EP1032137A1 - Antenne à efficacité de liaison ameliorée - Google Patents
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Definitions
- the quarter-wave support due to the quarter-wave support, the currents induced on the housing by the antenna are almost zero. In fact, the support having a quarter-wavelength length acts as quarter-wave hatch. The indirect radiation induced by the antenna in the user's head, by the intermediary of the case, is therefore also reduced. The invention thus makes it possible to limit the proportion of electromagnetic radiation due to the housing, and which would be lost in the user's head.
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Abstract
L'invention concerne un émetteur récepteur, notamment un téléphone pour réseau mobile, comprenant un boîtier métallique ou blindé (1), un support d'antenne (2) monté sur le boîtier par une extrémité, et une antenne (6) montée sur l'autre extrémité du support d'antenne, le support d'antenne présentant une longueur physique ou électrique sensiblement égale au quart de la longueur des ondes émises par l'antenne. L'invention permet d'améliorer l'efficacité de la liaison. <IMAGE>
Description
La présente invention concerne le domaine des antennes, et plus
précisément des antennes pour émetteurs récepteurs du genre des téléphones
portables.
Les téléphones portables, destinés à servir de terminal pour des
réseaux mobiles, ou destinés à communiquer avec une borne fixe
comprennent une antenne, fixée sur le boítier du téléphone, et qui permet la
transmission des messages radio vers ou depuis le téléphone portable.
L'utilisation classique se fait avec le téléphone portable à proximité de la
bouche et de l'oreille. La présence de la tête de l'utilisateur intercepte une
partie du rayonnement qui pourrait être utile pour la qualité de la liaison
radio; en outre, le boítier du téléphone, de même que l'antenne, sont
parcourus par des courants, et la proximité du boítier avec la tête fait que ces
courants sont absorbés ou induisent dans leur environnement un rayonnement
qui est perdu pour la liaison radio. Les solutions antérieures proposées
concernent le plus souvent l'antenne, mais ne s'intéressent pas aux courants
qui circulent sur le boítier, et qui peuvent représenter la majorité de l'énergie
perdue inutilement.
La partie de rayonnement électromagnétique absorbée par l'utilisateur
est perdue pour la finalité du radiotéléphone, qui est d'assurer une
transmission radio efficace. Ce rayonnement perdu pour la communication est
dissipé sous forme thermique.
EP-A-0 588 365. décrit un téléphone portable dans lequel le
diagramme d'antenne est essentiellement du côté opposé à la tête de
l'utilisateur. Dans ce document, il est proposé de disposer l'antenne dans une
position sur le boítier aussi éloignée que possible de la tête de l'utilisateur, et
en choisissant l'orientation de l'antenne de sorte à limiter le rayonnement dans
la tête de l'utilisateur. Le boítier peut alors servir d'écran électromagnétique. Il
est aussi proposé de monter l'antenne sur un jambage télescopique qui ne
radie pas, et qui est monté sur le boítier par une articulation. Le jambage peut
contenir un câble coaxial, ou peut lui même former un câble coaxial.
DE-A-195 02 652 propose de disposer l'antenne d'un téléphone
portable à une extrémité d'un support télescopique qui ne radie pas. Il est
aussi proposé de disposer l'antenne à une extrémité d'un support qui ne radie
pas, et qui est monté pivotant sur le côté du boítier à l'extrémité supérieure de
celui-ci. Au repos, le support est parallèle au côté du boítier et le long de
celui-ci, et l'antenne se trouve voisine de l'extrémité inférieure du côté du
boítier. En position d'utilisation, l'utilisateur fait pivoter le support de sorte qu'il
se trouve sensiblement dans le prolongement du boítier.
WO-A-94 21053 propose, dans un téléphone portable, de disposer
l'antenne vers le bas. Pour cela, dans un mode de réalisation, il est proposé
d'utiliser une antenne télescopique qui est dirigée vers le bas, et dont
l'extrémité dépasse du boítier au voisinage du micro, dans la partie inférieure
de celui-ci. Dans un autre mode de réalisation, l'invention propose une
fixation pour adapter la même solution aux boítiers existants, qui présentent
une antenne disposée sur le haut du boítier. Pour cela, il est proposé d'utiliser
un renvoi d'antenne, qui est reliée à la base de l'antenne sur le haut du
boítier, et qui s'étend le long du côté ou du dos du boítier. Le renvoi est blindé
et contient une antenne télescopique dépliable, qui s'étend vers le bas en
position d'utilisation.
JP-A-7022832 propose de prévoir sur une antenne du type F inverse
("reverse F type antenna" en langue anglaise) une antenne microbande quart
d'onde, qui présente une fréquence de résonance légèrement différente de
celle de l'antenne principale, de sorte à permettre un fonctionnement de
l'ensemble sur une bande plus importante, et à limiter les chutes de gain.
Ces différentes solutions de l'art antérieur ne prennent en compte que
le rayonnement électromagnétique de l'antenne, et la distance entre la partie
rayonnante de l'antenne et la tête de l'utilisateur. Elles ne tiennent pas compte
des courants qui peuvent exister sur le boítier lorsqu'il est utilisé, et qui
induisent une mauvaise liaison. Les inventeurs ont constaté que dans les
solutions proposées, l'efficacité ou le rendement de l'antenne augmente du fait
de la diminution de l'affaiblissement provoqué par la tête de l'utilisateur. Cette
augmentation provoque une augmentation corrélative des courants ou des
tensions sur le boítier. Le rayonnement vers la tête de l'utilisateur augmente en
conséquence, notamment lorsque la main de l'utilisateur n'affaiblit pas
suffisamment les courants sur le boítier. Ceci nuit encore à l'efficacité de la
liaison.
L'invention propose une solution à ce problème nouveau de la
radiation indirecte vers la tête de l'utilisateur, par l'intermédiaire du boítier, Elle
permet de prendre en compte la radiation induite indirectement par les
courants sur le boítiers, et non pas seulement celle induite directement par la
partie rayonnante de l'antenne. Elle permet ainsi d'améliorer l'efficacité de la
liaison.
Plus précisément, l'invention propose un émetteur récepteur,
comprenant un boítier, un support d'antenne monté sur le boítier par une
extrémité, et une antenne montée sur l'autre extrémité du support d'antenne, le
support d'antenne présentant une longueur sensiblement égale au quart de la
longueur des ondes émises par l'antenne.
Dans un mode de réalisation, cette longueur est la longueur physique
du support.
Dans un autre mode de réalisation, le support est muni de réactances,
et cette longueur du support correspond du point de vue électrique au quart
de la longueur des ondes émises par l'antenne.
Avantageusement, le support est muni de réactances localisées, et la
longueur du support correspond du point de vue électrique au quart de la
longueur des ondes émises par l'antenne dans au moins deux bandes de
fréquences.
De préférence, le boítier est un boítier métallique ou blindé.
Dans un mode de réalisation, le support d'antenne est disposé
parallèle à un côté du boítier.
Dans un autre mode de réalisation, le boítier présente un haut
parleur, et le support est disposé le long du côté du boítier opposé au haut
parleur.
De préférence, le support est formé d'un câble coaxial.
Avantageusement, l'émetteur récepteur comprend en outre un boítier
externe enveloppant le boítier et le support d'antenne.
Enfin, l'émetteur récepteur constitue de préférence un téléphone pour
réseau mobile.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la
lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention,
donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, qui montrent
- figure 1, une représentation schématique d'un émetteur récepteur selon l'invention,
- figure 2, une représentation schématique d'un émetteur récepteur selon l'invention, avec un boítier externe;
- figures 3 à 6, des vues schématiques en coupe transversale de divers modes de réalisation de l'invention.
Dans la suite de la description, l'invention est décrite dans son
application préférée aux téléphones portables pour réseaux mobiles. Elle
s'applique plus généralement à d'autres types d'émetteurs récepteurs.
L'invention propose, pour limiter les courants transmis par le boítier,
que l'antenne soit disposée sur un support monté sur le boítier, et dont la
longueur est voisine d'un quart de longueur d'onde. Le support quart d'onde
agit comme piège quart d'onde, et limite les courants sur le boítier.
La figure 1 montre une représentation schématique d'un émetteur
récepteur selon l'invention, dans l'exemple un émetteur récepteur pour un
réseau mobile public - autrement dit un téléphone portable. Dans l'exemple
de la figure 1, le téléphone comprend un boítier 1, contenant les circuits de
téléphonie, un haut parleur et un microphone, un clavier, un afficheur, et un
dispositif de réception d'un module d'identification d'abonné, par exemple
sous la forme d'une carte à circuit intégré type carte SIM ou carte micro-SIM.
En d'autres termes, le boítier comprend les éléments fonctionnels classiques
d'un téléphone portable, à l'exception de l'antenne. Le boítier est
avantageusement métallique ou blindé, de sorte à limiter le rayonnement
électromagnétique provoqué par les circuits contenus dans le boítier.
Sur le boítier est monté un support d'antenne 2. Dans le mode de
réalisation de la figure, le support d'antenne est fixé sur le côté 3 du boítier,
opposé au haut parleur 4. Le support s'étend le long du boítier et présente
une longueur correspondant sensiblement à un quart de la longueur d'onde
utilisée pour les transmissions radio. Dans le cas du système correspondant à
la norme GSM, les fréquences sont de l'ordre de 900 MHz, ce qui correspond
à une longueur d'onde de 30 cm, et le support présente une longueur
d'environ 7,5 cm. Dans le cas du système répondant à la norme DCS, les
fréquences sont typiquement de l'ordre de 1800 MHz, ce qui correspond à
une longueur d'onde de 15 cm, et le support présente une longueur d'environ
3,75 cm.
Pour un fonctionnement dans les deux systèmes, soit deux bandes de
fréquence à couvrir, on peut aisément assurer la fonction en ajoutant par
exemple des réactances localisées ou semi-localisées; celles-ci permettent
d'assurer électriquement cette fonction de support quart d'onde pour les deux
bandes de fréquence. On peut ainsi, par l'ajout de réactances localisées,
assurer le fonctionnement de l'invention dans plusieurs bandes de fréquence.
De la sorte, la longueur du support peut physiquement correspondre
à un quart de longueur d'onde. Il est aussi possible que la longueur du
support corresponde sur le plan électrique à un quart de longueur d'onde, du
fait de la présence des réactances. Dans un cas comme dans l'autre, la
fonction de piège quart d'onde est assurée.
Le support peut par exemple être constitué d'une section de câble
coaxial, l'enveloppe extérieure du câble étant avantageusement
électriquement reliée au boítier métallique.
A l'extrémité du support 2 quart d'onde est montée une antenne 6.
Celle-ci est reliée au boítier par l'intermédiaire du câble coaxial qui forme le
support d'antenne.
On pourrait aussi prévoir que le support d'antenne comprend une
enveloppe rigide, dans laquelle est disposé un câble coaxial ou d'un autre
type, reliant l'antenne aux circuits contenus dans le boítier.
Le fonctionnement de l'émetteur récepteur de la figure 1 est le suivant.
En utilisation, le téléphone est tenu avec le haut parleur au voisinage de
l'oreille. Dans cette position, l'antenne est aussi loin que possible de la tête de
l'utilisateur, de sorte à limiter le rayonnement électromagnétique direct de la
partie rayonnante 6 de l'antenne vers la tête de l'utilisateur. En effet, le
rayonnement est limité du fait de la distance et aussi de l'angle solide restreint
que représente alors la tête de l'utilisateur par rapport à l'antenne.
En outre, du fait du support quart d'onde, les courants induits sur le
boítier par l'antenne sont quasiment nuls. De fait, le support présentant une
longueur d'un quart de longueur d'onde agit comme trappe quart d'onde. Le
rayonnement indirect induit par l'antenne dans la tête de l'utilisateur, par
l'intermédiaire du boítier, est donc aussi réduit. L'invention permet ainsi de
limiter la proportion de rayonnement électromagnétique due au boítier, et qui
serait perdue dans la tête de l'utilisateur.
Si la main de l'utilisateur recouvre à la fois le support d'antenne et le
boítier - ce qui est généralement le cas - elle provoque une modification de
l'impédance du piège quart d'onde. Selon la manière dont la main est
positionnée, elle amortit plus ou moins l'effet de piège des courants, mais les
courants qui ne sont plus absorbés sont absorbés du fait de la présence de la
main, et ne vont pas produire de rayonnement vers la tête. Cette absorption
des courants par la main induit une perte d'efficacité partielle, mais cette
contribution de la main n'est pas plus importante que dans le cas des
antennes classiques qui ne mettraient pas en oeuvre l'invention, et notamment
des antennes de type quart d'onde.
La figure 2 montre une représentation schématique d'un émetteur
récepteur de l'invention, avec un boítier externe isolant 7. Dans le mode de
réalisation de la figure 2, le téléphone est identique à celui de la figure 1, à
ceci près qu'il comprend un boítier externe isolant, qui enveloppe le boítier
métallique de la figure 1, le support quart d'onde et le cas échéant l'antenne.
Ce boítier externe est typiquement un boítier en plastique, qui assure l'intégrité
mécanique du boítier interne, du support quart d'onde et de l'antenne.
Les figures 3 à 6 montrent des vues schématiques en coupe de divers
modes de réalisation de l'invention, dans un plan médian de l'émetteur
récepteur, perpendiculairement au plan du support.
La figure 3 montre le cas d'un support d'antenne coaxial. On
reconnaít sur la figure 3 le boítier interne 1, le support d'antenne 3, et le
boítier externe 7. Comme le montre la figure, le boítier interne présente en
coupe une section rectangulaire, et le support d'antenne est disposé adjacent
à une largeur du rectangle. Le boítier externe enveloppe le boítier interne et le
support d'antenne.
Les figures 4 à 6 montrent des variantes du cas où le support
d'antenne est constitué d'une ligne ruban formée de deux conducteurs. Dans
tous les cas, le boítier interne présente comme à la figure 3 une section
rectangulaire, et le support d'antenne est adjacent à la largeur du rectangle.
A la figure 4 est représenté un mode de réalisation dans lequel l'un
des deux conducteurs de la ligne ruban épouse le contour local du boítier
externe, et entoure partiellement le deuxième conducteur.
A la figure 5 est représenté un mode de réalisation dans lequel le
conducteur externe présente en section une forme de quart de cercle, disposé
contre le boítier externe.
A la figure 6 est représenté un mode de réalisation dans lequel la
ligne ruban constituant le support quart d'onde est formée de deux
conducteurs plans.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et
modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de
nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. Le support quart d'onde
dans les modes de réalisation de l'invention est parallèle au boítier du
téléphone, et disposé sur le côté de celui-ci, le plus loin possible de la tête de
l'utilisateur. Le support pourrait aussi être disposé sur l'arrière du boítier. Dans
les exemples des figures, l'antenne se trouve sur la partie supérieure du
téléphone. Elle pourrait aussi se trouver sur la partie inférieure de celui-ci.
Claims (10)
- Un émetteur récepteur, comprenant un boítier (1), un support d'antenne (2) monté sur le boítier par une extrémité, et une antenne (6) montée sur l'autre extrémité du support d'antenne, le support d'antenne présentant une longueur sensiblement égale au quart de la longueur des ondes émises par l'antenne.
- L'émetteur récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dite longueur est la longueur physique du support.
- L'émetteur récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support est muni de réactances, et en ce que la dite longueur du support correspond du point de vue électrique au quart de la longueur des ondes émises par l'antenne.
- L'émetteur récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support est muni de réactances localisées, et en ce que la dite longueur du support correspond du point de vue électrique au quart de la longueur des ondes émises par l'antenne dans au moins deux bandes de fréquences.
- L'émetteur récepteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le boítier est un boítier métallique ou blindé.
- L'émetteur récepteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support d'antenne est disposé parallèle à un côté du boítier.
- L'émetteur récepteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le boítier (1) présente un haut parleur (4), et en ce que le support est disposé le long du côté (3) du boítier opposé au haut parleur.
- L'émetteur récepteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le support est formé d'un câble coaxial.
- L'émetteur récepteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un boítier externe enveloppant le boítier et le support d'antenne.
- L'émetteur récepteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il constitue un téléphone pour réseau mobile.
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