav hvor stien hvoraf der er én, er foldet således at der tilvejebringes en påkrævet stilængde samtidig med at der kun optages et begrænset område af substratet.A balanced dual band antenna according to any one of the preceding claims, wherein the path of which there is one is folded so as to provide a required still length while accommodating only a limited area of the substrate.

7. Afbalanceret dual band-antenne ifølge krav 6 hvor et kontaktpunkt er placeret ved en central del af substratet som optages af stien hvoraf der er én.The balanced dual band antenna of claim 6 wherein a contact point is located at a central portion of the substrate occupied by the path of which there is one.

8. Afbalanceret dual band-antenne ifølge krav 6 hvor stien hvoraf der er én, omfatter en i det væsentlige N-formet del.The balanced dual band antenna of claim 6, wherein the path of which there is one comprises a substantially N-shaped portion.

10 DK 2006 00055 U3 9. En afbalanceret dual band-antenne ifølge krav 8 hvor stien hvoraf der er én, desuden omfatter en første del som er i det væsentlige parallel med et første ben af den IN-formede del, og en anden del som er i det væsentlige parallel med et andet ben af den N-formede del.A balanced dual band antenna according to claim 8, wherein the path of which there is one further comprises a first portion substantially parallel to a first leg of the IN-shaped portion and a second portion comprising is substantially parallel to another leg of the N-shaped portion.

10. Afbalanceret dual band-antenne ifølge et hvilket som helst af de foregående krav hvor en ekstra elektrisk forbindelse med stien hvoraf der er mindst én, af elektrisk ledende materiale er anbragt på overfladen af det i det væsentlige plane substrat.A balanced dual band antenna according to any one of the preceding claims wherein an additional electrical connection to the path of which there is at least one of electrically conductive material is arranged on the surface of the substantially planar substrate.

11. Afbalanceret dual band-antenne ifølge krav 10 hvor den ekstra elektriske forbindelse er ført gennem et hul i det i det væsentlige plane substrat.A balanced dual band antenna according to claim 10, wherein the additional electrical connection is passed through a hole in the substantially planar substrate.

12. Afbalanceret dual band-antenne ifølge et hvilket som helst af de foregående krav hvor en afstand mellem det i det væsentlige plane første element og det i det væsentlige plane substrat er inden for intervallet 1-50 mm.A balanced dual band antenna according to any one of the preceding claims wherein a distance between the substantially planar first element and the substantially planar substrate is within the range of 1-50 mm.

13. Afbalanceret dual band-antenne ifølge et hvilket som helst af de foregående krav hvor det i det væsentlige plane substrat udgøres af en enkeltsidet PCB, og hvor stien hvoraf der er mindst én, af elektrisk ledende materiale udgøres af en kobbersti.A balanced dual band antenna according to any one of the preceding claims, wherein the substantially planar substrate is constituted by a single-sided PCB and the path of which there is at least one is electrically conductive material is a copper path.

14. Afbalanceret dual band-antenne ifølge et hvilket som helst af de foregående krav hvor det i det væsentlige plane første element er en metalplade, fx en plade af rustfrit stål.A balanced dual band antenna according to any one of the preceding claims, wherein the substantially planar first element is a metal plate, e.g., a stainless steel plate.

15. Afbalanceret dual band-antenne ifølge et hvilket som helst af de foregående krav hvilken afbalanceret dual band-antenne desuden omfatter et hus til at rumme det i det væsentlige plane og elektrisk ikke-ledende substrat.A balanced dual band antenna according to any one of the preceding claims, further comprising a housing for housing the substantially planar and electrically nonconductive substrate.

16. Afbalanceret dual band-antenne ifølge krav 15 hvor huset omfatter et elektrisk ikke-ledende dække og et elektrisk ledende låg til tildækning afen åbning i det ikke-ledende dække.A balanced dual band antenna according to claim 15, wherein the housing comprises an electrically non-conductive cover and an electrically conductive cover for covering an opening in the non-conducting cover.

17. Afbalanceret dual band-antenne ifølge krav 16 hvor låget til tildækning af åbningen i det ikke-ledende dække udgøres af det i det væsentlige plane første element.A balanced dual band antenna according to claim 16 wherein the lid for covering the opening in the non-conductive cover is constituted by the substantially planar first element.

18. Afbalanceret dual band-antenne ifølge et hvilket som helst af kravene 15-17 hvor huset omfatter et organ til sikring af en på forhånd bestemt afstand mellem det i det væsentlige plane substrat og det i det væsentlige plane første element.A balanced dual band antenna according to any one of claims 15-17, wherein the housing comprises a means for securing a predetermined distance between the substantially planar substrate and the substantially planar first element.

11 DK 2006 00055 U3 19. Afbalanceret dual band-antenne ifølge krav 18 hvor organet til sikring af den på forhånd bestemte afstand er monolitisk integreret med dækket.A balanced dual band antenna according to claim 18 wherein the means for securing the predetermined distance is monolithically integrated with the tire.

20. Afbalanceret dual band-antenne ifølge et hvilket som helst af kravene 16-19 hvor dækket er dannet af et materiale valgt fra gruppen bestående af: plastmaterialer, PVC og gummi.A balanced dual band antenna according to any one of claims 16-19 wherein the tire is formed of a material selected from the group consisting of: plastic materials, PVC and rubber.

21. Afbalanceret dual band-antenne ifølge et hvilket som helst af de foregående krav hvor det i væsentlige plane første element er i det væsentlige cirkelformet.A balanced dual band antenna according to any one of the preceding claims wherein the substantially planar first element is substantially circular.

22. Forbrugsmåler til måling af en kvantitetsværdi svarende til en forbrugt kvantitet og transmission af kvantiteten trådløst til en tilknyttet modtager, hvilken forbrugsmåler omfatter: - et organ til måling af kvantitetsværdien, og - et organ tit transmission af den målte kvantitetsværdi til den tilknyttede modtager, hvor organet til transmission af den målte kvantitetsværdi omfatter en afbalanceret dual band-antenne ifølge et hvilket som helst af kravene 1-21.22. A consumption meter for measuring a quantity value corresponding to a consumed quantity and transmitting the quantity wirelessly to an associated recipient, the consumption meter comprising: - a means for measuring the quantity value, and - a means for transmitting the measured quantity value to the associated recipient, wherein the means for transmitting the measured quantity value comprises a balanced dual band antenna according to any one of claims 1-21.

23. Forbrugsmåler ifølge krav 22 hvor den afbalancerede dual band-antenne er anbragt eksternt i forhold til organet til måling af kvantitetsværdien.The consumption meter according to claim 22, wherein the balanced dual band antenna is arranged externally with respect to the means for measuring the quantity value.

24. Forbrugsmåler ifølge et hvilket som helst af kravene 22 eller 23, hvilken forbrugsmåler desuden omfatter et organ til modtagelse af et trådløst signal fra den tilknyttede transmitter under anvendelse af den afbalancerede dual band-antenne.The consumption meter according to any one of claims 22 or 23, further comprising a means for receiving a wireless signal from the associated transmitter using the balanced dual band antenna.

25. Forbrugsmåler ifølge et hvilket som helst af kravene 22-24 hvor forbrugsmåleren er indrettet til at måle en mængde vand.The consumption meter according to any one of claims 22-24, wherein the consumption meter is arranged to measure an amount of water.

26. Forbrugsmåler ifølge et hvilket som helst af kravene 22-24 hvor forbrugsmåleren er indrettet til at måle en mængde varme.The consumption meter according to any one of claims 22-24, wherein the consumption meter is arranged to measure a quantity of heat.

27. Forbrugsmåler ifølge et hvilket som helst af kravene 22-24 hvor forbrugsmåleren er indrettet til at måle en mængde elektricitet.The consumption meter according to any one of claims 22-24, wherein the consumption meter is arranged to measure an amount of electricity.

28. Forbrugsmåler ifølge et hvilket som helst af kravene 22-24 hvor forbrugsmåleren er indrettet til at måle en mængde gas.The consumption meter according to any one of claims 22-24, wherein the consumption meter is arranged to measure a quantity of gas.

DK 2006 00055 U3 12 29. Forbrugsmåler ifølge et hvilket som helst af kravene 22-28 hvor dual band-egenskaberne af den afbalancerede dual band-antenne udnyttes til frekvensdiversitetstransmission eller -modtagelse af trådløse signaler.The consumption meter according to any one of claims 22-28 wherein the dual band characteristics of the balanced dual band antenna are utilized for frequency diversity transmission or reception of wireless signals.

DK 2006 00055 U3 DK 2006 00055 U3DK 2006 00055 U3 DK 2006 00055 U3

Fig. 2 DK 2006 00055 U3FIG. 2 DK 2006 00055 U3

Fig.3 DK 2006 00055 U3Fig.3 DK 2006 00055 U3

Fig.4 DK 2006 00055 U3Fig.4 DK 2006 00055 U3

104 Fig. 5 DK 2006 00055 U3104 FIG. 5 DK 2006 00055 U3

Fig. 6FIG. 6