FI105298B - Menetelmä ja laitteet häiriön vähentämiseksi - Google Patents

Description

105298

Menetelmä ja laitteet häiriön vähentämiseksi - Förfarande och anordningar för reduktion av interferens 5 Esillä oleva keksintö koskee tietokoneen sisään irroitettavasti liitettävän radioviestintälaitteen tietokoneesta vastaanottaman häiriön vähentämistä.

Kannettaviin tietokoneisiin standardoitua PC-liitäntää käyttäen voidaan tietokoneeseen kytkeä erilaisia lisälaitteita. CeBit -97 messuilla esitetty ja nyt 10 markkinoilla oleva Nokia Cellular Card Phone- (CCP) matkaviestinkortti on eräs esimerkki tällaisesta PC- (aiemmin tunnettu nimellä PCMCIA) kortista. Tietokone voidaan matkaviestinkortilla kytkeä yleiseen televerkkoon. Näin sillä voidaan esimerkiksi lukea ja kirjoittaa sähköpostia.

15 Kannettavan tietokoneen sisäinen PC-korttipaikka on radiovastaanottimelle ongelmallinen sijoituspaikka tietokoneen aiheuttamien elektromagneettisten häiriöiden takia. GSM 2 -standardin ETSI TS 101 157 V6.0.0 (1998-01) mukaisen f f; i · matkaviestinkortin on kyettävä vastaanottamaan antennillaan hyvinkin heikkoa radiosignaalia tasolla -102 dBm, kun taas joidenkin kannettavien tietokoneiden on \:.:20 mitattu tuottavan samaan antenniin radiohäiriötä jopa tasolla -80 dBm, eli yli satakertaisella teholla. Tämä radiohäiriö haittaa radioviestien vastaanottamista.

• « ' -'«' Siksi CCP- matkaviestinkortti onkin varustettu myös ulkoisen antennin liitännällä,

• ( I

' johon voidaan kytkeä n. 0,5 m etäisyydelle tietokoneesta kaapelin välityksellä erillinen ulkoinen lisäantenni. Ulkoisen antennin käyttö on kuitenkin • · · *:i:*25 matkaviestinkortin oman antennin käyttöä hankalampaa eikä ulkoista antennia • · · • · · käyttämälläkään voida välttyä kaikilta häiriöiltä, jotka aiheuttavat virheitä • · • · ; “ vastaanotettuihin viesteihin. Virheet hidastavat tiedonsiirtoa, koska kaikki tieto on ··♦ • · *·;·' saatava virheettömänä perille ja epäonnistuneet tietopaketit on siksi toimitettava uudelleen. Puheen siirrossa virheet aiheuttavat siirretyn puheen laadun ” *30 heikkenemistä ja pahimmillaan vastaanotossa täyden mykistymisen virheiden määrän edelleen lisääntyessä.

2 105298 Täyttääkseen elektromagneettista yhteensopivuutta koskevat määräykset kannettavissa tietokoneissa on yleensä niiden nopeita digitaalipiirejä ympäröivä johtava vyöhyke. Tämä on tyypillisesti toteutettu muovirunkoisessa tietokoneessa pinnoittamalla tietokoneen kuori sisäpuoleltaan metallikalvolla tai levyillä, jotka on 5 kytketty sähköisesti toisiinsa ja maadoitettu tietokoneen virtalähteen miinusnapaan. Häiriön vaimentamiseksi muodostettu johtava kuori tunnetaan nimellä Faradayn häkki. Kuori ei aina muodosta ihanteellista Faradayn häkkiä, vaan kaikki reiät ja varsinkin pitkät raot tai huonosti tiivistetyt rajapinnat heikentävät sen kykyä pidättää elektromagneettista säteilyä sisällään. Kuoren 10 sisäpuoliset korkeataajuista radiohäiriötä säteilevät tietokoneen osat aiheuttavat kuoreen indusoituvia häiriövirtoja. Lisäksi virtalähteen miinusnapaan kytkettyjen tietokoneen osien aiheuttamat häiriöt johtuvat kuoreen.

Nykyisissä matkaviestimissä käytetään yleensä noin 800 -1900 MHz 15 radiotaajuuksia. Näiden aallonpituudet ovat vastaavasti noin 0,38 m - 0,16 m. Kannettavan tietokoneen ulkomitat ja siten myös muodostetun Faradayn häkin mitat ovat tyypillisesti samaa suuruusluokkaa mainittujen aallonpituuksien kanssa.

: ;: Tietokoneen kuori säteilee muodostuvan resonanssin vahvistamana ulospäin L”: myös matkaviestinkortin vastaanottamalla taajuudella olevaa häiriötä. Normaalin

V

20 matkaviestimen antenni on kytketty antenniliitäntään, joka puolestaan on kytketty *: ‘ ‘ ·' lähettimen ja vastaanottimen toisistaan erottavaan duplex-suodattimeen tai TX/RX

* a ::: kytkimeen. Tämä on vuorostaan kytketty esivahvistimeen LNA (Low Noise • a ·

a t I

'·' ' Amplifier), joka nostaa antennin vastaanottaman signaalitaajuisen tehon häiriöiden tehon yläpuolelle turvalliselle tasolle. LNA on matkaviestinkortin ensimmäinen * · · 25 komponentti, joka vahvistaa antennin vastaanottamaa radiotaajuista signaalia.

• · * »Il LNA on normaalisti yksipäinen eli sen ensimmäinen sisäänmeno on maadoitettu • · • ** matkaviestinkortin ja tietokoneen muodostaman systeemin kuoreen. Kuoreen • · · • · ’”* johtuneet häiriöt vahvistuvat antennista liitännän toiseen sisäänmenoon saapuvan varsinaisen antennisignaalin kanssa. Lisäksi tietokoneen kotelon ulospäin ‘:”:30 säteilemä radiohäiriö aiheuttaa antenniin indusoituvia häiriövirtoja, jotka nekin johtuvat antenniliitäntään. Näin muodostuu tietokoneen häiriölähteestä lähtevälle häiriövirralle antennin ja LNA:n kautta sulkeutuva virtasilmukka.

3 105298

Yleensä radiovastaanottimissa radiohäiriöt huomioidaan laitteen suunnittelussa siten, että häiriötä eniten aiheuttavat komponentit pyritään sijoittamaan kauas antennista ja antenniliitännästä ja niissä voidaan mitoittaa komponentit 5 vastaanoton kannalta ideaalisella tavalla. Matkaviestinkortti sen sijaan voidaan kytkeä minkä tahansa valmistajan valmistamaan tietokoneeseen. Näiden sähkömagneettista yhteensopivuutta koskevat säännökset ovat kuitenkin matkaviestinkortin käyttöä ajatellen hyvin väljiä, jolloin edellä mainittu satakertainen häiriön voimakkuus verrattuna vastaanotettavaan signaaliin voi 10 aivan hyvin toteutua näistä säännöksistä poikkeamatta. PC-kortiksi valmistettavaa matkaviestinkorttia ja tietokonetta ei suinkaan suunnitella yhdessä. Matkaviestinkorttien valmistajan on suunniteltava tuottamansa matkaviestinkortit mahdollisimman hyvin erilaisten tietokoneiden aiheuttamaa radiohäiriötä sietäväksi.

15

Nyt on keksitty menetelmä ja laite, joilla voidaan vähentää kannettavaan tietokoneeseen liitetyn matkaviestinkortin alttiutta tietokoneen synnyttämille :,; · * sähkömagneettisille häiriöille. Keksinnön mukaisesti matkaviestinkortin antennille I i i ; järjestetään mainitun systeemin kuoresta galvaanisesti erotettu differentiaalinen :: 20 antenniliitäntä. Tietokoneen maan kautta johtuvaa häiriötä poistetaan kytkemällä ' ' antenni joko yksipäiseen antenniliitäntään symmetrointimuuntajalla eli balunilla tai • * 4 '; ]; ‘ vaihtoehtoisesti käyttämällä differentiaalista, systeemin kuoresta galvaanisesti ' ·' ‘ erotettua liitäntää. Keksintö estää tai ainakin vähentää näiden molempien häiriöiden pääsyä antenniliitäntään matkaviestinkortin vastaanottamaan • · · • · · I.I 25 radiosignaaliin häiriöksi.

I I 4 • · • ·

Keksinnön mukaiselle matkaviestinkortiile radioviestien vastaanottamiseksi, joka • · käsittää ..ii’ liitännän mainitun matkaviestinkortin kytkemiseksi elektronisen laitteen * ’ 30 iiitäntäkorttipaikkaan, radiovastaanottimen, antennin, ja 4 105298 maan, on tunnusomaista, että mainitulla radiovastaanottimella differentiaalisyöttö, jolla on ensimmäinen sisäänmeno ja toinen sisäänmeno, mainittu antenni käsittää ensimmäisen antenniosan ja toisen 5 antenniosan radiosignaalin vastaanottamiseksi ensimmäisen ja toisen antenniosan väliseksi sähköiseksi signaaliksi, mainittu ensimmäinen antenniosa on järjestetty toiminnalliseen yhteyteen mainitun ensimmäisen sisäänmenon kanssa ja toinen antenniosa on järjestetty toiminnalliseen yhteyteen mainitun toisen sisäänmenon kanssa.

10

Keksinnön mukaiselle antennille matkaviestinkorttia varten, joka käsittää ' ensimmäisen antenniosan, toisen antenniosan, ensimmäisen signaalinavan ja toisen signaalinavan, on tunnusomaista, että se on järjestetty kytkettäväksi elektroniseen laitteeseen liitettävään 15 matkaviestinkorttiin mainitun matkaviestinkortin antenniksi, se käsittää erotusvälineet, joilla on ensimmäinen puoli ja toinen puoli, ja mainittu ensimmäinen puoli on toiminnallisesti yhdistetty mainittujen . ensimmäisen ja toisen antenniosan välille, ja : ‘: mainittu toinen puoli on toiminnallisesti yhdistetty mainittujen : : ‘: 20 ensimmäisen ja toisen signaalinavan välille mainitun differentiaalisen syötön : * *: järjestämiseksi.

» ( I I ( I | | v : Keksinnön mukaiselle menetelmälle häiriöiden vähentämiseksi radiovastaanotossa radiovastaanottimen ollessa liitettynä elektroniseen • ♦ :.:.:25 laitteeseen, on tunnusomaista, että • t · • » · * muunnetaan vastaanotettuja radioaaltoja kahden antenniosan väliseksi • · • ’·· sähköiseksi signaaliksi, • · · siirretään mainittu sähköinen signaali radiovastaanottimeen pitäen ·:· antenniosat sähköisesti erotettuina radiovastaanottimen maasta signaalin • · · · ^ ·:··:*30 välittämiseksi radiovastaanottimelle ja maan kautta tulevien, mainittuun sähköiseen signaaliin sekoittuvien sähköisten häiriöiden vähentämiseksi, muunnetaan radiovastaanottimessa mainittu sähköinen signaali 5 105298 sanomaksi sellaiseen muotoon, jota mainittu elektroninen laite voi hyödyntää, ja siirretään sanoma mainitulle elektroniselle laitteelle.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti esimerkein ja viittaamalla 5 oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1A esittää lohkokaaviona erään tekniikan tason mukaisen matkaviestinkortin kytkennän tietokoneeseen; kuvio 1B esittää lohkokaaviona kuvion 1A ensimmäiseen kytkentäosaan 10 kuuluvan tehonsiirtoliitännän; kuvio 1C esittää lohkokaaviona kuvion 1A toiseen kytkentäosaan kuuluvan tehonsiirtoliitännän; kuvio 2a esittää tekniikan tason mukaisen matkaviestinkortin tietokoneeseen liitettynä; 15 kuvio 2b esittää yksinkertaistettuna sijaiskytkentänä tekniikan tason mukaisen tietokoneeseen liitetyn matkaviestinkortin antenniliitännän kytkennän häiriöjännitteeseen; kuvio 3 esittää kuvion 2b tekniikan tason mukaisen sijaiskytkennän kaksi :; rinnakkaista piiriä käsittävänä sijaiskytkentänä; !. ;20 kuvio 4a esittää yksinkertaistettuna sijaiskytkentänä erään keksinnön

I I I I I

' ' ensimmäisen muodon mukaisen kytkennän matkaviestinkortin

* I

';';' radiovastaanottimen vastaanottaman häiriön vähentämiseksi; < t » kuvio 4b esittää yksinkertaistettuna sijaiskytkentänä erään keksinnön toisen muodon mukaisen kytkennän matkaviestinkortin · · ,·:·25 radiovastaanottimen vastaanottaman häiriön vähentämiseksi; • · ♦ kuvio 5 esittää erään keksinnön mukaisen matkaviestinkortin; * · kuvio 6 esittää erään keksinnön mukaisen antennin; ja • · • · *:* kuvio 7 esittää erään keksinnön mukaisen menetelmän matkaviestinkortin • · · häiriöalttiuden vähentämiseksi sen ollessa liitettynä elektroniseen '30 laitteeseen.

6 105298

Kuviossa 1A on esitetty lohkokaaviona tekniikan tason mukaisen matkaviestin-kortin CCP kytkentä kannettavan tietokoneen PC liitäntäkorttipaikkaan. Matkaviestinkortti CCP käsittää antennin AER1, antenniliitännän 11, duplex-suodattimen 12, radiotaajuusosan RF, jossa on vastaanottopuolella esivahvistin 5 LNA ja vastaanotin 13A ja lähetyspuolella lähetin 13B sekä päätevahvistin PA (Power Amplifier). Matkaviestinkortti käsittää lisäksi kantataajuusosan 14 sekä ensimmäisen kytkentäosan 15, jossa on ensimmäinen tiedonsiirtoliitäntä 15A ja ensimmäinen tehonsiirtoliitäntä 15B matkaviestinkortin liittämiseksi tietokoneeseen. Matkaviestinkortti CCP vastaanottaa radiosignaalin antennillaan, 10 josta signaali etenee antenniliitännän ja duplex-suodattimen kautta esivahvistimelle LNA. Duplex -suodatin erottaa lähetys- ja vastaanottopuolet toisistaan ja estää lähetintä 13B syöttämästä vastaanotinta 13A. LNA vahvistaa antennisignaalin voimakkaammaksi. Vastaanotin 13A poistaa radiosignaalista kantoaallon eli demoduloi signaalin. Demoduloitu signaali dekoodataan 15 kantataajuusosassa 14.

Kannettava tietokone PC käsittää mikroprosessorin 17, virtalähteen PS sekä •,; j ’ toisen kytkentäosan 16, joka käsittää toisen tiedonsiirtoliitännän 16A ja toisen

• » I

'.,.; tehonsiirtoliitännän 16B. Kantataajuusosassa 14 demoduloitu signaali, esim.

« :. i, :20 tiedonsiirtoon liittyvä data, siirretään ensimmäisen tiedonsiirtoliitännän 15A ja « | I I r toisen tiedonsiirtoliitännän 16A kautta tietokoneen mikroprosessorille 17.

( i r '; i; Vastaavasti tietokoneelta saatava lähetettävä tieto siirretään toisen I I ' I I < tiedonsiirtoliitännän 16A ja ensimmäisen tiedonsiirtoliitännän 15A kautta <Vi matkaviestinkortin kantataajuusosaan 14 ja radiotaajuusosaan 13 koodattavaksi ja • · · ,·:·.25 moduloitavaksi, jonka jälkeen se lähetetään lähettimellä 13B duplex-suodattimen • · » 12, antenniliitännän 11 ja antennin AER1 kautta radiotielle. Matkaviestinkortti saa • · *... käyttöjännitteensä tietokoneen virtalähteeltä PS toisen tehonsiirtoliitännän 16B ja • · *·’ ensimmäisen tehonsiirtoliitännän 15B kautta.

• · · 4 < 4 ( 30 Kuviossa 1B on esitetty kuvion 1A ensimmäisen kytkentäosan käsittämä ensimmäinen tehonsiirtoliitäntä 15B lohkokaaviona. Ensimmäinen tehonsiirtoliitäntä käsittää ensimmäisen maaliittimen GCON1 ja ensimmäisen 7 105298 plusliittimen PCON1 syöttöjänniiteen tuomiseksi matkaviestinkortille.

Luonnollisesti matkaviestinkortti voi käsittää muitakin kuin yhden jännitteen sisäänmenon, mutta keksinnön käsittelyn kannalta riittää, että matkaviestinkorttiin tuodaan tehonsiirtoliitännän kautta miinukseksi maa maaliittimeen GCON1 ja 5 positiivinen jännite, esim. +5 V, ensimmäiseen plusliittimeen PCON1.

Kuviossa 1C on esitetty kuvion 1A toisen kytkentäosan käsittämä toinen tehonsiirtoliitäntä 16B lohkokaaviona. Toinen tehonsiirtoliitäntä käsittää toisen maaliittimen GCON2 ja toisen plusliittimen PCON2 syöttöjännitteen viemiseksi 10 tietokoneelta matkaviestinkortin ensimmäiseen tehonsiirtoliitäntään 15B.

Kuviossa 2a on esitetty tekniikan tason mukainen tietokoneen PC liitäntäkorttipaikkaan SLOT liitetty matkaviestinkortin CCP. Matkaviestinkortilla on antenni AER1. Antenni on tietokoneen välittömässä läheisyydessä. Antenni 15 muodostaa tietokoneen sähköä johtavan kuoren osan, eli Faradayn häkin kanssa siten kapasitiivisen kytkennän, jota on kuvattu kuvitteellisella kapasitanssilla C2, jonka kautta tietokoneen kuoreen muodostuneet häiriövirrat voivat aiheuttaa sähköisiä häiriöitä antenniin.

• I I I I I

' ' 20 Kuviossa 2b on esitetty yksinkertaistettuna sijaiskytkentänä tietokoneeseen liitetyn | matkaviestinkortin antenniliitännän kytkeytyminen häiriöjännitteeseen. Vaikka sijaiskytkentä on suuresti yksinkertaistettu yksiulotteinen malli kolmiulotteisesta todellisuudesta, sen avulla voidaan ymmärtää häiriömekanismi ja myös keksinnön tapa välttyä häiriön kulkeutumiselta herkkään radiovastaanottimeen. Kuviosta on • « f 25 jätetty pois duplex-suodatin ja antenniliitäntä, koska niillä ei ole antennitaajuiseen » · » ,’· signaaliin vahvistusta eikä niillä siten ole merkitystä keksinnön toiminnan • · :..l selittämisen kannalta. Kuviossa on esitetty kannettavan tietokoneen Faradayn • * 1 · t *" häkkinä toimiva sähköä johtava kuori PCch sekä matkaviestinkortin maahan

V

• · * . ·- kytketty kuori CCPch. Tietokoneen sähköä johtavaan kuoreen muodostuneet *30 korkeataajuiset häiriövirrat kytkeytyvät matkaviestinkortin kuoreen CCPch johtumalla tai johtavien pintojen läheisyyden aiheuttaman kapasitiivisen tai induktiivisen kytkennän kautta. Matkaviestinkortin radiovastaanottimen „ 105298 sisäänmenojen esittämiseksi on tässä käytetty yksipäistä esivahvistinta LNA. LNA on yksipäinen, eli sillä on yksi maasta riippumaton sisäänmeno ja matkaviestinkortin maa toimii tämän sisäänmenon referenssinä. Tässä on esitetty kuitenkin kaksi sisäänmenoa, joista ensimmäinen sisäänmeno In1 on maadoitettu 5 matkaviestinkortin maan (G) kautta tietokoneen kuoreen ja toinen sisäänmeno In2 on kytketty duplex-suodattimen kautta antenniin AER1. Tietokoneen sisältämät komponentit tuottavat sen kuoreen PCch häiriövirtoja sähkömagneettisen säteilyn induktiolla ja lisäksi johtumalla, jos kuori on kytketty myös tietokoneen virtalähteeseen, esim. sen maahan. Sijaiskytkennässä on kaksi kuoren PCch 10 pistettä A ja B. Näiden välille on sijoitettu häiriöitä aiheuttava jännitelähde E ja tämän kanssa sarjassa oleva impedanssi Z, johon kuuluu myös taajuudesta riippuva komponentti. Piste A on kytketty matkaviestinkortin kuoreen CCPch ja sen kautta edelleen LNA:n maahan kytkettyyn ensimmäiseen sisäänmenoon In1. LNA:n toisen sisäänmenon In2 oletetaan kytkeytyvän kuoreen ainoastaan 15 kapasitiivisesti pisteen B kautta sijaiskytkennässä esitetyllä kapasitanssilla C2. Kapasitanssin C2 muodostavat matkaviestinkortin antenni ja tämän läheisyydessä olevat tietokoneen kuoren sähköä johtavat pinnat.

Häiriöjännitettä kuvataan jännitelähteellä E, jonka sisäinen impedanssi on Z.

20 Häiriölähteen aiheuttama virta I jakautuu pisteestä B kahteen haaraan. Virta la kiertää ensimmäisessä silmukassa La kuoren PCch aiheuttaman toisen impedanssin Zc kautta. Virta Ib kiertää silmukkaa Lb ensin kapasitanssin C2 kautta LNA:n toiseen sisäänmenoon In2. LNA.n ensimmäinen sisäänmeno In1 on puolestaan kytketty pisteeseen A, joten virtasilmukka Lb sulkeutuu häiriöjännitteen • · · ,-y25 (E, Z) kautta takaisin pisteeseen B.

• • 9 9 9 • ·

Kuviossa 3 on esitetty kuvion 2b sijaiskytkentä siten, että kuvion 2b antenni AER1 • « • · T on esitetty kapasitanssin C2 LNA:n puoleisena puolena AER1. Häiriöjännitettä kuvataan jännitelähteellä E, jonka sisäinen impedanssi on Z. Häiriölähteen '30 aiheuttama virta jakautuu pisteestä B kahteen haaraan ja aiheuttaa kaksi virtasilmukkaa, kuten kuviosta 2b on edellä selitetty. Tietokoneen kuoreen syntyneet häiriöjännitteet pääsevät matkaviestinkortin maahan G ja LNA:han 9 105298 antennin AER1 vastaanottamaan antennisignaaliin yhdistyneenä, jolloin ne myös aiheuttavat LNA:n ulostuloon O häiriötä.

Kuviossa 4a on esitetty keksinnön mukainen kytkentä LNA:lle tulevan häiriön 5 vähentämiseksi. Tässäkin on esitetty tietokoneen sähköä johtavaan kuoreen muodostuva häiriöjännite pisteiden A ja B välillä jännitelähteenä E, jonka sisäinen impedanssi on Z. Matkaviestinkortin antennina käytetään kaksi toisistaan sähköisesti erotettua elementtiä käsittävää balansoitua antennia AER2, esim. dipoliantennia, johon kapasitiivisesti kytkeytyvän häiriön oletetaan tulevan 10 ensimmäiseen elementtiin pisteestä B ja toiseen elementtiin pisteestä B\

Dipoliantennin ensimmäisen elementin kapasitiivista kytkeytymistä tietokoneen kuoreen on kuvattu kapasitanssilla C1 ja toisen elementin kapasitiivista kytkeytymistä tietokoneen kuoreen kapasitanssilla C2. Näiden välillä on kolmas impedanssi Z'. Jännitelähde E luo sarjaan kytkeytyvien impedanssien Z ja Z' 15 kautta kulkevan virran I, josta osa kulkee pisteestä B kuoren muodostaman kolmannen impedanssin Zc kautta pisteeseen A. Jos oletetaan kumpaankin dipoliantennin elementtiin kapasitiivisesti kytkeytyvän häiriön tulevan samasta !i' pisteestä, eli B=B', Z häviää eikä häiriöjännite E synnytä dipoliantennin AER2

f I

;: syöttöpisteisiin lainkaan jännite-eroa. Antenni on toiminnallisesti erotettava « « < * ·' · £o tietokoneen kuoresta ja matkaviestinkortin maasta, etteivät matkaviestinkortin

» « I « I

[ , ’ käyttämillä vastaanottotaajuuksilla olevat häiriöt tietokoneen kuoresta pääsisi « t < * r r I,; johtumaan esivahvistimeen LNA. Yksipäisen esivahvistimen syöttö on järjestetty I 4 < i r i differentiaaliseksi sopivilla erotusvälineillä, esim. käyttämällä tVt symmetrointimuuntajaa eli balunia Ba (Balanced - Unbalanced). Baluni voi olla * · · esim. renkaanmuotoisen ytimen päälle käämityistä kahdesta kelasta muodostettu komponentti. Balunin ensimmäinen eli primäärikela BaP kytketään kaksiosaisen • * · · \..t antennin elementtien välille ja toinen eli sekundäärikela BaS kytketään yksipäisen t · *·[ balunin toisen sisäänmenon In2 ja maan eli ensimmäisen sisäänmenon In1 välille.

I··

Muuntajan tavoin baluni luo kelluvan kytkennän antenniliitäntään siten, että LNA:n

I f < I I

30 esim. häiriöstä maahan kytkettyyn sisäänmenoon In1 tuleva potentiaalin nousu nostaa saman verran ensimmäiseen sisäänmenoon In1 tulevan signaalin potentiaalia ja näiden erotus eli jännite riippuu vain antennin vastaanottamien 10 105298 radioaaltojen synnyttämästä jännite-erosta antennin ensimmäisen ja toisen elementin välillä. Tietokoneen kuoreen muodostuneet häiriöjännitteet eivät siten aiheuta häiriöitä antenniliitännän ulostuloon O. Balunin asemasta voidaan vaihtoehtoisesti käyttää esim. muuntajaa joka samalla sovittaa antenniliitännän 5 impedanssin antennisignaalia vastaanottavan piirille LNA sopivaksi, tai SAW elementtiä (Surface Acoustic Wave filter), joka toimii samalla duplex-suodattimena.

Antennin osien sähköisellä erottamisella estetään vastaanottotaajuudella ja sitä 10 lähellä olevalla taajuuskaistalla olevien häiriöiden pääsyä antenniin. Antennin ja tietokoneen kuoren sähköä häiriötä poistavien johtavien osien tai antennin ja matkaviestinkortin maan välille muodostuvia näillä taajuuksilla toimivia sähköisiä kytkentöjä pyritään välttämään erottamalla antenni signaalitaajuudella riittävän hyvin mainituista osista. Sähköisen erottamisen toteuttamiseksi antennin osien ja 15 mainittujen osien (kuori, maa) välinen signaalitaajuinen kytkentä on niin vähäinen, ettei sitä kautta pääse matkaviestimen toiminnan kannalta merkittävää määrää , .:. häiriötä antenniin ja edelleen sen kautta vahvistettavaksi antennisignaalin « I »il* . ". mukana. Antennin osat on edullisesti eristetty sekä galvaanisesti että induktiivisesti ja kapasitiivisesti niin hyvin kuin mahdollista, vaikka kapasitiivista ja I I · •: -: 20 induktiivista kytkeytymistä tietokoneen kuoren ja antennin välille voikin : V: muodostua, kuten edellä on selitetty.

f I I I « <

ICC

Mainitut erotusvälineet (Baluni, muuntaja, SAW elementti) estävät myös • · v.: tietokoneen kuoren ja matkaviestimen maan sekä siihen kytkettyjen • · · :.j *25 komponenttien toiminnan osana antennia. Esim. rengasbalunilla voidaan myös !*·«· sovittaa antenniliitäntään kytketyn antennin impedanssi sopivaksi, jolloin sen • · :: sekundäärikela voi käsittää erisuuruisen määrän johdinkierroksia kuin ··· primäärikela. Balunin primääripuolelta sekundääripuolelle siirtyvä sähköinen

Mil ·:··: signaali ei muutu oleellisesti lukuunottamatta sen amplitudissa mahdollisesti 30 tapahtuvaa mainittua johdinkierrosten suhteesta johtuvaa systemaattista muutosta. Balunin ja yksipäisen antennivahvistimen asemasta voidaan vaihtoehtoisesti käyttää esim. antenniliitäntään differentiaalista esivahvistinta, 11 105298

Kuten kuviossa 4b on esitetty. Kuvioon ei ole piirretty antennin ja esivahvistimen välisiä komponentteja, joita voivat olla esimerkiksi Duplex -suodatin tai RX/TX erotuskytkin ja antenniliittimet, koska niillä ei ole merkittävää vahvistusta tai vaimennusta. Ne voivat keksinnön kannalta sijaita kummalla puolella hyvänsä 5 balunia.

Baluni voi sijaita esimerkiksi matkaviestinkortin radiovastaanottimen antenniliitännän yhteydessä antennilta tulevien johtimien ja seuraavan komponentin, esim. duplex-suodattimen välissä, tai juuri ennen esivahvistinta 10 LNA. Vaihtoehtoisesti se voidaan sijoittaa ulkoisen antennin yhteyteen esim. osaksi antennia tai antennijohdinta. Jos baluni on sijoitettu esimerkiksi ulkoiseen antenniin antennielementtien ja antennikaapelin väliin, LNA:n maahan muodostuneet vastaanoton radiotaajuudella olevat häiriöt pääsevät ainakin vastaanottohetkellä antennikaapelin johdinta myöten ensimmäisestä 15 sisäänmenosta balunin sekundääripuolen toiseen päähän. Antennin tai antennikaapelin yhteydessä on hyvä sijoituspaikka balunille, koska näin voidaan . käyttää matkaviestinkortin antennina vaihtoehtoisesti kumpaa hyvänsä, joko t · · · . keksinnön mukaista balansoitua kaksiosaista antennia, joka tällöin itse estää • · · : matkaviestinkortin maahan joutuneiden häiriöiden pääsyn LNA:n sisäänmenojen

III

: : 20 väliseen jännitteeseen, tai tavallista yksiosaista antennia, jonka maatasona toimii : V: silloin matkaviestinkortin maa. Eräs tällainen ratkaisu onkin esitetty jäljempänä v ' kuviossa 6.

• · v.: Tässä balunin primääripuoleksi on valittu antennin puoli ja sekundääripuoleksi • · · '25 LNA:n sisäänmenot yhdistävä puoli.

• · • · • · m m ··

Kuviossa 4b on esitetty yksinkertaistettuna sijaiskytkentänä erään keksinnön -- · ·:· toisen muodon mukainen kytkentä matkaviestinkortin radiovastaanottimen • · · · : * ·: vastaanottaman häiriön vähentämiseksi. Matkaviestinkortin antenniliitännällä on 30 kaksi maasta G erotettua sisäänmenoa In1, In2 antennisignaalin syöttämiseksi. Tällöin matkaviestinkortin maa G ei ole kytketty kumpaankaan sisäänmenoon eikä baluniakaan tarvita edes matkaviestinkortin maan antennina toimimisen 12 105298 estämiseksi. Tällainen antenniliitäntä voi olla esimerkiksi differentiaaliseen antennivahvistimeen kytketty.

Kuviossa 5 on esitetty eräs keksinnön mukainen matkaviestinkortti CCP2, joka 5 käsittää dipoliantennin 2 ja antennijohtimet L1 ja L2. Kortti on valmistettu hieman PCMCIA liitäntäkorttipaikkaa pidemmäksi, jotta sen toisessa päädyssä oleva dipoliantenni 2 jää liitäntäkorttipaikan ulkopuolelle, kun kortti on asetettu liitäntäkorttipaikkaan. Dipoliantenni 2 on edullisesti toisesta päästään sovitettu saranatapin A1 varassa kortin lyhyemmän sivun suunnasta pystyyn 10 käännettäväksi, koska kannettavien tietokoneiden PCMCIA liitäntäkorttipaikat on yleensä valmistettu tietokoneen käyttöasennossa vaakatasoon ja antenni toimii matkaviestinverkoissa yleisesti käytetyn vertikaalisesti polaroidun radiolähetyksen vastaanottamiseksi parhaiten pystyasennossa. Kääntämällä antennin kortin suuntaiseksi se vie vähemmän tilaa eikä korttia välttämättä tarvitse irroittaa esim. 15 kannettavaa tietokonetta salkun sisällä kuljetettaessa. Matkaviestinkortin yläpinnassa on kaksi matkaviestinkortin antenniliitännän sisäänmenoina (In1 ja In2 kuvioissa 2b - 4b) toimivaa kontaktipintaa P1 ja P2 dipoliantennin kahdelle sauvalle R1 ja R2. Dipoliantennin ensimmäinen sauva R1 on yhdistetty johtimella L1 ensimmäiseen kontaktipintaan P1 ja toinen sauva R2 johtimella L2 toiseen : ; 20 kontaktipintaan P2. Johtimet on kytketty sauvojen vierekkäisiin päihin, : Y: dipoliantennin keskiosaan. Dipoliantennin sähköinen pituus on edullisesti 1/2

< I I

• aallonpituutta käytettävällä radiotaajuudella, mutta antennin fyysistä pituutta voidaan lyhentää käyttämällä toisessa tai molemmissa sauvoissa helixiä. Näin • · voidaan ratkaista dipoliantennin sijoittamisen matkaviestinkortin yhteyteen • · » • « · *·[ ‘25 aiheuttama tekninen ongelma valmistamalla dipoliantennista matkaviestinkortin • ’·· lyhyemmän sivun mittainen. Pituutta voidaan melko vapaasti muutella, mutta ··* tällöin voi olla tarpeen parantaa antennin sovitusta erityisellä sovituspiirillä.

·: Kuviossa osa sauvasta R1 on kierretty helixiksi H1 ja osa sauvasta R2 helixiksi ·:·*: H2. Helixein lyhennetty dipoliantenni voidaan edullisesti sijoittaa sähköä eristävän 30 kuoren, esim. muovikuoren sisälle, jolloin se ei helposti vaurioidu tai tartu esineisiin, esim. tekstiileihin. Johtimet L1 ja L2 voidaan myös edullisesti ainakin osittain korvata yhdistämällä dipoliantennin sauvat R1 ja R2 matkaviestinkortin 13 105298 antenniliitännän napoihin P1 ja P2 dipoliantennin sauvoja suojaavaan kuoreen integroiduilla johteilla.

Kuviossa 6 on esitetty eräs keksinnön mukainen balansoitu ja antenniliitännän 5 balansoiva dipoliantenni AER3. Antenni käsittää ensimmäisen sauvan R1 ja toisen sauvan R2, jotka on yhdistetty toisiinsa balunin Ba primäärikelalla. Antenni käsittää myös ensimmäisen ja toisen signaalinavan SP1 ja SP2. Mainittu ensimmäinen sauva on toiminnallisessa yhteydessä balunin kautta ensimmäiseen signaalinapaan ja toinen sauva toiseen signaalinapaan. Kun antenni liitetään 10 signaalinavoistaan matkaviestinkorttiin se toimii matkaviestinkortin antennina kuvion 4a kytkennän mukaisesti. Näin ollen kumpikin antennin sauvoista on sähköisesti radiovastaanoton taajuudella erotettu matkaviestinkortin maasta ja yksipäisellä antenniliitännällä varustettu matkaviestinkortti voi välttyä suurelta osalta maan kautta antennisignaaliin joutuvalta häiriöltä. Antenni soveltuu 15 käytettäväksi jo olemassa olevien yksipäisellä antenniliitännällä varustettujen matkaviestinkorttienkin antenniksi edellyttäen, että ne on varustettu ulkoisen . . antennin liitännällä. Sen toinen signaalinapa kytketään silloin matkaviestinkortin antenniliitännän sauva-antenniltakin tulevalle signaalille tarkoitettuun kohtioon. Jos : :': ulkoisen antennin liitännässä on myös toinen kohtio antennin maatason tai ": 20 dipoliantennin toisen sauvan kytkemiseksi, kytketään ensimmäinen signaalinapa

< I

vV siihen, mutta sellaisen puuttuessa ensimmäinen signaalinapa voidaan kytkeä : vaihtoehtoisesti matkaviestinkortin maahan tai tietokoneen maahan, jos tietokone ja matkaviestinkortti jakavat saman maan, kuten usein onkin. Esimerkiksi • · tietokoneen tietoliikenneporttien liittimet käsittävät usein maadoitetun osan.

• V · • · · \* *25 Antenni voidaan varustaa myös adapterilla, jonka eri puolilla on esim. RS-232 • · : *·· sarjaporttiin sopivat urosliitin ja naarasliitin, ja joka haaroittaa portin maadoitetun • Il osan antennin ensimmäiselle signaalinavalle.

• Il • · · · *:'? Muita mahdollisia kaksiosaisia antenneja, joita keksinnön yhteydessä voidaan 30 käyttää, ovat mm. meander- ja silmukka-antenni, epäsymmetrinen antenni ja antenni, jonka antennin elementti on muodostettu useammasta kuin yhdestä osasta. Antennin sähköinen pituus on edullisesti käytettävän radiotaajuuden 14 105298 neljännesaallonpituus tai jokin neljännesaallonpituuden monikerta.

Vaihtoehtoisesti se voi olla 5/8 aallonpituutta.

Dipoliantenni voidaan valmistaa kahteen osaan taittuvaksi sauvojen R1 ja R2 5 välistä, jolloin sauvojen R1 ja R2 fyysistä pituutta voidaan kasvattaa tarvitsematta uhrata liikaa tilaa dipoliantennilla varustetun matkaviestinkortin kuljettamiseksi ja säilyttämiseksi.

Kuviossa 7 on esitetty eräs keksinnön mukainen menetelmä matkaviestinkortin 10 häiriöalttiuden vähentämiseksi sen ollessa liitettynä elektroniseen laitteeseen. Menetelmä alkaa lohkosta 71, jonka jälkeen lohkossa 72 vastaanotetaan radioaaltoja kahden antenniosan väliseksi sähköiseksi signaaliksi. Lohkossa 73 siirretään sähköinen signaali radiovastaanottimeen pitäen samalla antenniosat sähköisesti erotettuina radiovastaanottimen maasta sen kautta tulevien sähköisten 15 häiriöiden radiovastaanottimen mainitun sähköisen signaalin ohella vastaanottamien sähköisten häiriöiden vähentämiseksi. Lohkossa 74 vastaanotettu sähköinen signaali muunnetaan sanomaksi sellaiseen muotoon, jota mainittu elektroninen laite voi hyödyntää, esim. PCMCIA -liitäntäkorttipaikan kautta siirrettäväksi dataksi. Lohkossa 75 mainittu sanoma siirretään : 20 matkaviestinkorttia käyttävälle elektroniselle laitteelle.

:: Keksinnön mukaista matkaviestinkorttia voidaan käyttää muissakin elektronisissa PCMCIA-liitännän käsittävissä laitteissa kuin tietokoneissa. Esimerkkinä tällaisista • · voidaan mainita esimerkiksi juoma- tai savukeautomaatit tai matkaviestinverkon • · · • · · '•j ‘25 kautta kauko-ohjattavat työkoneet tai ns älytaloihin ja toimistoihin rakennettavien

• I

i ’·· toimintojen ohjaamiseen, kuten ilmastoinnin ja valaistuksen säätöön. PCMCIA-• · · liitäntäisen matkaviestinkortin avulla tällaisen laitteen valmistajan ei tarvitse •l· välittää laitteen käyttökohteessa tuetusta matkaviestinverkosta, vaan hän voi varustaa kaikki laitteensa PCMCIA-liitännällä ja kuhunkin matkaviestinverkkoon 30 sopivalla erillisen matkaviestinkorttien valmistajan toimittamalla matkaviestinkortilla.

15 105298

Keksinnön mukainen matkaviestinkortti voidaan luonnollisesti toteuttaa muidenkin yleisesti käytössä olevien liitäntäkorttityyppien mukaisesti keksinnön piiristä poikkeamatta.

5 Keksinnön etuna on, että tietokoneeseen liitettävä matkaviestinkortti voi välttyä suurelta osalta tietokoneen aiheuttamasta sähköisestä häiriöstä, joka muuten aiheuttaisi häiriöitä ja virheitä matkaviestinkortin vastaanottamaan tietoon. Lisäksi keksinnön mukaista kytkentää käyttäen voidaan vähentää matkaviestinkortin radiolähetyksen tietokoneeseen aiheuttamaa häiriötä, mikä on erityisen edullista 10 tietokoneeseen liitettyjen audio-video -laitteiden häiriöttömälle toiminnalle.

Keksinnön mukainen aktiivinen häiriön poisto soveltuu hyvin käytettäväksi muun häiriönpoiston kanssa, esim. 0,5 m etäisyydelle tietokoneesta sijoitettavan ulkoisen, kaksiosaisen antennin kanssa käytettäväksi. Tällöin antennin vastaanottaman häiriösäteilyn kentän voimakkuus on välimatkankin ansiosta 15 pienempi ja lisäksi häiriöiden kytkeytyminen antennin osiin on symmetrisempää kuin tietokoneen läheisyyteen sijoitettua antennia käytettäessä.

* *« * f 4 ««44 : ]'': Yllä esitetyissä esimerkeissä on käytetty pystyantennia keksinnön mukaisen •, ·,häiriönpoistolaitteiston osana. Pystyantenni toimii parhaiten vertikaalisesti ':"; 20 polaroidun radiolähetyksen vastaanotossa. Luonnollisesti keksintöä voidaan 4 ::: käyttää yhtä hyvin muunkin kuin vertikaalisesti polaroidun radiolähetyksen ' : : vastaanottamiseksi. Silloin edullisesti antenni järjestetään vastaanotettavan radiolähetyksen polarisaatiotason suuntaiseksi.

• · · • · · • · • · · • « 4 *\ *25 Tässä on esitetty keksinnön toteutusta ja suoritusmuotoja esimerkkien avulla. Alan • · i '·· ammattimiehelle on ilmeistä, ettei keksintö rajoitu edellä esitettyjen • · · « 9 suoritusmuotojen yksityiskohtiin ja että keksintö voidaan toteuttaa muussakin muodossa poikkeamatta keksinnön tunnusmerkeistä. Esitettyjä suoritusmuotoja tulisi pitää valaisevina, muttei rajoittavina. Siten keksinnön toteutus- ja 30 käyttömahdollisuuksia rajoittavatkin ainoastaan oheistetut patenttivaatimukset. Täten patenttivaatimusten määrittelemät erilaiset keksinnön toteutusvaihtoehdot, myös ekvivalenttiset toteutukset kuuluvat keksinnön piiriin.

Claims (10)

1. Matkaviestinkortti (CCP) radioviestien vastaanottamiseksi, joka käsittää liitännän (15) mainitun matkaviestinkortin kytkemiseksi elektronisen laitteen (PC) liitäntäkorttipaikkaan (PCMCIA), 5 radiovastaanottimen (13A), antennin (AER2), ja maan (G), tunnettu siitä, että mainitulla radiovastaanottimella on differentiaalisyöttö (LNA&Ba,LNA2), jolla on ensimmäinen sisäänmeno (In1) ja toinen sisäänmeno (In2), 10 mainittu antenni (AER2) käsittää ensimmäisen antenniosan (R1) ja toisen antenniosan (R2) radiosignaalin vastaanottamiseksi ensimmäisen ja toisen antenniosan väliseksi sähköiseksi signaaliksi, mainittu ensimmäinen antenniosa (R1) on järjestetty toiminnalliseen yhteyteen mainitun ensimmäisen sisäänmenon (In1) kanssa ja toinen 15 antenniosa (R2) on järjestetty toiminnalliseen yhteyteen mainitun toisen sisäänmenon (In2) kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen matkaviestinkortti, tunnettu siitä, että molemmat antenniosat (R1 ,R2) on sähköisesti erotettu 20 matkaviestinkortin maasta (G) matkaviestinkorttia käyttävän elektronisen laitteen (PC) mainittuun maahan aiheuttamien radiosignaalien vastaanottoa haittaavien radiohäiriöiden vähentämiseksi. • · • · ·

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen matkaviestinkortti, tunnettu siitä, että • · « *\ 25 ensimmäinen sisäänmeno (In1) on toiminnallisesti yhdistetty maahan • · :'· (G), ja • · · ·;·' matkaviestinkortti käsittää erotusvälineet (Ba), joilla on ensimmäinen puoli (BaP) ja toinen puoli (BaS), ja mainittu ensimmäinen puoli (BaP) on toiminnallisesti yhdistetty 30 mainittujen ensimmäisen ja toisen antenniosan välille, ja mainittu toinen puoli (BaS) on toiminnallisesti yhdistetty toisen sisäänmenon ja maan (G) välille mainitun differentiaalisen syötön ... . 17 105298 järjestämiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen matkaviestinkortti, tunnettu siitä, että radiovastaanottimen molemmat sisäänmenot (In1,ln2) on sähköisesti 5 erotettu matkaviestinkortin maasta (G), ja mainittu ensimmäinen antenniosa on yhdistetty ensimmäisillä kytkentävälineillä (/1,11,12) ensimmäiseen sisäänmenoon (In1) ja toinen antenniosa toisilla kytkentävälineillä (/2,11,12) toiseen sisäänmenoon (In2).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen matkaviestinkortti, tunnettu siitä, että mainittu toinen antenniosa (R2) on järjestetty mainitun ensimmäisen antenniosan (R1) maatasoksi.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen matkaviestinkortti, tunnettu siitä, että 15 mainitut ensimmäinen (R1) ja toinen antenniosa (R2) on järjestetty muodostamaan yhden seuraavista antennirakenteista: Silmukka-antenni, pala-antenni, helix-antenni, epäsymmetrinen antenni ja dipoli-antenni. \

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen matkaviestinkortti, tunnettu siitä, että ( 20 ainakin yksi mainituista antenniosista (R1, R2) käsittää helixin.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen matkaviestinkortti, tunnettu siitä, että se on järjestetty PCMCIA -liitäntäkortiksi.

• # • · · • 9 · • S • · * :25 9. Antenni (AER2) matkaviestinkorttia (CCP) varten, joka käsittää ensimmäisen antenniosan (R1), toisen antenniosan (R2), ja liitännän käsittäen ensimmäisen signaalinavan (SP1) ja toisen signaalinavan (SP2), tunnettu » •j. siitä, että • · · · ·:··: se on järjestetty kytkettäväksi elektroniseen laitteeseen (PC) 30 liitettävään matkaviestinkorttiin (CCP) mainitun matkaviestinkortin antenniksi (AER2), se käsittää erotusvälineet (Ba), joilla on ensimmäinen puoli (BaP) ja 18 105298 toinen puoli (BaS), ja mainittu ensimmäinen puoli (BaP) on toiminnallisesti yhdistetty mainittujen ensimmäisen ja toisen antenniosan (R1.R2) välille, ja mainittu toinen puoli (BaS) on toiminnallisesti yhdistetty mainittujen 5 ensimmäisen ja toisen signaalinavan (SP1 ,SP2) välille differentiaalisen syötön järjestämiseksi mainittuun liitäntään.

10. Menetelmä häiriöiden (Ib) vähentämiseksi radiovastaanotossa radiovastaanottimen (CCP) ollessa liitettynä elektroniseen laitteeseen (PC), 10 tunnettu siitä, että muunnetaan (72) vastaanotettuja radioaaltoja kahden antenniosan väliseksi sähköiseksi signaaliksi, siirretään (73) mainittu sähköinen signaali radiovastaanottimeen pitäen antenniosat sähköisesti erotettuina radiovastaanottimen maasta signaalin 15 välittämiseksi radiovastaanottimelle ja maan kautta tulevien, mainittuun sähköiseen signaaliin sekoittuvien sähköisten häiriöiden vähentämiseksi, ; muunnetaan (74) radiovastaanottimessa mainittu sähköinen signaali : sanomaksi sellaiseen muotoon, jota mainittu elektroninen laite voi hyödyntää, ja ' 20 siirretään (75) sanoma mainitulle elektroniselle laitteelle. < « · • · · • · · • · ··· • · · « · · *· * · • ·* • ·· • · « · · K • « · »··· t * 19 105298