FI113222B

FI113222B - Antenna arrangement

Info

Publication number: FI113222B
Application number: FI20010072A
Authority: FI
Inventors: Kari Ojala; Matti Henell
Original assignee: Oorninki Ohjelmistot Oy
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2004-03-15
Also published as: FI20010072A0; WO2002060008A8; WO2002060008A1; FI20010072A

Description

113222113222

AntennijärjestelyThe antenna arrangement

Keksinnön tausta Tämän keksinnön kohteena on antennijärjestely, joka on sovitettu lähettämään ja/tai vastaanottamaan lähetettä ja joka järjestely käsittää lähet-5 tävän ja/tai vastaanottavan dipoliantennin.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an antenna arrangement which is adapted to transmit and / or receive a transmission and which comprises a transmitting and / or receiving dipole antenna.

Nykyisin dataa siirretään enenevässä määrin käyttäen hyväksi langattomia tiedonsiirtovälineitä. Langattomasti pienellä lähetysteholla ja alueella tietoa siirretään esimerkiksi lähiverkoissa, joissa useita tietokoneita on kytketty langattomasti toisiinsa. Lisäksi nykyisin useat palveluntarjoajat tarjoavat lan-10 gatonta yhteyttä internet-tietoverkkoon.Nowadays, data is increasingly being transmitted using wireless communication devices. Wirelessly, with low transmission power and area, data is transmitted over LANs, for example, where multiple computers are wirelessly connected to each other. In addition, many service providers today provide lan-10 wireless access to an Internet data network.

Langattoman yhteyden muodostamiseksi asiakkaan ja tukiaseman välillä tulee asiakkaalla olla käytössä antenni, joka sekä vastaanottaa, että lähettää dataa. Tämän kaltaiselle radioliikenteelle on allokoitu vapaa taajuus, joka on 2,4GHz. Koska taajuus on vapaasti käytettävissä, rajoitetaan kyseisellä 15 taajuudella lähettävien lähettimien lähetystehoa. Tämä lähetysteho on rajoitettu 100mW:n. Ongelmana onkin toteuttaa luotettava yhteys käyttäjän ja tukiaseman väliseen langattomaan tiedonsiirtoon käyttämällä alhaista lähetystehoa.To establish a wireless connection between the client and the base station, the client must have an antenna that both receives and transmits data. This type of radio traffic is allocated a free frequency of 2.4GHz. Because the frequency is freely available, the transmit power of the transmitters transmitting at that 15 frequency is limited. This transmit power is limited to 100mW. The problem is, therefore, to establish a reliable connection for wireless data transmission between the user and the base station using low transmission power.

Aikaisemmin käyttäjän lähettävänä ja vastaanottavana antennina 20 on käytetty useita eri antennityyppejä. Dipoliantenni on yleisimmin käytetty : i tyyppi pienestä koostaan ja helposta sijoittelusta johtuen. Muita käytettyjä an- · tennityyppejä ovat erilaiset dipoliryhmät ja yagi-antennit. Aikaisemmin tunne- ; : tuilla antenniratkaisuilla ei kuitenkaan päästä luotettavaan yhteyteen. Yhtey- : ’ : den mahdollistamiseksi käyttäjän antennin ja tukiaseman välillä tulee olla nä- 25 köyhteys. Lisäksi siirrettävä matka voi lähetystehon pienuuden ja suuren taustakohinan vuoksi olla ainoastaan suuruusluokkaa satoja metrejä katkeile-mattoman yhteyden varmistamiseksi.In the past, several different types of antennas have been used as transmitting and receiving antennas by a user. The dipole antenna is the most commonly used: type i due to its small size and easy placement. Other types of antennas used are different dipole groups and yagi antennas. Previously emotional; : However, supported antenna solutions do not provide a reliable connection. To enable connections, a visual connection must be established between the user's antenna and the base station. In addition, due to the low transmit power and high background noise, the distance traveled can only be in the order of hundreds of meters to ensure uninterrupted connectivity.

Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada antennijärjestely, 30 joka välttää edellä mainitut epäkohdat, ja mahdollistaa pienitehoisen lähetteen .*·. lähettämisen ja vastaanottamisen aikaisempaa merkittävästi luotettavammalla ·’ tavalla yksinkertaista kokoonpanoa käyttäen. Tämä tarkoitus saavutetaan kek- • · ·: sinnön mukaisella antennijärjestelyllä, jolle on tunnusomaista se, että järjestely käsittää lisäksi dipoliantennin yhteyteen sovitetun CD-levyn tai vastaavan, joka 2 113222 on sovitettu suuntaamaan dipoliantennilla lähetettävää ja/tai vastaanotettavaa lähetettä.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an antenna arrangement which avoids the above disadvantages and enables low power transmission. · Send and receive in a significantly more reliable way than before using a simple configuration. This object is achieved by the antenna arrangement according to the invention, characterized in that the arrangement further comprises a CD or the like fitted to the dipole antenna which is adapted to direct the transmission to and / or from the dipole antenna.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että dipoliantenni voidaan yksinkertaisella tavalla liittää käytettäväksi CD-levyn (Compact Disc) tai vastaa-5 van kanssa, jolloin CD-levyä käytetään heijastuspintana vahvistamaan ja suuntaamaan signaalia. Suuntaavuus perustuu CD-levyllä olevaan mikroskooppisiin uriin, jotka on tarkoitettu informaation tallettamiseen. Kokeellisesti on havaittu se yllättävä seikka, että levyn urat toimivat kuten kovera peili keskittäen siihen kohdistuvan säteilyn kohti levyn keskiosaa. Tällöin dipolianten-10 nista saadaan varsin suuntaava, jonka seurauksena lähettämiseen käytettävä pieni säteilyteho keskittyy keilamaisesti yhteen suuntaan ja vastaanotossa CD-levy toimii kohteesta tulevan säteilyn kerääjänä kooten säteilyä vastaanottavaan dipoliantenniin. Keksinnön mukaista järjestelyä käyttämällä samalla lähetysteholla lähetysmatkaa voidaan kasvattaa huomattavasti tunnettuun tek-15 nilkkaan verrattuna. Lisäksi hyvän suuntaavuuden vuoksi häiriökohinaa saadaan eliminoitua, jolloin sekä vastaanotettava että lähetettävä lähete saadaan selkeänä ja muodostuva yhteys on katkeilematon.The invention is based on the idea that a dipole antenna can be connected in a simple manner for use with a Compact Disc or the like, whereby the CD is used as a reflection surface to amplify and direct the signal. Orientation is based on microscopic grooves on the CD for storing information. Experimentally, the surprising fact has been found that the slots of the plate act like a concave mirror, concentrating the radiation on it towards the center of the plate. In this case, the dipole antenna-10 becomes quite directional, as a result of which the low radiation power used for transmission is beamed in one direction and at reception the CD acts as a collector of radiation from the object, assembling the radiation receiving dipole antenna. By using the arrangement of the invention with the same transmission power, the transmission distance can be significantly increased compared to the known technical ankle. In addition, due to the good directionality, interference noise can be eliminated, so that both the received and the transmitted transmission are clear and the connection established is uninterrupted.

Voimakkaamman signaalin vuoksi myös antennin kaapelointi vastaanottimeen voidaan suorittaa aikaisempaa yksinkertaisemmin, sillä kaapelin 20 pituus ja ominaisarvot eivät ole yhtä rajattuja kuten aikaisempien toteutusten , . yhteydessä.Because of the stronger signal, the antenna cabling to the receiver can also be performed more simply because the cable 20 has less length and characteristic values than previous embodiments,. in connection with.

. Kuvioiden lyhyt selostus : Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen :' ; yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista: *;. : 25 Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista antennijärjestelyä, ja ,*··, Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen antennijärjestelyn soveltamista asiakas - tukiasema -ympäristössä.. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS: The invention will now be described in more detail by means of preferred embodiments: '; with reference to the accompanying drawings, of which: * ;. Fig. 1 illustrates an antenna arrangement according to the invention, and, · Fig. 2 illustrates an application of the antenna arrangement according to the invention in a client-base station environment.

Keksinnön yksityiskohtainen selostusDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukainen antennijärjestely. Kuvi-30 on esittämällä tavalla antennijärjestely käsittää dipoliantennin 1. Dipoliantenni .···. on yleisimmin käytetty antennityyppi yksinkertaisen rakenteensa ja luotetta vuutensa vuoksi. Keksinnön mukainen järjestely käsittää lisäksi CD-levyn 2 tai vastaavan, joka on järjestetty dipoliantennin yhteyteen toimimaan signaalia heijastavana elementtinä. Keksintöä on selitetty siten, että heijastavana ele-35 menttinä on käytetty CD-levyä. On kuitenkin selvää, että CD-levyllä keksinnös- 3 113222 sä tarkoitetaan myös muita vastaavia levyjä, kuten esimerkiksi CD-R, CD-RW ja CD-ROM -levyjä. Yhteisenä piirteenä keksinnössä sovellettavalle CD-levylle on niiden heijastava toinen puoli, jonka mikroskooppiseen uraan levylle sisällytetty tai sisällytettävä informaatio on koodattavissa optisesti luettavalla taval-5 la. Erityisen edullinen vaihtoehto luetelluista CD-levyistä on CD-R -levy, joka on tarkoitettu tietokoneiden yhteydessä käytettäväksi tallennus levyksi. CD-R -levyn hinta on muodostunut erittäin alhaiseksi, ja näin sen käyttäminen keksinnön mukaisessa järjestelyssä on järkevintä.Figure 1 shows an antenna arrangement according to the invention. As shown in Figure-30, the antenna arrangement comprises a dipole antenna 1. A dipole antenna. is the most commonly used antenna type due to its simple structure and reliability. The arrangement according to the invention further comprises a CD 2 or the like arranged in connection with a dipole antenna to act as a signal reflecting element. The invention has been described using a CD as the reflective element 35. It is understood, however, that the CD-ROM of the present invention also refers to other similar discs, such as, for example, CD-R, CD-RW, and CD-ROMs. A common feature of a CD used in the invention is their reflective other side, the information included or to be included in the microscopic groove being encodable in an optically readable manner. A particularly preferred alternative to the listed CDs is the CD-R, which is intended as a recording disk for use with computers. The price of a CD-R has become extremely low, and so it makes most sense to use it in the arrangement of the invention.

Dipoliantennin 1 ja CD-levyn 2 keskinäinen suhde on sellainen, että 10 CD-levyn heijastava puoli on dipoliantennia kohti. Tämä heijastava pinta, eli tyypillisesti levyn etikettipintaan nähden vastakkainen pinta eli alapinta, on edelleen suunnattuna kohteeseen, eli esimerkiksi palvelun tarjoajan tukiasemaan. CD-levy kokoaa tukiasemasta tulevaa signaalia, ja kohdistaa sen tarkoituksen mukaisesti sijoitettuun dipoliantenniin. Kun dipoliantennilla lähete-15 tään lähetettä, CD-levy toimii vastaavalla tavalla, ja kokoaa antennin säteilyn ja lähettää vahvistettuna kohti kohdetta, joka on esimerkiksi tukiasema.The relationship between the dipole antenna 1 and the CD 2 is such that the reflecting side of the CD 10 is toward the dipole antenna. This reflective surface, that is, typically the surface opposite to the label surface of the disc, i.e. the lower surface, is further directed to the object, e.g., the service provider's base station. The CD collects the signal from the base station and applies it to a dipole antenna positioned according to its purpose. When transmitting with a dipole antenna, the CD acts similarly and collects the antenna radiation and sends it amplified toward an object, such as a base station.

Dipoliantenni 1 ja CD-levy 2 ovat keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti sijoitettu kotelomaiseen laatikkoon. Laatikko käsittää kansi-osan 3, pohjaosan 4 ja kyljet 5, jotka yhdistävät kansiosan ja pohjaosan toi-20 siinsa. CD-levy 2 on kiinnitetty kotelon pohjaosaan 4 kotelon sisäpuolelle siten, , , että sen heijastava urapuoli on laatikon kansiosan suuntaan. CD-levyn kiinnit- täminen kotelon pohjaosaan voidaan toteuttaa esimerkiksi liimaamalla tai : “ käyttämällä tarkoitukseen soveltuvaa kiinnikettä.According to a preferred embodiment of the invention, the dipole antenna 1 and the CD 2 are housed in a housing-like box. The box comprises a cover part 3, a bottom part 4 and sides 5 which connect the cover part and the bottom part to their counterparts. The CD 2 is secured to the bottom of the case 4 on the inside of the case so that its reflective groove side is in the direction of the cover part of the box. The attachment of the CD to the bottom of the case may be accomplished, for example, by gluing or: "using a suitable fastener.

Laatikon kansiosaan 3 on puolestaan kiinnitetty dipoliantenni kek-25 sinnön mukaisen järjestelyn aikaansaamiseksi. Dipoliantenni on kiinnitetty oleellisesti samakeskeisesti CD-levyn kanssa, jolloin CD-levy kokoaa säteet tarkoituksenmukaisella tavalla dipoliantenniin. Kotelon kansiosa on muodostettu materiaalista, jonka lähete läpäisee. Tällainen materiaali on esimerkiksi ohut muovilevy, joka voi myös olla läpinäkyvä. Dipoliantenni voidaan yksin-,···. 30 kertaisimmillaan liimata kansiosaan kiinni, ja edullisesti tämän kansiosan sisä- V pinnalle, eli laatikon sisäpuolelle.In turn, a dipole antenna is attached to the lid part 3 of the box to provide the arrangement according to the invention. The dipole antenna is substantially concentric to the CD, whereupon the CD appropriately beams the dipole antenna. The cover part of the case is made of a material that the transmission passes through. Such a material is, for example, a thin plastic sheet, which may also be transparent. The dipole antenna can be single, ···. At most 30, it is glued to the lid portion, and preferably to the inner surface V of that lid portion, i.e. inside the box.

v : Laatikon kyljet 5, eli kappaleet jotka ovat yhdistetty sekä kansiosaan että pohjaosaan, erottavat kansi- ja pohjaosan tasomaiset pinnat toisistaan. Sivun pituus on edullisesti sellainen, että kansi- ja pohjaosan väliseksi etäisyy-/ 35 deksi muodostuu noin 4 cm. Tämän etäisyyden CD-levyn ja dipoliantennin vä lillä on kokeellisesti havaittu tuottavan parhaan mahdollisen tuloksen voimistu- 4 113222 neena signaalina. Antennin kaapeli voidaan viedä jonkin laatikon reunan läpi edelleen liitettäväksi esimerkiksi tietokoneeseen. Kaapeli voidaan myös tuoda laatikosta ulos CD-levyn keskiosan reiästä.v: The sides 5 of the box, that is, the pieces that are connected to both the lid portion and the bottom portion, separate the planar surfaces of the lid portion and the bottom portion. Preferably, the side length is such that a spacing index of about 4 cm is formed between the top and bottom. This distance between the CD and the dipole antenna has been experimentally found to give the best possible result as an amplified signal. The antenna cable can be routed through the edge of one of the boxes for further connection to, for example, a computer. You can also bring the cable out of the box through the hole in the middle of the CD.

Toinen edullinen rakennevaihtoehto on sijoittaa asennusvarsi CD-5 levyn keskiaukosta, ja yhdistää tämän asennusvarren päähän dipoliantenni tarkoituksen mukaisella tavalla. Asennusvarsi voi olla esimerkiksi ohuehko ontto putki, jonka onttous mahdollistaa antennin kaapelin viemisen putkea myöten järjestelyn taakse, ja siitä edelleen yhdistettäväksi esimerkiksi tietokoneeseen. Keksinnön mukaisen järjestelyn rakenne voidaan luonnollisesti to-10 teuttaa useilla vaihtoehtoisilla tavoilla, joista edellä on esimerkin vuoksi esitetty ainoastaan kaksi.Another advantageous design alternative is to place the mounting arm from the center opening of the CD-5 and connect the dipole antenna to the end of this mounting arm in the manner intended. The mounting arm may be, for example, a thin hollow tube, the hollow of which allows the antenna cable to be routed down the tube to the rear of the arrangement and further connected, for example, to a computer. The structure of the arrangement according to the invention can, of course, be implemented in a number of alternative ways, of which, by way of example only two are shown above.

Dipoliantenni liitetään vastaanottimeen käyttämällä johdotusta, joka on yhdistetty liittimeen 7. Koska keksinnön mukaisen järjestelyn vaikutuksesta häiritsevän kohinan osuus on pieni ja signaali voimakas, voidaan johdotuksena 15 käyttää useita eri tyyppisiä ja pituisia kaapeleita.The dipole antenna is connected to the receiver using a wiring connected to the terminal 7. Because of the small amount of interfering noise and signal strength due to the arrangement of the invention, several different types and lengths of cables can be used as wiring.

Kuviossa 2 on esitetty yksinkertaisella tavalla keksinnön mukaisen antennijärjestelyn soveltamista mikrotietokoneen 12 ja palvelun tarjoajan yhteydessä. Tällainen tarjottava palvelu voi olla esimerkiksi internet liittymä. An-tennijärjestely 10 on yhdistetty kaapeloinnilla 11 mikrotietokoneeseen 12. Mik-20 rotietokoneessa kaapelointi on yhdistetty signaalia tulkitsevaan radio- tai muu-, . hun vastaavaan korttiin. Mikrotietokone on järjestelyn avulla langattomasti yh- ' ’·* teydessä palvelun tarjoajan tukiasemaan 15, joka on laajasti säteilevä antenni.Figure 2 illustrates in a simple manner the application of the antenna arrangement according to the invention in connection with the microcomputer 12 and the service provider. Such a service provided may be, for example, an Internet connection. Antenna arrangement 10 is connected by cabling 11 to microcomputer 12. In a Mik-20 rat computer, cabling is connected to a radio or other radio interpreter which interprets the signal. hun card. By means of the arrangement, the microcomputer communicates wirelessly with the service provider's base station 15, which is a broad emitting antenna.

: ” Tietojen vaihto tapahtuu asiakkaan ja tukiaseman välillä esimerkiksi taajuu- della 2,4GHz. Sallitun lähetystehon alhaisen tason vuoksi on tärkeää, että 25 antennijärjestely kohdistetaan mahdollisimman tarkasti tukiasemaa 15 kohti. ·.·"· Kohdistuksen ansiosta CD-levy kerää tukiaseman lähettämää signaalia anten- niin, ja samoin lähettäessä kohdistaa säteilykimpun kohti tukiasemaa. Keksinnön mukaisen järjestelyn käytön avulla saadaan kasvatettua etäisyyttä, jolla :v. asiakas voi muodostaa luotettavan yhteyden tukiasemaan.: “Data is exchanged between the client and the base station, for example, at 2.4GHz. Because of the low level of transmission power allowed, it is important that the antenna arrangement 25 is as closely aligned as possible to the base station 15. Thanks to the alignment, the CD collects the signal transmitted by the base station to the antenna and, when transmitting, also focuses the radiation beam towards the base station. Using the arrangement of the invention provides an increased distance for: v. The client to establish a reliable connection to the base station.

30 On huomattava, että esitetty asiakas - palveluntarjoaja -järjestelmä • * on esitetty ainoastaan esimerkin omaisesti viitaten internet -palveluun. Järjes-v : telmä, jossa keksinnön mukaista antennijärjestelyä sovelletaan voi olla myös mikä muu tahansa langaton yhteys. Tällainen voi olla esimerkiksi teolli-suusympäristössä tapahtuva langaton tiedonsiirto, jossa antennijärjestelyn vä-35 lityksellä muodostetaan yhteys keskusyksikköön.30 It should be noted that the client / service provider system shown * is presented by way of example only with reference to the internet service. The system in which the antenna arrangement according to the invention is applicable may also be any other wireless connection. This may be, for example, wireless data transmission in an industrial environment, where a connection to a central unit is established through an antenna arrangement.

5 1132225, 113222

Keksintöä on selitetty erityisesti langattoman molemmin puoleisen tiedonsiirron yhteydessä. Keksinnön mukaista antennijärjestelyä voidaan kuitenkin käyttää laajalla taajuusalueella. Tämä mahdollistaa järjestelyn käyttämisen esimerkiksi radio- ja TV- antennina, jolloin antennia käytetään ainoastaan 5 lähetteen vastaanottamiseen.The invention has been described in particular in connection with wireless two-way communication. However, the antenna arrangement according to the invention can be used over a wide frequency range. This allows the arrangement to be used, for example, as a radio and TV antenna, whereby the antenna is used to receive only 5 broadcasts.

Keksinnön mukaista järjestelyä on yksinkertaista käyttää, sillä antennin koko on huomattavan pieni sijoitettavaksi sisätiloihin. Antennijärjestely tulee suunnata tukiasemaa tai muuta sellaista kohti siten, että CD-levyn muodostaman taso on kohtisuorassa tukiasemaan nähden.The arrangement according to the invention is simple to use because the size of the antenna is remarkably small to be placed indoors. The antenna arrangement should be directed toward the base station or the like so that the level of the CD is perpendicular to the base station.

10 Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin nön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.It will be obvious to one skilled in the art that as technology advances, the basic idea of the invention can be implemented in many different ways. The invention and its embodiments are thus not limited to the examples described above, but may vary within the scope of the claims.

* * < ·* * <·

Claims

An antenna arrangement, adapted to transmit and / or receive a transmission and which arrangement comprises a transmitting and / or receiving dipole antenna (1), characterized in that the arrangement further comprises one in connection with the dipole antenna (1). ) CD (2) or the like, adapted to direct the transmission to be transmitted and / or received with the dipole antenna.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the dipole antenna (1) is located substantially concentrically in relation to the CD (2), so that the dipole antenna is arranged at a distance from the surface of the CD containing an optically readable tracker.

Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the distance between the dipole antenna (1) and the CD (2) is about 4 cm.

4. Arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the antenna arrangement is arranged in a leather-like housing comprising lid and bottom parts (3, 4) and side parts (5) joining them, the CD being attached to the bottom portion (4) of the housing and the dipole antenna at the cover portion (3), the side portions (5) separating the levels formed by the bottom portion and the lid portion from each other.

Arrangement according to any of the preceding claims 1-4, characterized in that the arrangement is arranged to receive and / or transmit a transmission in the frequency range from 2 GHz upwards. »• - · * · *»% * * · • · '* ·> · · * I