FI110556B - Yhdistetty dupleksisuodatin- ja antenniratkaisu - Google Patents

Description

110556

Yhdistetty dupleksisuodatin- ja antenniratkaisu - Kombinerad duplexfilter- och an-tennlösning 5 Keksintö koskee yleisesti radiolaitteiden suodatin- ja antennirakenteita ja erityisesti dupleksisuodattimen liittämistä radiolaitteen antenniin.

Dupleksisuodattimia (engl. duplex filters) käytetään yleisesti erottamaan lähetys- ja vastaanottosignaali toisistaan radiolaitteissa, joissa lähetys ja vastaanotto tapahtuvat 10 saman antennin kautta eri taajuuksilla. Dupleksisuodatin on kolmiporttinen piirielin, joka käsittää lähetin-, vastaanotin-ja antenniportin. Lähetinporttiin lähetystaajuudella tuotu radiosignaali näkee vastaanotinporttiin johtavan signaalitien suurena impedanssina, jolloin lähetystaajuista radiotehoa ei ohjaudu merkittävästi vastaanotin-porttiin vaan se suuntautuu antenniportin kautta antenniin, josta se säteilee radiosig-15 naalina ympäristöön. Vastaavasti antennin ja antenniportin kautta tuleva vastaanot-totaajuinen radiosignaali näkee lähetinportin suunnan suurena impedanssina, jolloin se ohjautuu vastaanotinporttiin ja sitä kautta radiolaitteen vastaanotinosiin. Lähetys-ja vastaanottotaajuuksien eroa kutsutaan duplex-väliksi. Erotukseksi antennikytki-mestä dupleksisuodattimen toiminta ei yleensä perustu kytkintoimintoon, jossa sig-20 naalin kulkua säädellään esimerkiksi puolijohdekytkimillä, vaan suodattimen osien erilaisiin taajuusvasteominaisuuksiin.

* * !. ‘ Seuraavassa selostuksessa käsitellään radiolaitteena esimerkinomaisesti matkapuhe- liuta. Dupleksisuodatin toteutetaan nykyaikaisessa matkapuhelimessa yleensä siirto-; ’ 25 johtoresonaattoreilla, jotka voivat olla esimerkiksi heliksi-, koaksiaali-, mikroliuska- :.: tai keraamisia resonaattoreita. Yhdistämällä eri resonanssitaajuuksille rakennettuja •. i : resonaattoreita ja järjestämällä niiden väliset kytkennät sopivasti saadaan aikaan ha- v : luttu toiminta. Antennin ollessa kytkettynä antenniporttiin sille on jäljestetty impe danssisovitus, joka sovittaa antenniportin impedanssin itse antennin impedanssiin.

: 30 . ·: ·. Dupleksisuodattimen lähetyshaara eli signaalitie lähetinportista antenniporttiin on • t rakennettava niin, että se kestää radiolaitteen lähetystehon, joka on tyypillisessä ’ * matkapuhelinsovelluksessa esimerkiksi 0,6 - 1,2 W (DAMPS-järjestelmä, Digital : · Advanced Mobile Phone System) tai 0,8 - 2 W (GSM-järjestelmä, Groupe Speciale ; 35 Mobile). Vastaanottohaarassa eli signaalitiellä antenniportista vastaanotinporttiin ei . · · \ vastaanotettavan radiotehon kannalta tarvittaisi läheskään yhtä suurta tehonkestoa, mutta tiettyjä poikkeustilanteita varten vastaanottohaara on tavanomaisissa ratkaisuissa jouduttu mitoittamaan lähes yhtä suurta tehonkestoa varten kuin lähetyshaara.

2 110556

Poikkeustilanteilla tarkoitetaan erityisesti tilannetta, jolloin antenniporttiin ei syystä tai toisesta ole kytkeytyneenä antennia tai vastaavaa säteilevää elementtiä, mikä tarkoittaa, että lähetettävä radiosignaali näkee antenniportin pahimmassa tapauksessa avoimena päätteenä, jolloin se heijastuu takaisin ja pyrkii suuntautumaan vastaanot-5 tohaaraan. Jos heijastuva signaali pääsee vastaanottopuolella osiin, jotka on mitoitettu normaalisti vastaanotettavan, vain milliwattien suuruisen radiotehon mukaan, se voi tuhota nämä osat.

Poikkeustilanne voi syntyä esimerkiksi matkapuhelimessa, jonka ulosvedettävä an-10 tenni käsittää erilliset heliksiosan ja piiskaosan, joista toinen on kytkettynä antenni-porttiin, kun antenni on työnnettynä puhelimen kuoren sisään, ja toinen on vastaavasti kytkettynä antenniporttiin, kun antenni on vedetty ulos. Välitilanteessa voi olla, että kumpikaan ei ole kytkeytyneenä antenniporttiin. Irrotettavalla antennilla varustetussa matkapuhelimessa voi myös syntyä tilanne, jossa puhelin lähettää, vaikka 15 antenni on irti. Poikkeustilanne voi myös johtua antennin katkeamisesta tai antenni-liittimen vaurioitumisesta puhelimen putoamisen tai epäasiallisen käytön seurauksena. Impedanssi, jonka lähetettävä signaali näkee poikkeustilanteessa, riippuu suodattimen ja antennin välisen siirtolinjan pituudesta, mahdollisten impedanssisovitus-elinten sijainnista ja kytkennästä ja vauriotilanteessa vaurion laadusta ja sijainnista.

20

Suodatintekniikan kannalta olisi edullista, jos dupleksisuodattimen vastaanottohaa-•. : raa ei tarvitsisi mitoittaa kestämään suurta tehoa. Esimerkiksi pienikokoisten pinta- !. ’ akustisten suodattimien (SAW filters, Surface Acoustic Wave) käytöstä matkapuhe- ;'; limissa olisi etua, mutta nämä suodattimet kestävät nykyisellään tyypillisesti vain . Y 25 0,04-0,1 W:n tehon.

:.: : Tekniikan tasosta tunnetaan ratkaisuja, joissa dupleksisuodatin käsittää antennipor- ·*.·'·' tin ja pienelle tehonkestolle mitoitetun vastaanottosuodattimen välissä tehonestopii- rin tai vaimentunen, jonka tehtävä on vaimentaa poikkeustilanteessa antenniportista :': 30 vastaanottohaaraan heijastuvaa radiotehoa niin paljon, että se ei vahingoita vastaan- f’:': ottosuodattimena käytettävää SAW-suodatinta. Näissä ratkaisuissa on kuitenkin se • . haittapuoli, että tehonesto- tai vaimennuspiiri vaimentaa aina jossain määrin myös vastaanotettavaa signaalia, jolloin vastaanoton signaali/kohina-suhde huononee.

: : ’: 35 Tämän keksinnön tavoitteena on esittää antenni- ja dupleksisuodatinrakenne, jossa : · ‘ ; vastaanottohaaran komponentit voidaan mitoittaa oleellisesti lähetystehoa alhaisem man tehonkeston mukaan ilman, että ne ovat vaarassa vaurioitua edellä kuvatun kaltaisessa poikkeustilanteessa. Keksinnön tavoitteena on myös esittää antenni-ja 3 110556 dupleksisuodatinrakenne, jonka vastaanottohaarassa voidaan käyttää pinta-akustisia suodattimia ilman erillistä tehonesto- tai vaimenninpiiriä. Keksinnön tavoitteena on edelleen esittää antenni-ja dupleksisuodatinrakenne, joka soveltuu kokonsa, ominai-suuksiensa ja valmistuskustannuksiensa puolesta nykyaikaisten matkapuhelimien 5 sarjatuotantoon. Lisäksi keksinnön tavoitteena on esittää antenni- ja dupleksisuodatinrakenne, jossa siirtolinjahäviöt ja tilantarve on minimoitu.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan integroidulla ratkaisulla, jossa antenni on kytketty kiinteästi suoraan dupleksisuodatinrakenteen antenniporttiin.

10

Keksinnön mukaiselle antenni- ja dupleksisuodatinrakenteelle on tunnusomaista, että mainittu antenni on syöttöpisteestään liitetty välittömästi mainitun dupleksisuo-dattimen antenniporttiin.

15 Jotta ei pääsisi syntymään tilannetta, jossa lähetysteho heijastuu avoimesta antenni-portista takaisin dupleksisuodattimeen, on tavalla tai toisella huolehdittava, että an-tenniportti ei ole koskaan avoin. Keksinnön mukaisessa järjestelyssä tästä huolehditaan siten, että säteilevä antennielementti on liitetty syöttöpisteestään kiinteästi suoraan dupleksisuodattimen antenniporttiin ilman siirtolinjoja tai koaksiaalijohtimia.

20 Lisäksi keksinnön mukaiseen rakenteeseen kuuluu antennin impedanssisovituksen jäljestäminen itse dupleksisuodattimessa.

Keksinnön mukainen yhdistetty antenni- ja dupleksisuodatinrakenne käsittää duplek-; ‘, sisuodattimen, jossa on lähetin- vastaanotin- ja antenniportti, sekä mainittuun anten- ; 25 niporttiin syöttöpisteestään välittömästi liitetyn antennin. Keksinnön kannalta ei ole ; varsinaisesti oleellista, millä tekniikalla suodatin on toteutettu tai minkälaista anten- i.: i nirakennetta käytetään. Suodatin voi käsittää edullisessa suoritusmuodossa heliksi- : tai keraamisia resonaattoreita. Koska vastaanottohaaraa ei tarvitse mitoittaa suuren tehonkeston mukaan, se voi edullisesti käsittää pinta-akustisen suodattimen. Antenni • 30 voiollaheliksi-taipiiska-antennitainäistäyhdistettyrakennejasevoiollaulos- vedettävä. Antenni voi olla myös tasoantenni (PIFA, Planar Inverted F-Antenna), * . RCDLA (Radiation Coupled Double L-Antenna) tai mikroliuska-antenni (micro- strip/patch antenna). Keksinnön mukainen rakenne sijoitetaan matkapuhelimessa tai ‘ ‘ vastaavassa radiolaitteessa edullisen suoritusmuodon mukaisesti siten, että laitteen : : *: 35 ulkokuori suojaa antennia tai ainakin antennin syöttöpisteen ja dupleksisuodattimen . · · ’. antenniportin välistä liitosta mekaaniselta rasitukselta.

4 110556

Koska lähetysteho ei missään tilanteessa heijastu vastaanotinportin suuntaan, vas-taanottosuodatin voidaan mitoittaa merkittävästi pienemmälle teholle kuin tähän asti, jolloin voidaan hyödyntää esimerkiksi SAW-suodattimien ominaisuuksia. Keksinnöllä saavutetaan tekniikan tasoon verrattuna lisäksi se etu, että antennin vaatima 5 impedanssisovitus voidaan tehdä suoraan dupleksisuodattimessa käyttäen osittain hyväksi siihen valmiiksi kuuluvia osia. Dupleksisuodattimen osat voidaan myös suunnitella niin, että sen antenniportin impedanssi vastaa suoraan antennin syöttö-impedanssia, jolloin erillistä impedanssisovitusta ei tarvita lainkaan. Keksinnön mukaisella rakenteella minimoidaan myös siirtolinjahäviöt, jotka ovat tyypillisiä teknii-10 kan tason mukaisessa matkapuhelimessa, jossa antenni on liitetty dupleksisuodatti-meen koaksiaalijohtimella tai siirtolinjalla.

Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkinä esitettyihin edullisiin suoritusmuotoihin ja oheisiin kuviin, joissa 15 kuva 1 a esittää kaavamaisesti tekniikan tason mukaista antenni- ja dupleksisuoda-tinrakennetta, kuva Ib esittää kaavamaisesti keksinnön mukaista antenni- ja dupleksisuodatinra-20 kennetta, ; kuva 2a esittää keksinnön mukaisen rakenteen erästä edullista suoritusmuotoa, ; kuva 2b esittää keksinnön mukaisen rakenteen erästä toista edullista suoritusmuo- 25 toa, i l · ;.: i kuva 3 a esittää keksinnön mukaisen rakenteen erästä kolmatta edullista suoritus- v : muotoa, : 30 kuva 3b esittää keksinnön mukaisen rakenteen erästä neljättä edullista suoritus- ; ·. muotoa, ‘ ' kuva 4 esittää keksinnön mukaisen rakenteen erästä viidettä edullista suoritus muotoa, : 35 • ·. kuva 5 esittää tarkemmin erästä mekaanista liitostapaa, jota voidaan käyttää kek sinnön mukaisen rakenteen toteuttamiseksi, 5 110556 kuvat 6a-6c esittävät kaavamaisesti keksinnön mukaisen rakenteen edullisina sijoitustapoja matkapuhelimessa, kuva 7a esittää tarkemmin erästä toista mekaanista liitostapaa, jota voidaan käyttää 5 keksinnön mukaisen rakenteen toteuttamiseksi, kuva 7b esittää kuvan 7a rakennetta, kun antennin liikutettava osa on sisääntyön-nettynä, 10 kuvat 8a ja 8b esittävät kaavamaisesti kuvien 7a ja 7b esittämän rakenteen edullisen sijoitustavan matkapuhelimessa, kuva 9 esittää keksinnön mukaisen rakenteen erästä kuudetta edullista suoritusmuotoa, ja 15 kuva 10 esittää kaavamaisesti kuvan 9 mukaisen rakenteen edullisen sijoitustavan matkapuhelimessa.

Kuvissa käytetään toisiaan vastaavista osista samoja viitenumerolta.

20

Kuvassa la on esitetty kaavamaisesti tekniikan tason mukainen antenni-ja dupleksi-suodatinrakenne, jossa antenni 1 on liitetty dupleksisuodattimen 2a antenniporttiin 3 . ' koaksiaalijohtimen 4 välityksellä. Rakenteeseen kuuluu lisäksi impedanssisovitus- piiri 5 lähellä koaksiaalijohtimen 4 ja antennin 1 liittymäkohtaa. Kuvassa Ib on vas-25 taava kaavamainen kuva keksinnön mukaisesta rakenteesta, jossa antenni 1 on liitet-: ty syöttöpisteestään suoraan dupleksisuodattimen 2b antenniporttiin 3. Keksinnön : mukaisessa rakenteessa ei tarvita johdinta suodattimen ja antennin välillä eikä eril- : listä impedanssisovituspiiriä.

: ‘: 30 Kuvassa 2a on esitetty keksinnön mukainen rakenne, jossa dupleksisuodattimen lä- : ·. hetyshaaran suodatin TX käsittää heliksiresonaattoreita 6 ja vastaanottohaaran suo- - t datin RX on pinta-akustinen suodatin 7. Suodattimen tukirakenteena on pienihäviöi- ' ’ sestä materiaalista valmistettu piirilevy 8, jonka kampamaiset haarakkeet tukevat 1 ’ *: heliksiresonaattoreita 6. Rakennetta, jossa haarakkeellinen piirilevy tukee heliksi- ; : 35 resonaattoreita, nimitetään kamparakenteiseksi heliksisuodattimeksi ja se on sinänsä •. alan ammattimiehen tuntema suodatintyyppi. Piirilevyn 8 pinnalle muodostetaan si nänsä tunnetulla menetelmällä liuskajohtimia johdinyhteyksiä varten ja kytkentätäp-liä tarvittavien erilliskomponenttien, kuten kytkentädiodien kiinnittämistä varten.

6 110556

Selvyyden vuoksi liuskajohtimia, kytkentätäpliäja erilliskomponentteja, jotka eivät ole keksinnön kannalta oleellisia, ei ole esitetty kuvissa. Vastaanottohaaran RX pin-ta-akustinen suodatin 7 on kiinnitetty piirilevyn 8 pinnalle ja sille on järjestetty tarvittavat johdinyhtey det liuskajohtimilla. Suodatin suojataan resonaattorien oikean 5 toiminnan saavuttamiseksi ja sähkömagneettisten häiriöiden estämiseksi alan ammattimiehen tunteman käytännön mukaisesti sähköä johtavasta materiaalista valmistetulla kuorella, jota selvyyden vuoksi ei ole esitetty kuvassa 2a.

Kuvan 2a esittämän dupleksisuodattimen antenniportti 3, lähetinportti 9 ja vastaan-10 otinportti 10 ovat piirilevylle 8 muodostettuja kytkentäkohtia. Antenni 1 on liitetty keksinnön mukaisesti suoraan antenniporttiin 3. Dupleksisuodattimen antenniportin 3 impedanssi, joka on keksinnön edullisessa suoritusmuodossa sovitettu suoraan antennin syöttöimpedanssiin, määräytyy alan ammattimiehen sinänsä tuntemalla tavalla piirilevyn pintaan muodostettujen liuskajohtimien ja niihin mahdollisesti kyt-15 kettyjen erilliskomponenttien mitoituksesta ja keskinäisestä sijainnista piirilevyllä.

Kuvassa 2b esitetty antenni-ja dupleksisuodatinrakenne vastaa kuvan 2a rakennetta, mutta siinä lähetyshaaran TX suodatinosuus on toteutettu keraamisilla resonaattoreilla. Resonaattorien runkona on dielektrisestä keraamimateriaalista valmistettu 20 lohko 11 ja resonaattorit 12 ovat siihen muodostettuja ja sähköä johtavalla materiaalilla pinnoitettuja reikiä. Keraaminen runkolohko 11 on kiinnitetty pienihäviöises-. : tä materiaalista valmistetulle substraatille eli piirilevylle 8, jonka pintaa käytetään samalla tavalla liuskajohtimien ja kytkentätäplien (ei esitetty kuvassa) muodostami- • * \ ’seen kuin kuvan 2a yhteydessä on selostettu. Antenniportti 3, lähetinportti 9 ja vas-;* 25 taanotinportti 10 ovat samoin piirilevylle 8 muodostettuja kytkentäkohtia. Antenni 1 : : on liitetty keksinnön mukaisesti suoraan antenniporttiin 3. Myös tällainen rakenne ί suojataan yleisesti sähköä johtavasta materiaalista valmistetulla kuorella.

t · a

Kuvien 2a ja 2b suoritusmuodoissa osaa heliksi- tai keraamisista resonaattoreista ;': 30 voidaan käyttää vastaanottohaarassa, jolloin lähetyshaaran suodatin muodostuu ko- : ’: konaan resonaattoreista ja vastaanottohaaran suodatin käsittää sekä resonaattoreita • . että pinta-akustisen suodattimen 7.

I t t I

• · » ‘ ’ Kuvassa 3 a on esitetty suodatinrakenne, jossa sekä lähetys- TX että vastaanottohaa- : : ‘: 35 ran RX suodatinosuus käsittää pelkästään heliksiresonaattoreita 6. Tämän tyyppi- * ‘ ‘: sissä suodattimissa ei ole samanlaista tehonkesto-ongelmaa kuin pinta-akustisissa suodattimissa, mutta liittämällä antenni 1 suoraan suodattimen antenniporttiin 3 saavutetaan keksinnön muut edut, eli siirtolinjahäviöt ja tilantarve ovat pienet ja suo- 7 110556 dattimen antenniportin impedanssi voidaan suunnitella vastaamaan suoraan antennin syöttöimpedanssia. Kuvan 3b rakenne vastaa kuvaa 3 a, mutta siinä suodattimen resonaattoreina on käytetty keraamisia resonaattoreita 12.

5 Tekniikan kehittyessä on todennäköistä, että tulevaisuudessa pystytään valmistamaan pinta-akustisia suodattimia, joiden tehonkesto on niin suuri, että niitä voidaan käyttää myös dupleksisuodattimen lähetyshaarassa. Kuva 4 esittää keksinnön mukaista yhdistettyä antenni-ja dupleksisuodatinrakennetta, jossa sekä lähetys- TX että vastaanottohaaran RX suodattimena käytetään pinta-akustista suodatinta 7, 13. Täl-10 löin rakenteen koko saadaan todennäköisesti merkittävästi pienemmäksi kuin nykyisellä suodatinteknologialla. Vaikka tehonkestovaatimus ei rajoita rakenteen toteutusta, antenni 1 kannattaa liittää keksinnön mukaisesti suoraan suodattimen antenni-porttiin 3 siirtolinjahäviöiden minimomiseksi ja impedanssisovituksen järjestämiseksi mahdollisimman edullisella tavalla.

15

Kuvassa 5 on esitetty eräs järjestely antennin kiinnittämiseksi suodattuneen. Kuva 5 vastaa kuvan 2b rakennetta, koska siinä lähetyshaaran TX suodatin on toteutettu keraamisilla resonaattoreilla 12 ja vastaanottohaaran RX suodatin on pinta-akustinen suodatin 7. Tarvittavat johdinyhteydet on tehty liuskajohtimina 14 piirilevyn 8 pin-20 nalle. Antenniliitin 15 on liitetty kiinteästi suodatinrakenteeseen eli tässä tapauksessa piirilevyyn 8. Liittimen läheisyydessä piirilevyllä voi olla sovituselementtejä (ei •, : esitetty kuvassa) suodattimen antenniportin impedanssin sovittamiseksi antennin 1 '. ‘ syöttöimpedanssiin. Kuvassa 5 on esitetty katkoviivalla suodattimen päälle tulevan sähköä johtavan suojakuoren 16 ääriviivat.

, V 25 • Keksinnön mukainen rakenne sijoitetaan matkapuhelimeen tai muuhun radiolaittee- i seen edullisesti siten, että laitteen ulkokuori suojaa sekä suodatinta että ainakin osittain myös antennia ja erityisesti antennin ja dupleksisuodattimen antenniportin liitoskohtaa taivutuksilta ja iskuilta. Kuvissa 6a - 6c on esitetty erilaisia esimerkin-: : 30 omaisia sijoitusvaihtoehtoja. Viitenumerolla 17 on merkitty matkapuhelimen piirile- ; : vyä ja numerolla 18 on merkitty puhelimen ulkokuorta, joka voidaan muotoilla mo- * , neliä eri tavalla. Kuvassa 6a käytetään antennina heliksiantennia la, jolloin sen ja dupleksisuodattimen 2b muodostama keksinnön mukainen kokonaisuus on varsin pienikokoinen ja kompakti. Se voidaan sijoittaa matkapuhelimen yläosaan niin, että 35 dupleksisuodatin 2b kiinnitetään puhelimen piirilevyyn 17 ja heliksiantenni la osoit-. taa kuvan asennossa ylöspäin eli poispäin piirilevystä 17. Matkapuhelimen ulkokuo ri 18 muotoillaan tässä suoritusmuodossa niin, että se sulkee kaikki osat sisäänsä, jolloin rakenne on hyvin tukeva ja ulkoa katsoen yksinkertaisen tyylikäs.

8 110556

Kuvan 6b suoritusmuodossa käytetään piiska-antennia Ib, joka on pituusakselinsa suunnassa huomattavasti pitempi kuin sähköiseltä pituudeltaan vastaava heliksian-tenni. Tällöin ei yleensä kannata sulkea koko antennia Ib puhelimen ulkokuoren 18 sisään, vaan osa antennista jää näkyviin. Puhelimen ulkokuoren 18 tehtävänä on suo-5 jata antennin Ib tyvi ja senja dupleksisuodattimen 2b liitoskohta. Antennin näkyviin jäävä osa tehdään joustavaksi, jolloin se kestää taivutuksia ja muuta mekaanista rasitusta. Samasta rakenteesta on esitetty kuvassa 6c muunnelma, jossa dupleksisuodattimen 2b rakenteesta johtuen sen antenniportti sijaitsee sen pitkänomaiseen ulkomuotoon nähden toisessa päässä. Tällöin suodatin 2b voidaan asentaa piirilevylle 17 10 kuvan suuntiin nähden pystysuoraan. Myös muut asennussuunnat ovat mahdollisia.

Keksinnön mukaista rakennetta voidaan käyttää myös silloin, kun radiolaitteen antenni on ulosvedettävä tai muuten liikuteltava. Tällainen ratkaisu tulee monesti kyseeseen matkapuhelimissa, jotka on saatava kuljetusasennossa mahdollisimman pie-15 neen tilaan, mutta joissa paras yhteyden laatu edellyttää pitkähköä antennia. Tekniikan tasosta tunnetaan monia ulosvedettäviä antenneja, joissa on sekä heliksi- että piiskaosa. Erityisesti viitataan suomalaisen patenttihakemuksen FI-952742 (LK-Products Oy: Kaksitoiminen antenni) esittämään antennirakenteeseen, joka käsittää kiinteän heliksiosan ja sen suhteen liikutettavan piiskaosan, joka ulosvedettynä 20 muodostaa sarjakytkennän mainitun heliksiosan kanssa. Kuva 7a esittää esimerkinomaisen tavan, miten tällainen antenni liitetään keksinnön mukaisesti osaksi yhdis-: tettyä antenni- ja dupleksisuodatinrakennetta. Suodattimessa käytetään lähetyshaa- rassa keraamista suodatinta 12 ja vastaanottohaarassa pinta-akustista suodatinta 7.

; Antenniliitin 15 on liitetty kiinteästi suodattimen pienihäviöiseen piirilevyyn 8 ja ; ‘ 25 tarvittavat johdinyhteydet sen ja suodattimen muiden osien välillä on tehty liuska- johtimilla 14. Antenniliittimeen 15 on liitetty kiinteästi antennin heliksiosa 19 ja : liittimen keskellä on reikä, jossa piiskaosa 20 mahtuu liikkumaan edestakaisin.

Dupleksisuodattimen sähköäjohtava suojakuori 16 kattaa kuvan 7a suoritusmuodossa vain suodattimet 12 ja 7, mutta se voidaan muotoilla myös siten, että antenniliitin ': 30 15 on sen sisäpuolella. Kuvan 7a tilanteessa piiskaosa 20 on ulosvedettynä, jolloin .1. se muodostaa sarjakytkennän heliksiosan 19 kanssa. Kuvassa 7b piiskaosa 20 on työnnetty sisään, jolloin puhelimen säteilevänä antennina toimii pelkkä heliksiosa 19. Esitetyllä rakenteella, jossa heliksiosa 19 on liitetty kiinteästi antenniliittimeen : 15, on se etu, että antennia liikutettaessa ei synny tilannetta, jossa mikään säteilevä : ’: 35 elementti ei olisi kytkeytyneenä suodattimen antenniporttiin.

Kuvat 8a ja 8b vastaavat kuvia 7a ja 7b kuvaten niissä esitetyn rakenteen esimerkinomaista sijoittamista matkapuhelimessa, kun antennin piiskaosa 20 on ulosvedettynä 9 110556 (kuva 8a) ja sisääntyönnettynä (kuva 8b). Puhelimen ulkokuori 18 muotoillaan edullisesti siten, että se peittää heliksiosan 19. Kuoressa on reikä, jossa piiskaosa 20 mahtuu liikkumaan edestakaisin. Myös muunlaiset sijoitus-ja muotoiluvaihtoehdot ovat mahdollisia.

5

Kuvassa 9 on esitetty kaavamaisesti eräs vaihtoehto tasoantennin käyttämiseksi osana keksinnön mukaista yhdistettyä antenni- ja dupleksisuodatinrakennetta. Kuvassa on sähköä johtavaan kuoreen suljettu dupleksisuodatin 2b, jonka kuoreen on yhdestä reunastaan liitetty alan ammattimiehen sinänsä tuntema PIFA-antenni 21 10 (Planar Inverted F-Antenna). Suodattimen kotelo toimii antennin toiminnan kannalta oleellisena oikosulkevana elementtinä ja antennia syötetään suodattimen keskellä olevasta antenniportin 3 kytkentäkohdasta. Kuvassa esitetyn PIFA-rakenteen asemesta voidaan käyttää muita sinänsä tunnettuja tasoantenneja, kuten mikroliuska-ja RCDLA-antenneja (Radiation Coupled Double L-Antenna).

15

Kuvassa 10 on esitetty esimerkinomainen tapa kuvan 9 rakenteen sijoittamiseksi matkapuhelimessa. Koska tasoantenni sijaitsee edullisesti kokonaisuudessaan matkapuhelimen kotelon sisäpuolella, sen sijoituksessa täytyy ottaa huomioon matkapuhelimen todennäköinen käyttöasento, jotta antenni toimisi parhaalla mahdollisella 20 tavalla ja jotta sen säteily kohdistuisi mahdollisimman vähän puhelimen käyttäjään.

Edullinen sijoituspaikka on matkapuhelimen yläosassa ja sen taustapuolella, jolloin • : antenni sijaitsee normaalissa käyttöasennossa mahdollisimman kaukana käyttäjän kehosta ja päästäjä käyttäjän käsi vaikuttaa mahdollisimman vähän antennin säteilyominaisuuksiin. Tasoantennin säteilykuvio on suuntaava ja sen suurimman vahvis-25 tuksen suunnan tulisi osoittaa käyttäjän kehosta poispäin.

: Edellä on käsitelty keksinnön mukaisen rakenteen soveltamista lähinnä matkapuhe- • limiin. Esitettyjä esimerkkejä ei kuitenkaan ole tarkoitettu rajoittaviksi, vaan alan ammattimiehelle on selvää, että keksintöä voidaan soveltaa monien eri suodatin- ja 30 antennirakenteiden yhteydessä kaikenlaisissa radiolaitteissa, edullisesti UHF- ja , ’. VHF-taajuuksilla mutta myös muilla taajuusalueilla.

Keksintö ratkaisee dupleksisuodattimen vastaanottohaaran tehonkesto-ongelman, jolloin voidaan käyttää hyvin pienikokoisia suodattimia, esimerkiksi pinta-akustisia “; 35 suodattimia. Keksintö ei edellytä tarkkoja erikoistyövaiheita eikä erityisen kalliiden •. komponenttien tai materiaalien käyttöä, joten se soveltuu hyvin matkapuhelimen kaltaisten radiolaitteiden sarjatuotantoon.

Claims (12)

10 110556

1. Radiolaitteen antenni- ja dupleksisuodatusrakenne, joka käsittää antennin (1; la; Ib; 19, 20) ja dupleksisuodattimen (2b), jossa antenni käsittää syöttöpisteen ja dupleksisuodatin käsittää 5. lähetinportin (9) lähetettävän signaalin syöttöä varten ja - vastaanotinportin (10) vastaanotetun signaalin ulosottoa varten, tunnettu siitä, että dupleksisuodatin käsittää lisäksi antenninsyöttöpisteen (3) lähetettävän signaalin johtamiseksi antenniin ja vastaanotettavan signaalin johtamiseksi antennista, ja mainittu antenni (1; la; Ib; 19, 20) on syöttöpisteestään liitetty välit-10 tömästi dupleksisuodattimeen mainitun antenninsyöttöpisteen (3) kohdalla yhdistetyn antenni- ja dupleksisuodatinrakenteen aikaansaamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että mainittu duplek-sisuodatin (2b) käsittää lähetyshaaran (TX) mainitun lähetinportin (9) ja mainitun 15 antenninsyöttöpisteen (3) välillä ja vastaanottohaaran (RX) mainitun antenninsyöttöpisteen (3) ja mainitun vastaanotinportin (10) välillä, ja mainittu vastaanottohaara (RX) käsittää pinta-akustisen suodattimen (7) (SAW, Surface Acoustic Wave).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen yhdistetty rakenne, tunnettu siitä, että mainit-20 tu lähetyshaara (TX) käsittää keraamiresonaattoreita (12).

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen yhdistetty rakenne, tunnettu siitä, että mainittu lähetyshaara (TX) käsittää heliksiresonaattoreita (6).

5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen yhdistetty rakenne, tunnettu siitä, että mainittu vastaanottohaara (RX) käsittää lisäksi keraamiresonaattoreita. • · 6. Patenttivaatimuksen 2 tai 4 mukainen yhdistetty rakenne, tunnettu siitä, että , : mainittu vastaanottohaara (RX) käsittää lisäksi heliksiresonaattoreita. X· 30

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen yhdistetty rakenne, tunnettu siitä, että mainit- ' .. tu dupleksisuodatin (2b) on kokonaan toteutettu keraamiresonaattoritekniikalla (12).

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen yhdistetty rakenne, tunnettu siitä, että mainit- ‘ · ’ · 35 tu dupleksisuodatin (2b) on kokonaan toteutettu heliksiresonaattoritekniikalla (6). ! : 110556 π

9. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen yhdistetty rakenne, tunnettu siitä, että mainittu dupleksisuodatin (2b) on kokonaan toteutettu pinta-akustisella suodatin-tekniikalla (7, 13).

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen yhdistetty rakenne, tunnettu siitä, että mainittu antenni (1) on jokin seuraavista: heliksiantenni (la), piiska-antenni (Ib), yhdistetty heliksi-ja piiska-antenni (19, 20), ulosvedettävä antenni (20), mikroliuska-antenni, tasomainen käännetty F-antenni (21) (PIFA, Planar Inverted F-antenna), säteilykytketty kaksois-L-antenni (RCDLA, Radiation Coupled Double L-10 antenna).

11. Radioviestinlaite, joka käsittää ulkokuoren (18), antennin (1) ja dupleksisuo-dattimen (2b), jossa mainittu antenni käsittää syöttöpisteen ja mainittu dupleksisuodatin käsittää 15. lähetinportin (9) lähetettävän signaalin syöttöä varten, ja - vastaanotinportin (10) vastaanotetun signaalin ulosottoa varten, tunnettu siitä, että että dupleksisuodatin käsittää lisäksi antenninsyöttöpisteen (3) lähetettävän signaalin johtamiseksi antenniin ja vastaanotettavan signaalin johtamiseksi antennista, ja mainittu antenni (1; la; Ib; 19, 20) on syöttöpisteestään liitetty 20 välittömästi dupleksisuodattimeen mainitun antenninsyöttöpisteen (3) kohdalla yhdistetyn antenni- ja dupleksisuodatinrakenteen aikaansaamiseksi, joka yhdistetty rakenne sijaitsee oleellisilta osiltaan mainitun ulkokuoren (18) sisäpuolella, jolloin mainittu ulkokuori on muotoiltu suojaamaan ainakin mainittua kohtaa, jossa antenni . . liittyy dupleksisuodattimeen. 25

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen radioviestinlaite, tunnettu siitä, että se on solukkoverkon matkapuhelin. r 1 » ( I » · ! t · • · » » > · I · i i : • · » I 12 110556