EP0642189A1 - Antenne pour appareil radio portatif - Google Patents

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EP0642189A1
EP0642189A1 EP94401711A EP94401711A EP0642189A1 EP 0642189 A1 EP0642189 A1 EP 0642189A1 EP 94401711 A EP94401711 A EP 94401711A EP 94401711 A EP94401711 A EP 94401711A EP 0642189 A1 EP0642189 A1 EP 0642189A1
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EP
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conductor
antenna
edge
antenna according
face
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Jacques Lourdou
Marc Jarreau
Thierry Jacqueminet
Gérard Legeay
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Sagem SA
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SAT (SOCIETE ANONYME DE TELECOMMUNICATIONS) SA
Societe Anonyme de Telecommunications SAT
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • a portable radio device with limited range, it is possible, for example, to consider a mobile radiotelephone terminal such as cellular radiotelephony or proximity radiotelephony.
  • the terminal comprises a box of limited size in which a microphone and an earpiece allow the user to communicate with a remote interlocutor.
  • a radio transceiver circuit connects the microphone and the earpiece to a terminal antenna tuned to the transmit and receive frequencies.
  • the antenna of a radiotelephony terminal is often in the form of a linear conductor connected, at one end, to the transceiver circuit and which projects out of the housing.
  • the antenna can however be retractable to limit its size at rest.
  • This type of antenna has the drawback of substantially increasing the size of the terminal and of requiring, if this is the case, an operation to deploy and fold it back.
  • the present invention aims to provide an antenna for portable radio apparatus, of small size, and requiring no operation.
  • the invention relates to an antenna for portable radio device, comprising a linear conductor arranged to be connected to a radio circuit, characterized in that it comprises a micro-ribbon circuit board carrying, along a edge, a conductive strip constituting, at least partially, the conductor.
  • the micro-ribbon circuit board has a very limited size, which makes it possible to have the antenna in the operating position and, for example, inside the casing of the portable radio device.
  • a conductive link connects the conductor to an opposite edge of the wafer and connection means are provided for connect the end of the conductive link located on the opposite edge to the radio circuit.
  • the conductor extends over one face of the wafer and another conductor is provided which extends in a plane parallel to that of the face considered to cooperate with said conductor.
  • the antenna 1 shown in FIG. 1 is mounted at the end, here upper, of a housing 11 of a mobile radiotelephony terminal and is connected to a radio transmitter-receiver circuit 13.
  • the antenna 1 comprises a section, or plate, of micro-strip circuit (micro-strip), here of rectangular section, consisting of an insulator 2 and, at the edge, of a layer, or strip, of a conductor linear in micro-ribbon 3.
  • micro-strip here of rectangular section, consisting of an insulator 2 and, at the edge, of a layer, or strip, of a conductor linear in micro-ribbon 3.
  • connection of the conductor 3 with the radio circuit 13 is effected by a metallization 4 joining the edge of the plate carrying the conductor 3 to the opposite fixing edge at the end of the housing 11.
  • the plate extends perpendicularly at the transverse end of the housing 11.
  • a connection pad 9, or foot of the antenna 1, allows, by a wire, to connect between the free end of the link 4 to the radio circuit 13.
  • the housing 11 is internally coated with a metallic layer 12 forming a mass and extending, from the base 9 of the antenna 1 to an interruption, over a distance substantially equal to a quarter of the length d operating wave of the antenna 1.
  • This layer 12 serves as a reflector and increases the efficiency of the antenna 1.
  • the housing can be coated with another metallic layer.
  • An insulating coating 10 is also provided, shown in FIG. 1 in a fragmentary manner, covering the housing 11 and which is extended by a solid part 10A forming a radome embedding the antenna 1 and thus protecting it mechanically.
  • the wafer is shown along the edge of the micro-strip circuit, in front view and in rear view.
  • the plate has a front face 21, a rear face 22, here parallel to the front face 21, and two pairs of opposite edges 23, 25 and 24, 26.
  • the edge 25, for attachment to the housing, carries a conductive layer, not shown, forming a ground plane, through which is formed a passage for excitation of the antenna.
  • the plate to fix ideas, can be 45 millimeters long and 20 millimeters wide (height of the antenna). Its thickness, measured perpendicular to the plane of the figures, can be 15 millimeters. Its tuning frequency can be between 100 MHz and a few GHz, for example.
  • the conductor 3 is printed on the face 21, over a certain thickness of the wafer, without reaching the rear face 22, free of any conductor.
  • connection 4 printed along the edge 26 and joining at point A the foot 9 located on the edge 25, here approximately mid-length.
  • the conductor 3 is also extended by a connection 5, opposite the connection 4, printed along the edge 24.
  • conductor 3-5 has a folded whip antenna shape.
  • the width of the conductor 3, in the plane of the figure, has been chosen to be large enough to ensure sufficient efficiency for the antenna 1.
  • the front face of the wafer is quite similar to that of Figure 2, but the ends A and B of the conductor 3-5 can be connected to ground.
  • the rear face 22 of the plate carries another conductor 6, arranged to cooperate with the conductor 3-5.
  • the conductor 6 extends by widening from an excitation end C, at the edge 25, to the opposite edge 23.
  • the excitation end receives an excitation signal from the radio circuit 13 if it transmits, or excites this radio circuit 13 if it is in reception.
  • the conductor 6 When the conductor 6 is excited at C, it in turn excites, by capacitive effect, the conductor 3-5 which then radiates.
  • FIG. 4 represents a substantially T-shaped antenna conductor, the ends of the horizontal bar of which are extended by links along the edges 24 and 26 terminated by ends B and C which can be earthed.
  • the excitation is provided at the foot A of the vertical central bar 4T of the T, on the edge 25.
  • the rear face 22 has no conductor.
  • the front face 21 is substantially similar to that of FIG. 4, while the rear face 22 is practically similar to that of FIG. 3, its conductor 6 being able to be excited by its end D.
  • FIG. 6 represents a saber type antenna, comprising, on the front face 21, conductors along the edges 23, 26 and, partially, 24.
  • the ends B and C of the conductors on these edges can be connected to ground.
  • An excitation link 7 connects one end A, on the edge 25, to, substantially, the junction of the conductors on the edges 23 and 26.
  • the rear face 22 is free of conductor.
  • the front face 21 of the antenna of FIG. 7 is quite similar to that of FIG. 6, without the excitation link 7.
  • the rear face 22 carries another conductor, of end C, of form fairly similar to those Figures 3 and 5.
  • the front face 21 shown in FIG. 8 comprises two conductors 8, 8A coupled, forming a dipole, in the form of adjacent "n" s and arranged symmetrically with respect to an axis of symmetry 1A equidistant from the edges 24 and 26.
  • One, 8 , conductors can be excited by its end B close to the other conductor 8A, the other three ends A, C, D can be grounded.
  • the rear face 22 carries another conductor 8C used to modify the impedance seen by the other two conductors 8, 8A and thus adjust the tuning frequency.
  • FIG. 10 represents a saber type antenna quite similar to that of FIG. 6.
  • a protrusion C of the excitation link close to the excitation end B makes it possible to adapt the antenna, the end A on the edge 26 being grounded.
  • the extension 5 which is capacitively coupled to a conductive pad D printed from the edge formed by the edges 24 and 25.
  • the antenna also of saber type, has substantially the shape of that of FIG. 6. It comprises, as could also all the other embodiments described above, a conductive plate 1C connected to the conductor 3 and extending substantially parallel to the edge 23 along which this conductor 3 extends, perpendicular to the faces 21 and 22. The effect of plate 1C is to increase the bandwidth of antenna 1.
  • Solid conductive elements can also be provided.

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Abstract

L'antenne comporte une plaquette de circuit micro-ruban portant, le long d'un bord (23) une bande conductrice constituant un conducteur linéaire (3) agencé pour être relié à un circuit radio (13) de l'appareil. L'antenne peut ainsi être disposée en position de fonctionnement dans l'appareil. L'invention s'applique bien aux terminaux de radiotéléphonie. <IMAGE>

Description

  • Comme appareil radio portatif, à portée limitée, on peut par exemple considérer un terminal de radiotéléphonie mobile telle que la radiotéléphonie cellulaire ou la radiotéléphonie de proximité.
  • Le terminal comporte un boîtier de taille limitée dans lequel un microphone et un écouteur permettent à l'utilisateur de communiquer avec un interlocuteur distant. Un circuit émetteur-récepteur radio relie le microphone et l'écouteur à une antenne du terminal accordée aux fréquences d'émission et de réception.
  • L'antenne d'un terminal de radiotéléphonie se présente souvent sous forme d'un conducteur linéaire relié, par une extrémité, au circuit émetteur-récepteur et qui fait saillie hors du boîtier. L'antenne peut toutefois être rétractable pour en limiter l'encombrement au repos.
  • Ce type d'antenne présente l'inconvénient d'augmenter sensiblement l'encombrement du terminal et de nécessiter, si tel est le cas, une manoeuvre pour la déployer et la reployer.
  • La présente invention vise à proposer une antenne pour appareil radio portatif, de faible encombrement, et ne nécessitant aucune manoeuvre.
  • A cet effet, l'invention concerne une antenne pour appareil radio portatif, comportant un conducteur linéaire agencé pour être relié à un circuit radio, caractérisée par le fait qu'elle comporte une plaquette de circuit micro-ruban portant, le long d'un bord, une bande conductrice constituant, au moins partiellement, le conducteur.
  • La plaquette de circuit micro-ruban présente un encombrement très limité, ce qui permet de disposer l'antenne en position de fonctionnement et, par exemple, à l'intérieur du boîtier de l'appareil radio portatif.
  • De préférence, une liaison conductrice relie le conducteur à un bord opposé de la plaquette et il est prévu des moyens de raccordement pour relier au circuit radio l'extrémité de la liaison conductrice située sur le bord opposé.
  • Avantageusement, le conducteur s'étend sur une face de la plaquette et il est prévu un autre conducteur s'étendant dans un plan parallèle à celui de la face considérée pour coopérer avec ledit conducteur.
  • On peut ainsi, par exemple, exciter l'un des conducteurs par couplage capacitif à partir de l'autre et optimiser les caractéristiques de l'antenne.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée de l'antenne de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel :
    • la figure 1 représente schématiquement l'antenne de l'invention, montée sur un boîtier de terminal mobile de radiotéléphonie ;
    • les figures 2 à 10 représentent les faces avant et arrière de diverses formes de réalisation de l'antenne de l'invention et
    • la figure 11 représente la face avant et le côté gauche d'une autre forme de réalisation de l'antenne.
  • L'antenne 1 représentée sur la figure 1 est montée à l'extrémité, ici supérieure, d'un boîtier 11 d'un terminal mobile de radiotéléphonie et est raccordée à un circuit émetteur-récepteur radio 13.
  • L'antenne 1 comporte une tranche, ou plaquette, de circuit micro-ruban (micro-strip), ici à section rectangulaire, constituée d'un isolant 2 et, en bordure, d'une couche, ou bande, d'un conducteur linéaire en micro-ruban 3.
  • Dans cet exemple, la liaison du conducteur 3 avec le circuit radio 13 s'effectue par une métallisation 4 joignant le bord de la plaquette portant le conducteur 3 au bord opposé de fixation à l'extrémité du boîtier 11. La plaquette s'étend perpendiculairement à l'extrémité transversale du boîtier 11. Une plage de connexion 9, ou pied de l'antenne 1, permet, par un fil, de relier entre l'extrémité libre de la liaison 4 au circuit radio 13.
  • Dans cet exemple encore, le boîtier 11 est revêtu intérieurement d'une couche métallique 12 formant masse et s'étendant, depuis le pied 9 de l'antenne 1 jusqu'à une interruption, sur une distance sensiblement égale au quart de la longueur d'onde de fonctionnement de l'antenne 1. Cette couche 12 sert de réflecteur et augmente le rendement de l'antenne 1. Au-delà de cette interruption, le boîtier peut être revêtu d'une autre couche métallique.
  • Il est aussi prévu un enrobage isolant 10, représenté sur la figure 1 de façon fragmentaire, recouvrant le boîtier 11 et qui se prolonge par une partie massive 10A formant un radôme noyant l'antenne 1 et la protégeant ainsi mécaniquement.
  • Différentes formes de réalisation de l'antenne de l'invention vont maintenant être décrites.
  • Sur les figures 2 à 11, la plaquette est représentée selon la tranche du circuit micro-strip, en vue avant et en vue arrière. La plaquette comporte une face avant 21, une face arrière 22, ici parallèle à la face avant 21, et deux paires de bords opposés 23, 25 et 24, 26. Le bord 25, de fixation au boîtier, porte une couche conductrice, non représentée, formant plan de masse, à travers laquelle est ménagé un passage pour l'excitation de l'antenne.
  • La plaquette, pour fixer les idées, peut avoir 45 millimètres de long et 20 millimètres de large (hauteur de l'antenne). Son épaisseur, mesurée perpendiculairement au plan des figures, peut être de 15 millimètres. Sa fréquence d'accord peut être comprise entre 100 MHz et quelques GHz, par exemple.
  • Sur la figure 2, le conducteur 3 est imprimé sur la face 21, sur une certaine épaisseur de la plaquette, sans atteindre la face arrière 22, libre de tout conducteur.
  • Le conducteur 3 se poursuit par la liaison 4 imprimée le long du bord 26 et rejoignant au point A le pied 9 situé sur le bord 25, ici approximativement à mi-longueur. Le conducteur 3 se prolonge aussi par une liaison 5, opposée à la liaison 4, imprimée le long du bord 24.
  • Comme le montre la figure 2, le conducteur 3-5 a une forme d'antenne fouet repliée.
  • La largeur du conducteur 3, dans le plan de la figure, a été choisie suffisamment grande pour assurer une efficacité suffisante à l'antenne 1.
  • Sur la figure 3, la face avant de la plaquette est assez semblable à celle de la figure 2, mais les extrémités A et B du conducteur 3-5 peuvent être reliées à la masse. La face arrière 22 de la plaquette porte un autre conducteur 6, disposé pour coopérer avec le conducteur 3-5.
  • Le conducteur 6 s'étend en s'élargissant depuis une extrémité C d'excitation, au niveau du bord 25, jusqu'au bord opposé 23.
  • On comprendra que, pour l'antenne 1, I'extrémité d'excitation reçoit un signal d'excitation du circuit radio 13 s'il émet, ou excite ce circuit radio 13 s'il est en réception. Lorsque le conducteur 6 est excité en C, il excite à son tour, par effet capacitif, le conducteur 3-5 qui rayonne alors.
  • La figure 4 représente un conducteur-antenne sensiblement en forme de T, dont les extrémités de la barre horizontale se prolongent par des liaisons le long des bords 24 et 26 terminées par des extrémités B et C pouvant être mises à la masse. L'excitation est prévue au pied A de la barre centrale verticale 4T du T, sur le bord 25. La face arrière 22 ne comporte aucun conducteur.
  • Sur la figure 5, la face avant 21 est sensiblement semblable à celle de la figure 4, tandis que la face arrière 22 est pratiquement semblable à celle de la figure 3, son conducteur 6 pouvant être excité par son extrémité D.
  • La figure 6 représente une antenne de type sabre, comportant, sur la face avant 21, des conducteurs le long des bords 23, 26 et, partiellement, 24. Les extrémités B et C des conducteurs sur ces bords peuvent être reliées à la masse. Une liaison d'excitation 7 relie une extrémité A, sur le bord 25, à, sensiblement, la jonction des conducteurs sur les bords 23 et 26. La face arrière 22 est libre de conducteur.
  • La face avant 21 de l'antenne de la figure 7 est assez semblable à celle de la figure 6, sans la liaison d'excitation 7. La face arrière 22 porte un autre conducteur, d'extrémité C, de forme assez voisine de ceux des figures 3 et 5.
  • La face avant 21 représentée sur la figure 8 comporte deux conducteurs 8, 8A couplés, formant dipôle, en forme de "n" adjacents et disposés symétriquement par rapport à un axe de symétrie 1A équidistant des bords 24 et 26. L'un, 8, des conducteurs peut être excité par son extrémité B voisine de l'autre conducteur 8A, les trois autres extrémités A, C, D pouvant être mises à la masse.
  • La face arrière 22 porte un autre conducteur 8C servant à modifier l'impédance vue par les deux autres conducteurs 8, 8A et ainsi régler la fréquence d'accord.
  • Sur la figure 9, le conducteur d'extrémités CD de la forme de réalisation de la figure 8 a été reporté sur la face arrière 22, au dos de son emplacement sur la figure 8, et le conducteur 8C a disparu.
  • La figure 10 représente une antenne de type sabre assez semblable à celle de la figure 6. Une excroissance C de la liaison d'excitation voisine de l'extrémité d'excitation B permet d'adapter l'antenne, I'extrémité A sur le bord 26 étant mise à la masse. Le long du bord 24 s'étend le prolongement 5 qui est couplé capacitivement à une plage conductrice D imprimée depuis l'arête formée par les bords 24 et 25.
  • Sur la figure 11, qui représente la plaquette vue de face et de côté gauche, l'antenne, aussi de type sabre, a sensiblement la forme de celle de la figure 6. Elle comporte, comme le pourrait aussi toutes les autres formes de réalisation précédemment décrites, une plaque conductrice 1C reliée au conducteur 3 et s'étendant sensiblement parallèlement au bord 23 le long duquel s'étend ce conducteur 3, perpendiculairement aux faces 21 et 22. La plaque 1C a pour effet d'accroître la bande-passante de l'antenne 1.
  • Il peut être prévu d'enlever du matériau diélectrique afin de modifier les caractéristiques de rayonnement de l'antenne. Il peut aussi être prévu des éléments conducteurs massifs.

Claims (8)

  1. Antenne pour appareil radio portatif, comportant un conducteur linéaire (3) agencé pour être relié à un circuit radio (13), caractérisée par le fait qu'elle comporte une plaquette de circuit micro-ruban portant, le long d'un bord (23), une bande conductrice constituant, au moins partiellement, ledit conducteur (3).
  2. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle une liaison conductrice (4, 4T) relie le conducteur (3) à un bord opposé (25) de la plaquette.
  3. Antenne selon la revendication 2, dans laquelle il est prévu des moyens de raccordement (9) pour relier au circuit radio (13) I'extrémité de la liaison conductrice (4) située sur ledit bord opposé (25).
  4. Antenne selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le conducteur (3) se prolonge (4) le long d'un autre bord (26) de la plaquette.
  5. Antenne selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le conducteur (3) s'étend sur une face (21) de la plaquette et il est prévu un autre conducteur (6) s'étendant dans un plan parallèle à celui de la face (21) dudit conducteur (3) pour coopérer avec ledit conducteur (3).
  6. Antenne selon la revendication 5, dans laquelle ledit autre conducteur (6) s'étend sur une face (22) opposée à ladite face (21).
  7. Antenne selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle une plaque conductrice (1C) est reliée audit conducteur (3) et s'étend sensiblement parallèlement à ce conducteur (3).
  8. Antenne selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle il est prévu une couche conductrice (12) pour constituer un plan réflecteur s'étendant, depuis un pied (9) de l'antenne, sur une distance sensiblement égale au quart de la longueur d'onde de fonctionnement de l'antenne.
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