FI113214B

FI113214B - Yksinkertainen kahden taajuuden antenni

Info

Publication number: FI113214B
Application number: FI970297A
Authority: FI
Inventors: Petteri Annamaa; Seppo Raatikainen; Matti Niemi
Original assignee: Filtronic Lk Oy
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2004-03-15
Also published as: EP0855759B1; JPH10224139A; EP0855759A3; FI970297A; AU5182098A; CA2226430A1; US6140973A; DE69839659D1; EP0855759A2; FI970297A0

Description

113214

Yksinkertainen kahden taajuuden antenni - Enkel dubbelfrekvensantenn

Keksintö koskee yleisesti radiolaitteiden antennirakenteita. Erityisesti keksintö kos-5 kee antennirakennetta, jolla on kaksi toisistaan eroavaa resonanssitaajuutta. Tässä patenttihakemuksessa käsitellään esimerkinomaisena radiolaitteena matkapuhelinta.

Eri puolilla maailmaa on käytössä sohikkopuhelinjärjestelmiä, joiden toimintataa-juusalueet poikkeavat merkittävästi toisistaan. Digitaalisista solukkopuhelinjärjes-10 teknistä GSM-järjestelmän (Global System for Mobile telecommunications) toimintataajuudet ovat 890-960 MHz, JDC:n (Japanese Digital Cellular) 800 ja 1500 MHz:n alueilla, PCN:n (Personal Communication Network) 1710-1880 MHz ja PCS:n (Personal Communication System) 1850-1990 MHz. Amerikkalaisen AMPS-matkapuhelinjärjestelmän toimintataajuudet ovat 824-894 MHz ja eurooppalaisen 15 johdottoman DECT-puhelinjärjestelmän (Digital European Cordless Telephone) toimintataajuudet ovat 1880-1900 MHz.

Koska tekniikan tason mukaisen radiotaajuusantennin resonanssitaajuus on tunnetulla tavalla sidoksissa aallonpituuden kautta antennin pituuteen, yhtä antennia ei 20 voi käyttää kuin yhden taajuusalueen solukkopuhelinjärjestelmään tarkoitetussa matkapuhelimessa. Eräissä tapauksissa on kuitenkin suotavaa että samaa puhelinta voitaisiin käyttää myös jollakin toisella taajuusalueella. Tällöin tarvitaan muiden ! ·.. sopivien RF-osien lisäksi jokin toimiva antenniratkaisu.

, » · . ·. : 25 US-patentissa US 4 442 438 on esitetty kahdella taajuudella resonoiva antennira- kenne, joka koostuu kuvan 1 mukaisesti oleellisesti kahdesta heliksistä HX1, HX2 ja ." ’ yhdestä piiskaelementistä P1. Heliksit HX1 ja HX2 on asennettu peräkkäin raken teen symmetria-akselin suuntaisesti ja niiden vierekkäiset päät A1 ja A2 muodosta- • ' vat yhdistetyn rakenteen syöttöpisteen. Piiskaelementti P1 on osittain ylemmän he- 30 liksin HX1 sisällä ulottuen jonkin verran sen ulkopuolelle ja sen syöttöpiste A3 on : ’* * sen alapäässä. RF-signaali tuodaan kyseiseen syöttöpisteeseen A3 rakennelman :: : symmetria-akseliin yhtyvän koaksiaalijohtimen KX välityksellä, joka koaksiaalijoh- ....: din kulkee alemman heliksin HX2 läpi. Piiskaelementin syöttöpiste A3 on yhdistetty . · · ·. ylemmän heliksin alapäähän AI ja alempi heliksi on yhdistetty yläpäästään A2 ko- * F 35 aksiaalijohtimen KX johtavaan ja maadoitettuun vaippaan. Rakenteen ensinmmäi- nen resonanssitaajuus on heliksien HX1 ja HX2 muodostaman yhdistetyn rakenteen resonanssitaajuus, esimerkinomaisessa suoritusmuodossa 827 MHz. Rakenteen toinen resonanssitaajuus on ylemmän heliksin HX1 ja piiskaelementin P1 yhteinen re- 2 113214 sonanssitaajuus, esimerkinomaisessa suoritusmuodossa 850 MHz. Heliksi HX1 ja piiskaelementti P1 on siis mitoitettu niin, että niillä on oleellisesti sama resonanssi-taajuus.

5 US-patentin esittämä rakenne on suhteellisen monimutkainen. Rakenteen hankalin kohta valmistustekniikkaa ajatellen on syöttöpistejärjestely antennin keskikohdalla, jossa piiskaelementin alapään A3 ja ylemmän heliksin alapään AI on oltava galvaanisessa yhteydessä ja alempi heliksi on yhdistettävä yläpäästään A2 piiskaele-menttiä syöttävän koaksiaalijohtimen vaippaan. Rakenteella saavutettavien kahden 10 resonanssitaajuuden ero on patentissa esitetyn materiaalin mukaan pieni, koska ylempi heliksi HX1 ja piiskaelementti P1 on mitoitettava niin, että niillä on oleellisesti sama yhteinen resonanssitaajuus, joten sitä ei voida soveltaa esimerkiksi GSM-ja PCN-taajuuksilla toimivaan puhelimeen. Patentin selitysosassa esitetäänkin keksinnön tavoitteeksi matkapuhelinantennin resonanssitaajuusalueen leventäminen 15 niin, että se paremmin kattaisi koko taajuuskaistan yhdessä solukkopuhelinjärjestel-mässä.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa numero FI963275 (LK-Products) on esitetty kuvan 2 mukainen kahden taajuuden antennirakenne, jossa lieriökelajohtimeksi kier-20 retyn heliksiantennin 2 päiden välillä on tietyssä kohdassa liittymäosa 2c toiseen antennielementtiin 3 liittymistä varten. Antennin ensimmäisenä antennielementtinä oleva lieriökelajohdin 2 käsittää pituusakselinsa suunnassa alaosan 2a ja yläosan 2b » ja toinen antenniosa 3 liittyy lieriökelajohtimeen kiinteällä liitoksella ala- ja yläosan .: välillä olevassa liitoskohdassa 2c. Rakenteen kahdella säteilevällä antennielementil- ; ‘ : 25 lä on yhteinen alaosa liittymäosan muodostamaan haarautumispisteeseen saakka, josta ylöspäin antennielementtien sähköiset pituudet ovat erilaiset. Yhdistetyn an-. . tennirakenteen ensimmäinen resonanssitaajuus määräytyy antennielementtien yhtei sen alaosan ja ensimmäisen antennielementin yläosan yhteenlasketusta sähköisestä . . pituudesta. Toinen resonanssitaajuus määräytyy vastaavasti yhteisen alaosan ja toi- ,.; 30 sen antennielementin yläosan yhteenlasketusta sähköisestä pituudesta. Resonanssi- ’ ·; ·' taajuuksiin vaikuttaa lisäksi antennielementtien välinen keskinäiskytkentä sekä se, : V: että antennielementit ovat toistensa lähikentässä olevia sähköä johtavia kappaleita, :" ’: joten ne kuormittavat toisiaan. Kuvan 2 mukainen antennirakenne on suhteellisen

Il I

vaikea mitoittaa tarkasti halutuille taajuuksille, koska antennielementtien välinen * * · ’, 35 liitoskohta edellyttää varsin tarkkaa asemointia. Lisäksi sähköisestä kytkennästä liitoskohdassa tulee helposti epäluotettava.

3 113214 Tämän keksinnön tavoitteena on esittää kahdelle toimintataajuusalueelle soveltuva antennirakenne, joka on yksinkertainen valmistaa ja joka toimii luotettavasti. Kek-innön tavoitteena on myös esittää antennirakenne, joka on helppo mitoittaa tarkasti kahdelle eri toimintataajuudelle. Keksinnön tavoitteena on lisäksi, että sen mukainen 5 antennirakenne soveltuu laajamittaiseen sarjatuotantoon.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan antennirakenteella, jossa antennielementti käsittää ylä-ja alapään ja niiden välillä tapituskohdan syöttöjohtimen liittymiseksi siihen ja jossa syöttöjohdin voi myös toimia osana säteilevää antennia.

10

Keksinnön mukaiselle antennirakenteelle on tunnusomaista, että siihen kuuluva syöttöjohdin on oleellisilta osiltaan sähköisesti suojaamaton ja se liittyy antenniele-menttiin tapituspisteessä, joka sijaitsee antennielementin ensimmäisen pään ja toisen pään välillä ja joka jakaa antennielementin kahteen sähköisesti eripituiseen osaan.

15

Keksinnön mukaisessa antennissa on antennielementti, jolla on ensimmäinen pää ja toinen pää sekä tapituskohta (engl. tapping point), joka sijaitsee tietyssä kohdassa antennielementin päiden välillä. Antennielementin päitä voidaan myös nimittää sen ylä- ja alapääksi, jolloin nämä nimitykset viittaavat asentoon, jossa antennit tekni-20 sissä piirustuksissa yleensä kuvataan, eivätkä ne rajoita keksinnön mukaisen antennin valmistusta tai käyttöä missään erityisessä suunnassa. Tapituskohta jakaa antennielementin epäsymmetrisesti siten, että sähköinen pituus tapituskohdasta ensim-, *.. äiseen päähän (edullisimmin yläpäähän) on huomattavasti suurempi kuin sähköinen : · ‘: pituus tapituskohdasta toiseen päähän (alapäähän). Antennin syöttöjohdin, joka yh- , ·. : 25 distää antennielementin sähköisesti radiolaitteeseen, liittyy antennielementtiin tapi- • · ·. tuskohdassa. Merkittävä ero edellä tekniikan tason selostuksessa esitettyyn patent- :' tijulkaisun US 4 442 438 rakenteeseen verrattuna on se, että oleellinen osuus syöt- töjohtimesta toimii myös säteilevänä osana, koska syöttöjohdin on sähköisesti suojaamaton (sen ympärillä ei ole johtavasta materiaalista valmistettua vaippaa). An-30 tennirakenteen sähköinen kokonaispituus ensimmäisellä toimintataajuudella on syöt-: ’ * · töjohtimen ja tapituskohdasta antennielementin ensimmäiseen päähän ulottuvan v : osuuden sähköisten pituuksien summa. Vastaavasti antennirakenteen sähköinen ko- ...,: konaispituus toisella toimintataajuudella on syöttöjohtimen ja tapituskohdasta an- , · · ·. tennielementin toiseen päähän ulottuvan osuuden sähköisten pituuksien summa.

35

Edellä mainittu antennielementti voi olla lieriökelajohdin eli heliksi, suora johdin tai •.' · · jokin näiden yhdistelmä. Lieriökelajohtimen etuja ovat pieni fyysinen koko sähköi seen pituuteen verrattuna sekä monipuoliset mitoitusmahdollisuudet (heliksilangan 4 113214 pituuden valinta, halkaisijan valinta, nousukulman valinta). Suoran johtimen etuna on rakenteen helppo valmistettavuus. Yhdistetyissä rakenteissa on mahdollista hyödyntää molempien antennielementtityyppien hyviä puolia. Keksinnön yksinkertaisiin suoritusmuotoihin voidaan liittää liikuteltava piiskaelementti, jonka käyttäjä voi 5 halutessaan vetää ulkonevaan asentoon antennitoiminnan tehostamiseksi tai painaa radiolaitteen ulkokuoren sisään radiolaitteen kuljetusta ja/tai säilytystä varten.

Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkinä esitettyihin edullisiin suoritusmuotoihin ja oheisiin kuviin, joissa 10 kuva 1 esittää erästä tekniikan tason mukaista antennirakennetta, kuva 2 esittää erästä toista tekniikan tason mukaista antennirakennetta, kuva 3 a esittää erästä keksinnön mukaista antennirakennetta, kuva 3b esittää muunnelmaa kuvan 3a rakenteesta, 15 kuva 3 a' esittää kuvan 3 a antennin heijastusvaimennusta taajuuden funktiona, kuva 3b' esittää kuvan 3b antennin heijastusvaimennusta taajuuden funktiona, kuva 4a esittää erästä toista keksinnön mukaista antennirakennetta, kuva 4b esittää erästä kolmatta keksinnön mukaista antennirakennetta, kuva 4c esittää erästä neljättä keksinnön mukaista antennirakennetta, 20 kuva 5a esittää erästä viidettä keksinnön mukaista antennirakennetta, kuva 5b esittää erästä kuudetta keksinnön mukaista antennirakennetta, kuva 6a esittää eräitä keksinnön mukaisia antennirakenteita liikuteltava osa si-sääntyönnettynä ja : ’; kuva 6b esittää eräitä keksinnön mukaisia antennirakenteita liikuteltava osa ulos- : 25 vedettynä.

Edellä tekniikan tason selostuksen yhteydessä on viitattu kuviin 1 ja 2, joten seuraavassa keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen selostuksessa viitataan lähinnä * kuviin 3a-6b.

30 i ' · · Kuvissa 3a ja 3b on kuvattu kaksi muunnelmaa keksinnön edullisen suoritusmuodon :: mukaisesta antennirakenteesta. Antenni 10 koostuu syöttöjohtimesta 11, joka on ...,: oleellisilta osiltaan suojaamaton, sekä lieriökelajohtimesta eli heliksistä 12, joka ... tapitetaan (liitetään) em. syöttöjohtimeen tietyssä tapituskohdassa 13. Tapituskohta '! ’ 35 13 jakaa heliksin alaosaan 12a ja yläosaan 12b. Antennin mitoituksen ja toiminnan ..!: ‘ kannalta keskeiset parametrit ovat kierteiden lukumäärä heliksin alaosassa 12a ja ‘ ; yläosassa 12b, tapituskohdan 13 paikka sekä syöttöjohtimen 11 pituus. Heliksin 12 ja johtimen 11 mitoituksella suhteutettuna tapituskohdan 13 sijaintiin määrätään an- 5 113214 tennin toimintataajuudet. Heliksin yläosa 12b on kuvien 3a ja 3b suoritusmuodoissa selvästi alaosaa 12a pitempi, jolloin antennin alempi toimintataajuus määräytyy yläosan 12b kierteiden lukumäärästä ja syöttöjohtimen 11 pituudesta. Vastaavasti antennin ylempi toimintataajuus määräytyy alaosan 12a kierteiden lukumäärästä ja 5 syöttöjohtimen 11 pituudesta.

Syöttöjohdin 11 on suojaamaton kuvissa 3a ja 3b näkyvältä osaltaan, jotta se toimisi säteilevänä osana, kun antenniin johdetaan syöttöjohtimen alapään kautta radiotaajuista värähtelyä (ja resonoivana osana, kun antenni vastaanottaa ympäristöstä radio-10 taajuista värähtelyä). Keksintö ei varsinaisesti rajoita suojaamattoman osan pituutta, eikä varsinkaan syöttöjohtimen rakennetta tai mitoitusta niiltä osin kun se ei toimi säteilevänä osana. Suojaamattoman osan mitoituksessa on kuitenkin huomioitava rakenteen sopivuus tietyille toimintataajuusalueille jäljempänä kuvattavalla tavalla.

15 Kuvassa 3a tapituskohdan 13 alapuolelle jäävä heliksin alaosa 12a käsittää 1,25 kierrosta. Kuvan 3b muunnelmassa heliksi ja syöttöjohdin ovat samanlaiset, mutta tapituskohta on siirretty heliksissä alemmas, jolloin sen alapuolelle jää enää 0,75 kierrosta. Koska ylemmällä toimintataajuudella säteilevä antennin osa on kuvassa 3b lyhyempi, kuvan 3b antennin ylempi toimintataajuus on korkeampi kuvan 3a anten-20 nilla. Valitsemalla heliksin alaosan kierrosten lukumäärä sopivasti voidaan valita haluttu ylemmäksi toimintataajuusalueeksi esimerkiksi PCN- tai PCS-järjestelmän taajuusalue. Tapituskohdan yläpuolelle jäävän heliksin osan 12b pituudella sääde-• tään puolestaan alempi toimintataajuus esimerkiksi AMPS- tai GSM-järjestelmään . i sopivaksi. Taulukossa 1 on esitetty esimerkkimitoitukset kuvien 3a ja 3b mukaisille :'' ‘: 25 tapauksille, jolloin heliksin pituuden ja tapituskohdan valinnalla saavutetaan anten-

• l I

\, ni, joka soveltuu GSM/PCN- tai AMPS/PCS-järjestelmille. Taulukosta huomataan, . ; ·. että AMPS/PCS-järjestelmässä heliksin kokonaispituus on puoli kierrosta enemmän ja tapituskohta puoli kierrosta alempana kuin GSM/PCN-järjestelmässä. Tietyn mit-.. . i täisestä heliksistä voidaan lyhentämällä ja/tai tapituskohdan valinnalla saavuttaa ’.,; 30 helposti useisiin eri järjestelmiin soveltuvia antenneja.

• I

f i * • Hl 6 113214

Taulukko 1: _Järjestelmät: GSM/PCN_ AMPS/PCS_

Syöttöjohtimen 11 pituus__26 mm__26 mm_

Heliksin alaosan 12a kierrosmäärä 1,25__0,75_

Heliksin yläosan 12b kierrosmäärä 4__5_

Heliksin 12 halkaisija__6.5 mm__6.5 mm_

Heliksin alaosan 12a kierrosten 0.4 mm 0.4 mm nousu___

Heliksin yläosan 12b kierrosten 2-6 mm (harveneva) 2-6 mm (harveneva) nousu___

Antennin tehokasta toimintaa vastaava kaistanleveys tietyn nimellisen toimintataajuuden ympärillä määrätään heliksin alaosan 12a ja yläosan 12b nousun avulla.

5 Pääsääntö on, että mitä harvempi nousu tehdään, sitä leveämpi kaistanleveys on, varsinkin alemmalla toimintataajuudella. Antennin mitoittaminen valitsemalla osien pituudet ja heliksielementin tapauksessa kierteiden nousut tapahtuu edullisimmin kokeilemalla eikä se edellytä keksinnöllistä toimintaa. Kuvissa 3a’ ja 3b’ on esitetty mittaustulokset kuvien 3a ja 3b mukaisista antenneista. Käyrä kuvaa kummassakin 10 tapauksessa s j ^-parametria, joka on esitetty desibeliyksiköissä taajuuden funktiona.

Mainittu parametri kuvaa heijastusvaimennusta eli sitä signaalin osaa, joka heijastuu takaisin radiolähettimeen, joka lähettää signaalia siihen kytketyn antennin kautta. Alhainen s | j -parametrin arvo tietyllä taajuudella tarkoittaa, että antenni toimii kyseisellä taajuudella tehokkaasti.

v : 15 ,' · Kuvissa 3a ja 3b esitettiin antennirakenne, jossa tapitettava antennielementti on he- liksi. Samanlainen rakenne voidaan toteuttaa myös käyttämällä antennielementtinä piiska-antennia tai yhdistelmäantennia, jolloin toimintaperiaate on sama ja taajuuk-’ j': sien valinta tapahtuu samalla tavalla. Kuvassa 4a on esitetty rakenne, jossa kahden 20 taajuuden antenni toteutetaan piiska-antennina. Kuvien 3a ja 3b suoritusmuodoissa esiintynyt heliksi 12 on kuvassa 4a korvattu suoralla johtimella eli piiskalla 22, jo-... hon syöttöjohdin 21 liittyy tapituskohdassa 23. Tapituskohta jakaa piiskan alaosaan 22a ja yläosaan 22b. Alemman toimintataajuuden määrää syöttöjohtimen 21 ja piis-' ‘: kan yläosan 22b yhteenlaskettu sähköinen pituus ja ylemmän toimintataajuuden 25 määrää syöttöjohtimen 21 ja piiskan alaosan 22a yhteenlaskettu sähköinen pituus.

‘. Yhdistelmäantenni tarkoittaa rakennetta, jossa tapitettu antennielementti on jokin • ‘ yhdistelmä tunnetuista yksinkertaisista antennielementeistä. Kuvassa 4b antennie- 7 113214 lementti on heliksin 24 ja piiskan 25 sarjakytkentä, jossa tapituskohta 23 sijaitsee tietyssä heliksin 24 kohdassa. Antennielementin yläosan 22b muodostavat heliksistä 24 tapituskohdan 23 yläpuolelle jäävä osuus sekä sen jatkeena oleva piiska 25 ja antennielementin alaosan 22a muodostaa se heliksin 24 osuus, joka jää tapituskoh-5 dan 23 alapuolelle. Kuvan 4c rakenteessa antennielementin yläosa on heliksi 26, tapituskohta 23 on heliksin alimmassa pisteessä ja antennielementin alaosa on tapi-tuskohdasta alaspäin suuntautuva piiska 27. Valmistusteknisesti on edullista muodostaa tällaisen rakenteen piiskaosuus taivuttamalla syöttöjohtimen 21 pää tapituskohdan vierestä alaspäin, mutta piiska 27 voi luonnollisesti olla myös erillinen joh-10 din, joka liittyy heliksin alapäähän juotoksella tai muulla tunnetulla tavalla. Kuvan 4c mukaisessa rakenteessa tapituskohta 23 voi olla heliksin 26 ja piiskan 27 yhtymäkohdassa tai, jos piiska on erillinen johdin, missä tahansa piiskan 27 ja heliksin 26 muodostaman saijakytkennän muussa kohdassa. Yhdistelmäantenni voi koostua myös useammasta kuin kahdesta osasta. Siinä voi olla esimerkiksi keskellä heliksi, 15 jonka molempiin päihin liittyy piiska.

Kuvien 4a - 4c rakenteille pätevät samat mitoitusperiaattet kuin kuvien 3a ja 3b suoritusmuodoille. Antennielementin tapituskohdan 23 yläpuolelle jäävä osuus määrää toisen ja sen alapuolelle jäävä osuus määrää toisen toimintataajuuden yhdessä 20 syöttöjohtimen kanssa. Vaikka edellä on esitetty vain rakenteita, joissa tapitetun antennielementin alaosa on yläosaa lyhyempi, tapituskohta voidaan siirtää myös niin ylös, että sen alapuolelle jäävä antennielementin alaosa on yläosaa pitempi, jolloin alempi toimintataajuus määräytyy antennielementin alaosan ja ylempi toimintataa-:'; juus antennielementin yläosan mitoituksen mukaan.

, ; 25

Kuvissa 5a ja 5b on esitetty eräitä vaihtoehtoja kuvissa 3a - 4c kaavamaisesti esitet-1' * tyjen antennirakenteiden toteuttamiseksi. Kuvissa 5a ja 5b viitenumerointi vastaa soveltuvin osin kuvia 3a ja 3b. Kuvan 5a antennissa on johtavasta materiaalista ’ (edullisimmin metallista) valmistettu liitinosa 51, jonka yläosa jatkuu syöttöjohtime- 30 na 11 heliksin 12 sisään. Syöttöjohdin 11 voi olla samaa kappaletta kuin liitinosa 51 • · tai se voi olla erillinen sauvamainen johdin, joka on esimerkiksi juotettu liitinosan .: : 51 yläpinnassa olevaan, kuvassa esitettyyn asentoon nähden pystysuoraan reikään.

.,,; Tapituskohdassa 13 heliksikierteen halkaisija on niin pieni, että heliksi on helppo • . liittää syöttöjohtimen 11 yläpäähän joko kitkakiinnityksellä, juottamalla tai muulla i' 35 sinänsä tunnetulla tavalla. Lisäksi kuvassa 5a on esitetty eristemateriaalista valmis- .. : ’ tettu suojakuori 54, joka muodostetaan jollakin sinänsä tunnetulla menetelmällä •.' · · antennirakenteen pälle suojaamaan sitä ja antamaan antennille lopullisen ulkomuo don. Liitinosan 51 alaosassa on kierteet tai jokin muu kiinnitysmuotoilu (esimerkiksi 8 113214 pikalukitusolakkeet) antennin liittämiseksi mekaanisesti ja sähköisesti radiolaitteeseen.

Kuvassa 5b esitetään eräs toinen mahdollisuus muodostaa kytkentä antennin ja ra-5 diolaitteen välille. Syöttöjohdin 11 on taivutettu radiolaitteen puoleisesta päästään U-muotoon, jolloin sähköinen kytkeytyminen radiolaitteen antenniporttiin (ei esitetty kuvassa) tapahtuu taivutettuun johtimeen sisältyvän jousivoiman avulla. Eriste-materiaalista valmistettu tukiosa 55 toimii rakenteen mekaanisena tukena ja sen avulla antenni liittyy mekaanisesti radiolaitteeseen. Esillä oleva keksintö ei rajoita 10 antennin ja radiolaitteen välistä kytkentää, vaan antennin kytkeytyminen radiolait teeseen voidaan tehdä millä tahansa sinänsä tunnetulla tavalla.

Kuvissa 6a ja 6b on esitetty kolme muunnelmaa antennirakenteesta, jossa käytetään keksinnön kuvassa 3b esitetyn suoritusmuodon lisäksi liikuteltavaa piiska-antennia, 15 jonka käyttäjä voi vetää esiin tai työntää radiolaitteen sisään. Muunnelmat I, II ja III eroavat toisistaan liikuteltavan piiska-antennin johtavan osuuden pituuden ja siihen liitetyn, eristemateriaalista valmistetun jatko-osan pituuden osalta. Kuva 6a esittää muunnelmia I, Ilja III liikuteltava piiska-antenni sisääntyönnettynä ja kuva 6b esittää samoja muunnelmia liikuteltava piiska-antenni ulosvedettynä.

20

Liikuteltava piiska-antenni käsittää johtavan osuuden 60a ja eristemateriaalista valmistetun osuuden 60b. Jälkimmäiseen kuuluu yleensä myös sen yläpäässä oleva nuppi tai muu muotoiltu osa, josta käyttäjä saa helposti otteen antennin liikuttele-'; ‘; mistä varten. Johtava osuus 60a mitoitetaan edullisimmin siten, että kun liikuteltava . ; 25 piiska-antenni on kuvan 6b mukaisessa ulosvedetyssä asennossaan, sähköinen pituus · · * mitattuna syöttöjohtimen 11 alapäästä kytkeytymiskohdan 67 kautta liikuteltavan ! ‘ ‘ piiska-antennin johtavan osuuden 60a yläpäähän on sama kuin sähköinen pituus syöttöjohtimen 11 alapäästä tapituskohdan 13 kautta antennielementin 12 yläosan ! * · • ’ ‘ 12b yläpäähän. Tällöin syöttöjohtimen Ilja liikuteltavan piiska-antennin johtavan 30 osuuden 60a muodostaman sarjakytkennän tehokas toimintataajuus on sama kuin ’ * · antennirakenteeen alempi toimintataajuus eli alemmalla toimintataajuudella anten- :.: : neina toimivat sekä liikuteltavan piiska-antennin johtava osuus 60a että tapitetun ,,..; antennielementin yläosa 12b. Tapitetun antennielementin alaosa 12a toimii raken teen ylemmällä toimintataajuudella samalla tavalla kuin edellä on esitetty.

'··/ 35

Liikuteltavan piiska-antennin johtavan osuuden 60a pituudesta riippuu, missä koh-; ' · · dassa se kytkeytyy ulosvedetyssä asennossaan syöttöjohtimeen 11. Kuvasta 6b näh dään, että mitä pitempi johtava osuus 60a on, sitä alempana on sen kytkeytymiskoh- 9 113214 ta 67 syöttöjohtimeen 11. Kuvan 6a ja 6b havainnollistavat myös sitä, kuinka pitkälle alaspäin (radiolaitteen sisään) liikuteltava piiska-antenni työntyy sisäänvedetyssä asennossaan. Muunnelmassa III liikuteltavan piiska-antennin johtava osuus on lyhimmillään, jolloin se työntyy vain vähän radiolaitteen sisään. Muunnelmassa II lii-5 kuteltava piiska-antenni työntyy varsin pitkälle ja muunnelma I on näiden kahden välimuoto. Liikuteltavan piiska-antennin sisääntyöntymiseen vaikuttaa myös sen eristemateriaalista valmistetun osuuden 60b pituus: mitä pitempi eristeosuus, sitä pitemmälle sisääntyönnetty piiska-antenni työntyy. Eristeosuuden pituudella voidaan valita, kuinka paljon liikuteltavan piiska-antennin johtava osuus häiritsee tapi-10 tetun antennielementin toimintaa, kun ensinmainittu on sisääntyönnettynä. Pitkä eristeosuus vastaa johtavan osuuden työntymistä kokonaan pois tapitetun antennielementin lähikentästä (muunnelma II) ja lyhyt eristeosuus vastaavasti johtavan osuuden jäämistä suureksi osaksi tapitetun antennielementin lähikenttään (muunnelma III). Liikuteltavan piiska-antennin johtavan osuuden ja eristävän osuuden pituudet 15 eivät ole mitenkään sidoksissa toisiinsa.

Ratkaisut, joissa liikuteltava piiska-antenni työntyy sisääntyönnettynä vain vähän radiolaitteen sisään, sopivat erityisesti pienikokoisiin radiolaitteisiin. Toisaalta johtavan osuuden työntyminen kokonaan pois tapitetun antennielementin lähikentästä 20 parantaa jälkimmäisen toimintaa antennina. Vaikka kuvissa 6a ja 6b on esitetty vain tietty suoritusmuoto tapitetun antennielementin toteuttamiseksi, on selvää, että tapitettuna antennielementtinä voidaan käyttää mitä tahansa edellä esitettyä tai samasta ’.. keksinnöllisestä ajatuksesta muuntelemalla saatua antennielementin tyyppiä. Liiku- •'; teltava piiska-antenni voi olla mitoitettu myös muulle toimintataajuudelle kuin kum- . ; 25 pikaan tapitetun antennielementin osuus, jolloin vetäessään liikuteltavan piiska-an tennin ulompaan ääriasentoonsa käyttäjä saa käyttöönsä kolmannen toimintataajuus-alueen tapitetun antennielementin tarjoamien kahden toimintataajuusalueen lisäksi.

Esillä oleva keksintö kattaa myös sellaiset rakenteelliset ratkaisut, joissa tapitettu 30 antennielementti on jokin muu kuin heliksi, piiska tai näiden yhdistelmä. Tekniikan tasosta tunnetaan lukuisia antennielementtityyppejä, jotka ovat heliksiantennin ja v : piiska-antennin sinänsä tunnettuja vastineita ja joita voidaan käyttää keksinnön mu- ....: kaisen antennirakenteen osina. Esimerkiksi piirilevyn tai muun dielektrisen väliai- • · ·. neen pinnalle muodostetut johdinkuviot on helppo muotoilla siten, että ne toimivat ‘ · ’ 35 tapitettuina antennielementteinä samalla tavalla kuin edellä käsitellyt heliksi-, piis- ..I ka- ja yhdistelmäantennit. Myös kuvien 6a ja 6b mukaisissa rakenteissa esiintyvä

> I

, · · liikuteltava antennielementti voi olla jokin sinänsä tunnettu piiska-antennin vastine.

10 113214

Keksinnön mukainen antennirakenne on valmistettavuuden kannalta erityisen edullinen, koska sen mitoittaminen erilaisille toimintataajuuksien yhdistelmille on yksinkertaista. Valmistaja voi tuottaa kaikkia mahdollisia toimintataajuuksien yhdistelmiä varten identtisiä antenniaihioita, joissa sekä syöttöjohdin että tapitettu anten-5 nielementti ovat reilusti ylipitkiä. Aihion soveltaminen tietyille taajuuksille edellyttää vain syöttöjohtimen ja tapitetun antennielementin päiden katkaisemista halutusta kohdasta. Esillä oleva keksintö ei rajoitu mihinkään tiettyyn sovellutukseen vaan sitä voidaan käyttää antenneissa erilaisissa sovelluksissa ja eri taajuuksilla, edullisesti radiotaajuuksilla, kuten UHF ja VHF. Rakenne on edullisesti käytettävissä matka-10 puhelinantenneihin.

« *

* I

t ♦ I f · Ϊ *

Claims

113214

1. Antennirakenne, joka käsittää syöttöjohtimen (11, 21) ja antennielementin (12, 22, 24, 25, 26, 27), jolla antennielementillä on ensimmäinen pää ja toinen pää, tunnettu siitä, että syöttöjohdin on oleellisilta osiltaan sähköisesti suojaamaton ja se 5 liittyy antennielementtiin tapituspisteessä (13, 23), joka sijaitsee mainittujen ensimmäisen pään ja toisen pään välillä ja joka jakaa antennielementin kahteen sähköisesti eripituiseen osaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että antennie- 10 lementti on lieriökelajohdin (12).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että mainittu lieriökelajohdin käsittää tapituskohdassa muuta lieriökelajohdinta tiukemmin kierretyn osuuden, johon syöttöjohtimen pää kiinnittyy. 15

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että antennie-lementti on suora johdin (22).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että antennie-20 lementti on dielektrisen väliaineen pinnalle muodostettu johdinkuvio.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että antennie-lementti on lieriökelajohtimen (24, 26) ja ainakin yhden suoran johtimen (25, 27) : muodostama sarjakytkentä. . 25

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että tapitus-piste (23) on mainitun lieriökelajohtimen (26) ja mainitun ainakin yhden suoran johtimen (27) yhtymäkohdassa. * ·

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että tapitus- piste on mainitun lieriökelajohtimen (24) päiden välillä.

.: 9. Patenttivaatimuken 1 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että se käsittää · . lisäksi toisen antennielementin (60a), joka on liikutettavissa mainitun ensimmäisen i ‘ 35 antennielementin suhteen. . r > » . ‘ 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että mainittu toinen antennielementti on piiskaelementti, joka on liikutettavissa pituusakselinsa 113214 suunnassa ensimmäisen antennielementin suhteen ensimmäisen ääriasennon ja toisen ääriasennon välillä.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että maini-5 tussa ensimmäisessä ääriasennossa piiskaelementti kytkeytyy (67) mainittuun syöt-töjohtimeen, jolloin syöttöjohtimen ja piiskaelementin muodostaman sarjakytkennän sähköinen pituus on oleellisesti sama kuin syöttöjohtimen ja mainitun antennielementin toisen eripituisen osan muodostaman sarjakytkennän sähköinen pituus.

10 Patentkrav