EP0642189B1 - Antenne pour appareil radio portatif - Google Patents

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EP0642189B1
EP0642189B1 EP19940401711 EP94401711A EP0642189B1 EP 0642189 B1 EP0642189 B1 EP 0642189B1 EP 19940401711 EP19940401711 EP 19940401711 EP 94401711 A EP94401711 A EP 94401711A EP 0642189 B1 EP0642189 B1 EP 0642189B1
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EP
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antenna
conductor
edge
face
board
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EP19940401711
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Jacques Lourdou
Marc Jarreau
Thierry Jacqueminet
Gérard Legeay
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Sagem SA
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Sagem SA
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    • H—ELECTRICITY
    • 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, for example, consider a mobile radio terminal such as the cellular radiotelephony or proximity radiotelephony.
  • the terminal includes a box of limited size in which a microphone and earphone allow user to communicate with a remote contact.
  • a radio transceiver circuit connects the microphone and earpiece to a terminal antenna tuned to transmit and receive frequencies.
  • the antenna of a radiotelephony terminal is often present under shape of a linear conductor connected at one end to the circuit transceiver and which protrudes out of the housing.
  • the antenna can however be retractable to limit the size at rest.
  • This type of antenna has the drawback of significantly increasing the size of the terminal and to require, if this is the case, a maneuver to deploy and fold it back.
  • the present invention aims to provide an antenna for radio apparatus portable, compact, and requiring no maneuver.
  • the invention relates to an antenna for a portable radio device. according to claim 1.
  • the micro-ribbon circuit board has a very limited space requirement, which allows to have the antenna in the operating position and, by example, inside the case of the portable radio device.
  • the antenna 1 shown in Figure 1 is mounted at the end, here upper, of a housing 11 of a mobile radiotelephony terminal and is connected to a radio transceiver circuit 13.
  • the antenna 1 comprises a section, or plate, of micro-ribbon circuit (micro-strip), here of rectangular section, consisting of an insulator 2 and, in border, of a layer, or strip, of a linear conductor in microstrip 3.
  • micro-strip micro-ribbon circuit
  • connection of the conductor 3 with the radio circuit 13 is carried out by metallization 4 joining the edge of the plate carrying the conductor 3 at the opposite fixing edge at the end of the housing 11.
  • the plate extends perpendicular to 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 foot 9 of antenna 1 until an interruption, over a substantially equal distance at a quarter of the operating wavelength of antenna 1.
  • This layer 12 serves as a reflector and increases the efficiency of antenna 1. Beyond of this interruption, the case can be coated with another layer metallic.
  • An insulating coating 10 is also provided, shown in FIG. 1 of fragmentary, covering the housing 11 and which is extended by a massive part 10A forming a radome drowning the antenna 1 and protecting it so mechanically.
  • the plate is shown along the edge of the micro-strip circuit, in front and rear view.
  • the brochure includes 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.
  • Edge 25, for fixing to the housing, carries a conductive layer, not shown, forming a plane of mass, through which a passage is provided for the excitation of the antenna.
  • the plate to fix ideas, can be 45 millimeters long and 20 millimeters wide (antenna height). Its thickness, measured perpendicular to the plane of the figures, can be 15 millimeters.
  • Her tuning frequency can be between 100 MHz and a few GHz, for example.
  • the conductor 3 is printed on the face 21, on a certain thickness of the insert, without reaching the rear face 22, free of all driver.
  • the conductor 3 continues with the link 4 printed along the edge 26 and joining at point A foot 9 located on edge 25, here approximately at mid-length.
  • the conductor 3 is also extended by a connection 5, opposite at connection 4, printed along edge 24.
  • conductor 3-5 has an antenna shape whip folded.
  • the width of the conductor 3, in the plane of the figure, has been chosen large enough to ensure sufficient efficiency for antenna 1.
  • the front face of the plate is quite similar to that of Figure 2, but ends A and B of conductor 3-5 can be connected to ground.
  • the rear face 22 of the wafer carries another conductor 6, arranged to cooperate with conductor 3-5.
  • Conductor 6 extends and widens from one end C excitation, at edge 25, to opposite edge 23.
  • the excitation end receives a radio circuit 13 excitation signal 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 excites at in turn, by capacitive effect, the driver 3-5 which then radiates.
  • FIG. 4 represents a substantially T-shaped antenna conductor, whose ends of the horizontal bar are extended by links the along edges 24 and 26 terminated by ends B and C which can be grounded.
  • Excitement is provided at foot A of the central bar vertical 4T of the T, on the edge 25.
  • the rear face 22 has no driver.
  • the front face 21 is substantially similar to that of the Figure 4, while the rear face 22 is practically similar to that of Figure 3, its conductor 6 can be excited by its end D.
  • FIG. 6 represents a saber type antenna, comprising, on the face before 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 the mass.
  • 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 face rear 22 is free of driver.
  • the front face 21 of the antenna of FIG. 7 is quite similar to that of Figure 6, without the excitation link 7.
  • the rear face 22 carries another conductor, of end C, of a shape fairly similar to those of FIGS. 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" and arranged symmetrically about an axis of symmetry 1A equidistant from the edges 24 and 26.
  • One, 8, of the conductors can be excited by its end B next to the other conductor 8A, the other three ends A, C, D that 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 frequency of agreement.
  • Figure 10 shows a saber type antenna quite similar to that in Figure 6.
  • An outgrowth C of the excitation bond 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 printed conductive pad D from the edge formed by edges 24 and 25.
  • the antenna also of saber type, has substantially the shape of that of the figure 6. It includes, as could all other forms of previously described embodiment, a conductive plate 1C connected to the conductor 3 and extending substantially parallel to edge 23 along from which this conductor 3 extends, perpendicular to the faces 21 and 22.
  • the plate 1C has the effect of increasing the bandwidth of the antenna 1.
  • Provision may be made to remove dielectric material in order to modify the radiation characteristics of the antenna. Provision may also be made massive conductive elements.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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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 boítier 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 boítier. 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 selon la revendication 1.
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 boítier de l'appareil radio portatif.
On peut ainsi exciter l'un des conducteurs par couplage capacitif à partir de l'autre et optimiser les caractéristiques de l'antenne.
Par FUJIMOTO et al. « Small Antennas 1987, Research Studies Press ; pages 116-151, on connaít une antenne à piste mince sur circuit imprimé.
On connaít aussi par US-A-3984838 une antenne, mais qui comporte deux éléments rayonnants.
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 boítier 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 boítier 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 boítier 11. La plaquette s'étend perpendiculairement à l'extrémité transversale du boítier 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 boítier 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 boítier 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 boítier 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 boítier, 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, l'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, l'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'accroítre 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 (5)

  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 une bande conductrice, constituant au moins partiellement ledit conducteur (3), qui s'étend sur une première face (21) de la plaquette et le long d'un premier (23) de ses bords opposé à un second (25) de ses bords, portant un plan de masse et adjacent à ladite première face (21), et un autre conducteur (6) s'étend sur une seconde face (22) de la plaquette, parallèle à ladite première face (21) dudit conducteur (3), pour être excité et exciter par effet capacitif ledit conducteur (3).
  2. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle une liaison conductrice (4, 4T) relie le conducteur (3) audit second bord (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) l'extrémité de la liaison conductrice (4) située sur ledit second bord (25).
  4. Antenne selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle ledit conducteur (3) se prolonge (4) le long d'un troisième (26) des bords de la plaquette.
  5. Antenne selon l'une des revendications 1 à 4, 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.
EP19940401711 1993-09-02 1994-07-26 Antenne pour appareil radio portatif Expired - Lifetime EP0642189B1 (fr)

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FR9310462 1993-09-02

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