FI115803B - Järjestely lisäantennin kytkemiseksi radiolaitteeseen - Google Patents

Description

115803 Järjestely lisäantennin kytkemiseksi radiolaitteeseen

Keksintö koskee järjestelyä radioyhteyttä parantavan lisäantennin kytkemiseksi kannettavaan radiolaitteeseen, erityisesti matkaviestimeen.

Lisäantennin kytkeminen matkapuhelimeen tai muuhun matkaviestimeen tulee käy-5 tännössä kysymykseen useimmiten ajoneuvossa, kun tukiaseman kentän voimakkuus ajoneuvon korin sisällä on pieni. Lisäantenni on tällöin luonnollisesti korin ulkopuolella, tähän kiinnitettynä. Ulkoantennin käyttöä varten voi ajoneuvossa olla kiinteä teline, johon asetettu puhelin kytkeytyy ulkoantenniin kaapelin kautta. Myös ensisijaisesti kaiutintoiminnon edellyttämiä laitteita sisältävässä telineessä voi olla 10 lisäksi ulkoantennin kytkemislaitteita.

Lisäantennin kytkemiseksi matkaviestimessä voi olla antenniporttiin yhteydessä oleva koaksiaaliliitin. Tällainen galvaaniseen kytkentään perustuva liitinjärjestely on kuitenkin suhteellisen kallis ja ajan oloon epäluotettava. Galvaanisen kytkennän sijasta voidaankin käyttää sähkömagneettista kytkentää. Patenttijulkaisusta 15 GB2 266 997 tunnetaan kuvan 1 mukainen ratkaisu. Siinä radiolaitteen RD kuoreen kiinnitetään autokäyttöä varten tarranauhalla tai vastaavalla kytkentäosa 110, josta lähtee koaksiaalikaapeli 130 lisäantenniin eli kyseisen patentin tapauksessa auton ulkoantenniin. Kytkentäosassa 110 on siten muotoiltu johdinsilmukka, että • ' · radiolaitteen sisäisen antennin ANT ja johdinsilmukan välillä on merkittävän suuri •: ·. 20 induktiivinen kytkentä. Induktiivisen kytkennän kautta rf-energiaa siirtyy •: · ·: lähetettäessä ulkoantenniin ja vastaanotettaessa ulkoantennista radiolaitteen sisään.

• ·. : Ratkaisun haittana on, että kytkentäosan kiinnitys voi merkittävästi siirtää antennin . , : toimintakaistaa ja huonontaa antennin sovitusta ainakin osassa toimintakaistaa.

Lisäksi kytkennän voimakkuus jättää toivomisen varaa. Tätä korostaa se, että 25 radiolaitteen johtavan rungon kentässä olevaa lähetysenergiaa ei kyseisen kytkennän kautta siirry ulkoantenniin.

Patenttijulkaisusta FI100927 tunnetaan kuvan 2 mukainen järjestely lisäantennin : kytkemiseksi. Siinä on radiolaite RD, johon kuuluu ulkoinen antenni ANT. Radio- •' ’ · laite on asetettu telineeseen 250, jonka jatkeena on kyseisen patentin mukainen kyt- • · 30 kentäelementti 210. Tämä muodostuu dielektrisestä kappaleesta, jonka pituussuun- ' · ’ täiset vastakkaiset pinnat on päällystetty johdemateriaalilla. Ulompi näistä päällys- "·"· teistä on yhdistetty järjestelyyn kuuluvan koaksiaalikaapelin ulkojohtimeen 232 ja toinen päällyste on yhdistetty koaksiaalikaapelin sisäjohtimeen 231. Kytkentäele-.·". mentti 210 ympäröi osittain antennia ANT ja on järjestetty sellaiseen kulmaan sen 35 pituusakselin suhteen, että antennin ANT radiotaajuinen kenttä ohjautuu suurelta 2 1 1 5803 osin kytkentäelementtiin väliin jäävän kytkentäaukon 215 ja kytkentäelementin pää-typinnan kautta. Kytkentäelementistä kenttä ohjautuu edelleen mainitun koaksiaalikaapelin kautta lisäantenniin. Telineen 250 ulkopinta on päällystetty tasomaisella johdemateriaalilla 220, joka on galvaanisessa yhteydessä kytkentäelementin 210 ul-5 kopäällysteeseen ja kaapelin ulkojohtimeen 232. Johdetasolla 220 on merkittävä sähkömagneettinen kytkentä radiolaitteen johtavaan runkoon, minkä ansiosta rungon kentässä olevaa lähetysenergiaa saadaan siirtymään lisäantenniin.

Kuvan 2 kytkentäjärjestelyn haittana on, että se ei sovellu käytettäväksi, kun radiolaitteella on sisäinen antenni.

10 Keksinnön tarkoituksena on vähentää mainittuja, tekniikan tasoon liittyviä haittoja. Keksinnön mukaiselle kytkentäjärjestelylle on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty muissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön perusajatus on seuraava: Sisäisen tasoantennin omaavaan radiolaittee-15 seen järjestetään sähkömagneettinen kytkentä lisäantennia varten. Lisäantenniin vietävä energia otetaan tasoantennin lähikentästä siten, että kytkennän eliminä ovat radiolaitteen kuoren ulkopuoliset, tasoantennin säteilevän tason johdehaaroja noudattavat johtimet. Lisäantennin kytkentälaitteeseen kuuluu lisäksi johdelevy, joka on ; · radiolaitteen maatasona toimivan johdetason suuntainen ja tämän kohdalla. Lisäan- •: · 20 tennikaapelin sisäjohdin kytketään galvaanisesti tasoantennin päälle tuleviin johti- •: · miin ja vaippa kytketään galvaanisesti johdelevyyn lähellä sisäjohtimen kytkentä- . . pistettä. Kytkentälaite muodostaa kiinteän, kyseiseen radiolaitteeseen mekaanisesti , , sovitetun kokonaisuuden, joka asetetaan radiolaitteen päälle, tai johon radiolaite asetetaan.

25 Keksinnön etuna on, että kytkentä on suhteellisen tehokas; lisäantenniin saadaan kerätyksi lähetysenergiaa sekä sisäisen tasoantennin kentästä että radiolaitteen maa-tasossa kulkevia radiotaajuisia virtoja vastaavasta kentästä. Lisäksi keksinnön etuna on, että lisäantennin käyttöönoton vaikutus toimintakaistan paikkaan on pieni huolimatta edellä mainitusta kytkennän tehokkuudesta. Edelleen keksinnön etuna on, 30 että sen mukainen järjestely on luotettava ja kustannuksiltaan suhteellisen vähäinen.

· Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan ohei- : ·. · siin piirustuksiin, joissa 115803 3 kuva 1 esittää esimerkkiä tekniikan tason mukaisesta järjestelystä lisäantennin kytkemiseksi, kuva 2 esittää toista esimerkkiä tekniikan tason mukaisesta järjestelystä lisäantennin kytkemiseksi, 5 kuva 3 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta kytkentälaitteesta, kuvat 4a,b esittävät kuvan 3 kytkentälaitetta käyttötilanteessa, kuvat 5a,b esittävät toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta kytkentälaitteesta, kuva 6 esittää kolmatta esimerkkiä keksinnön mukaisesta kytkentälaitteesta ja kuva 7 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisen kytkentälaitteen sijoittamisesta 10 kaiutintoimintolaitteeseen.

Kuvat 1 ja 2 selostettiin jo tekniikan tason kuvauksen yhteydessä.

Kuvassa 3 on esimerkki keksinnön mukaisesta lisäantennin kytkentään käytettävästä laitteesta. Tähän kuuluu ensimmäinen kytkentäosa 310, toinen kytkentäosa 320 ja välikaapeli 330. Ensimmäinen kytkentäosa on tarkoitettu radiolaitteen tasoantennin 15 päälle ja se muodostuu kahdesta kytkentäjohtimesta 311 ja 312, jotka tässä esimerkissä ovat jäykkiä johdelankoja. Nämä on kytketty toisiinsa niin, että kuvassa al-; ‘ ·. haalta katsottuna johdelangoilla on lyhyt yhteinen osa ja sitten kaksi haaraa. Toinen kytkentäosa 320 on tarkoitettu radiolaitteen maatason päälle ja se muodostuu johde-levystä, jonka sivureunat on taitettu suoraan kulmaan taitososiksi 322, 323. Kytken-20 täosat ovat johdelevyn 320 normaalin suunnassa katsottuna vierekkäin siten, että ; ensimmäinen kytkentäosa sijoittuu johdelevyn yläreunan lähelle. Ensimmäinen kyt- '; | kentäosa on tuettu johdelevyyn dielektrisellä materiaalilla niin, että niiden keskinäi nen asema ei pääse muuttumaan. Tukiosaa ei ole esitetty kuvassa 2. Välikaapeli 330 on koaksiaalinen, ja se on kiinnitetty toisesta päästään johdelevyyn 320. Välikaape-25 Iin sisäjohdin 331 on kytketty galvaanisesti johdelankoihin 311, 312 näiden yhteisessä alapäässä ja välikaapelin ulkojohdin 332 on kytketty galvaanisesti johdele-vyyn 320 lähellä tämän yläreunaa ja sisäjohtimen kytkentäpistettä. Välikaapelin kiinnitys ja sen ulkojohtimen kytkentä voidaan toteuttaa esimerkiksi samalla johta-, · · valla puristusliitoksella.

·:·· 30 Sanonta "lähellä" jotain tarkoittaa tässä ja patenttivaatimuksissa etäisyyttä, joka on .. V ainakin kertaluokkaa pienempi kuin rakenteessa esiintyvän värähtelyn aallonpituus.

',,; Etuliitteet "ala" ja "ylä" viittaavat laitteiden kuvissa 3-6 esitettyihin asentoihin, eikä niillä ole tekemistä laitteiden käyttöasennon kanssa.

115803 4

Kuvissa 4a ja 4b on keksinnön mukainen järjestely, jossa kuvan 3 mukainen kytkentälaite on asetettu kohteeseensa. Kohde on radiolaite RD, tässä esimerkissä matkapuhelin. Kuvassa 4a yhdistelmä on esitetty matkapuhelimen takaa nähtynä ja kuvassa 4b sivulta nähtynä. Puhelimessa RD on sisäinen tasoantenni, johon kuuluu sätei-5 levä taso RPL ja antennin maataso GPL. Säteilevä taso jakautuu tässä esimerkissä kahteen haaraan toimintakaistojen määrän lisäämiseksi. Ensimmäinen haara B1 muodostuu säteilevän tason reuna-alueista toista päätyä lukuunottamatta ja toinen, lyhyempi haara B2 muodostuu pääasiassa tason keskialueesta. Antennin syöttö- ja oikosulkupiste ovat alueella, jossa haarat Bl, B2 liittyvät toisiinsa. Puhelimessa RD 10 on lisäksi laaja maataso GND, joka on käytännössä tavallisesti samaa johdetasoa antennin maatason GPL kanssa.

Lisäantennin kytkentälaite asetetaan matkapuhelimen selkäpuolelle (tai yhtä hyvin matkapuhelin kytkentälaitteeseen selkäpuolestaan). Ensimmäinen kytkentäosa 310 sattuu sisäisen tasoantennin kohdalle siten, että ensimmäinen johdelanka 311 nou-15 dattaa sisäisen antennin säteilevän tason ensimmäistä haaraa Bl. Tämä tarkoittaa, että johdelanka 311 on säteilevän tason RPL normaalin suunnassa katsottuna haaran Bl päällä suurimman osan haaran Bl matkasta. Vastaavasti toinen johdelanka 312 noudattaa säteilevän tason toista haaraa B2. Johdelanka sijaitsee tasoantennin kyseistä haaraa vastaavan osan reaktiivisessa lähikentässä sen resonoidessa. Tällaisen :'. 20 sähkömagneettisen kytkennän kautta radiolaitteen tasoantenniin syöttämää energiaa saadaan siirtymään johdelankoihin 311, 312 liitettyyn kuormaan, tässä tapauksessa lisäantenniin. Järjestelmä toimii luonnollisesti myös käänteisesti niin, että lisäantennin ilmasta vastaanottamaa energiaa siirtyy sisäisen tasoantennin kenttään ja siitä radiolaitteen vastaanottimeen. Tämän mukaisesti patenttivaatimuksissa esiintyvä ‘ 25 sanonta "energian ottamiseksi sisäisen antennin lähikentästä" viittaa myös kääntei seen toimintaan, jossa energiaa siirtyy lisäantennista sisäisen antennin kenttään.

Toisen kytkentäosan muodostava johdelevy 320 on puhelimen kuoren päällä radiolaitteen maatason GND kohdalla, maatasosta galvaanisesti eristettynä. Kuvista 4a ja 4b ilmenee myös, että johdelevyn 320 taitososat ovat puhelimen kylkiä vasten. Näin 30 saadaan puhelin pidetyksi paikallaan ja samalla voimistetuksi johdelevyn ja maata-; , son välistä sähkömagneettista kytkentää. Tämän kytkennän kautta saadaan maata son radiotaajuisen kentän energiaa siirtymään lisäantenniin, mikä parantaa kytkentä-·;· laitteen hyötysuhdetta. Johdelevy 320 ja johdelangat 311, 312 toimivat generaatto- rina, joka syöttää lisäantennia välikaapelin 330 kautta. Johdelankojen virran suun-‘; 35 nan ollessa välikaapelin sisäjohtimeen päin johdelevy vastaanottaa virtaa välikaape lin ulkojohtimesta, ja kääntäen.

115803 5

Kuvasta 4b näkyy, että esimerkkirakenteen toinen johdelanka 312 kulkee lähempänä matkapuhelimen kuorta ja säteilevää tasoa kuin ensimmäinen johdelanka 311. Muotoilemalla johdelankoja näin syvyyssuunnassa ja myös säteilevän tason suuntaisessa tasossa saadaan sähkömagneettisten kytkentöjen voimakkuudet viritetyksi 5 sopiviksi. Kuvassa 4b näkyy myös esimerkinomainen dielektrinen kappale 370, joka tukee johdelankoja johdelevyyn 320.

Kuvissa 5a ja 5b on toinen esimerkki keksinnön mukaisesta lisäantennin kytkentälaitteesta. Kytkentälaite on tarkoitettu radiolaitteeseen, jossa sisäisen tasoantennin syöttö ja oikosulku tapahtuvat antennin yläreunassa. Tämä näkyy kuvassa 5a, jossa 10 on merkitty nuolilla syöttöpisteen F ja oikosulkupisteen S paikat katkoviivalla piirretyssä antennin säteilevässä tasossa RPL. Kytkentälaite on periaatteessa samanlainen kuin kuvissa 3 ja 4 a,b. Siinä ovat johdelangat 511 ja 512, jotka noudattavat säteilevän tason haaroja ja joiden yhtymäkohta on lähellä antennin syöttöaluetta. Johdelangat on yhdistetty galvaanisesti lisäantennin välikaapelin 530 keskijohtimeen. 15 Sähkömagneettisen kytkennän tekemiseksi radiolaitteen maatasoon on samankaltainen johdelevy 520 kuin kuvassa 3. Erona on, että toinen taitososa 523 on nyt pitempi ulottuen lähelle antennin sitä yläkulmaa, jossa syöttö- ja oikosulkupiste ovat. Välikaapelin ulkojohdin on yhdistetty galvaanisesti johdelevyyn 520 toisen taitososan 523 päässä, jolloin tämä maadoitusta vastaava ulkojohtimen kytkeminen tapahtuu 20 lähellä sisäjohtimen kytkentäpistettä ja radiolaitteen antenniportin maata radiolaitteen ollessa asetettuna paikoilleen.

Kuvassa 6 on kolmas esimerkki keksinnön mukaisesta lisäantennin kytkentälaittees-, 1 ta. Tämä on tarkoitettu yksikaistaisille radiolaitteille, minkä vuoksi siinä on vain yk- si antennin säteilevän tason päälle sattuva kytkentäjohdin 610. Kytkentäjohdin on : 1 25 tässä esimerkissä pienen dielektrisen levyn 605 pinnalla oleva johdeliuska. Dielekt rinen levy on kiinnitetty johdelevyyn 620, joka on samanlainen kuin johdelevy 320 kuvassa 3. Lisäantennin välikaapelin 630 sisäjohdin on juotettu dielektrisessä levyssä 605 olevaan läpivientiin TH, jonka kautta syntyy galvaaninen yhteys sisäisen antennin puoleisella pinnalla olevaan johdeliuskaan 610. Välikaapelin ulkojohdin on 30 tässä esimerkissä juotettu johdelevyyn 620 massalla 625.

’ Kuvassa 7 on esimerkki keksinnön mukaisen kytkentälaitteen yhdistämisestä me kaanisena rakenteena kaiutintoimintolaitteeseen. Ensisijaisesti kaiutintoimintoa var-. . ten olevassa laitteessa 700 on syvennys 701. Syvennykseen on kiinnitetty keksinnön ; ‘ mukainen kytkentälaite 770, johon käyttäjän radiolaite on tarkoitus asettaa. Kytken- 35 tälaitteesta lähtee välikaapeli lisäantennille. Syvennyksen alareunassa on luonnolli- , 115803 sesti (kuvaan merkitsemätön) liitin radiolaitteen kytkemiseksi galvaanisesti kaiutin-toimintopiireihin.

Edellä on kuvattu keksinnön mukaisia lisäantennin kytkentäjärjestelyjä. Kytkentälaitteen osien muodot ja toteutustavat voivat luonnollisesti poiketa esitetyistä. Pel-5 kästään mekaaninen ja sähköinen sovitus eri radiolaitteisiin aiheuttaa vaihtelua laitteen elementeissä. Keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa eri tavoin itsenäisen patenttivaatimuksen 1 asettamissa rajoissa. 1

Claims (10)

1. 7 115803
2. 1. Järjestely lisäantennin kytkemiseksi radiolaitteeseen (RD), jossa on sisäinen tasoantenni (RPL, GPL) ja maataso (GND), joka järjestely käsittää ensimmäisen kytkentäosan (310) kytkennän tekemiseksi sisäiseen antenniin, toisen kytkentäosan 5 (320) kytkennän tekemiseksi maatasoon ja lisäantennin välikaapelin (330), toisen kytkentäosan muodostuessa radiolaitteesta galvaanisesti eristetystä johdelevystä, joka järjestelyn ollessa käytössä on olennaisesti radiolaitteen maatason suuntainen ja tämän kohdalla maatason normaalin suunnassa energian ottamiseksi maatason radiotaajuisesta kentästä, tunnettu siitä, että 10. ensimmäinen kytkentäosa muodostuu radiolaitteesta galvaanisesti eristetystä ainakin yhdestä kytkentäjohtimesta (311), joka järjestelyn ollessa käytössä noudattaa sisäisen antennin säteilevän tason johdehaaraa (Bl) energian ottamiseksi sisäisen antennin lähikentästä, ja - välikaapelin ensimmäinen johdin (331) on kytketty galvaanisesti mainittuun 15 kytkentäjohtimeen ja välikaapelin toinen johdin (332) on kytketty galvaanisesti mainittuun johdelevyyn lähellä ensimmäisen johtimen kytkentäpistettä.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainittuja kytkentäjohtimia (311, 312) on kaksi, jotka järjestelyn ollessa käytössä noudattavat sisäisen antennin säteilevän tason eri johdehaaroja (Bl, B2) ja on yhdistetty 20 galvaanisesti toisiinsa lähellä välikaapelin ensimmäisen johtimen (331) : * * · kytkentäpistettä. • t
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainittu . ·, : ainakin yksi kytkentäjohdin on jäykkä johdelanka.
5. 4. Patenttivaatimusten 2 ja 3 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainituilla :25 kytkentäjohtimilla on eräs ensimmäinen piste ja eräs toinen piste siten, että järjestelyn ollessa käytössä ensimmäisen ja toisen pisteen etäisyydet mainitusta •; · säteilevästä tasosta ovat olennaisesti eri suuret. * ·
6. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainittu 1,'.· ainakin yksi kytkentäjohdin on johdeliuska (610) dielektrisen levyn (605) pinnalla. * » ’·’ 30 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainitussa johdelevyssä (320; 520) on taitososat (322, 323; 522, 523), jotka on järjestetty ’: : sattumaan radiolaitteen sivupintoja vasten. 115803
7. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että välikaapeli (330, 530, 630) on koaksiaalinen, jolloin sen ensimmäinen johdin on sisäjohdin ja toinen johdin on ulkojohdin.
8. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että välikaapelin 5 ulkoj ohdin on kytketty mainittuun j ohdelevyyn j ohtavalla puristusliitoksella.
9. 9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että se on mekaanisesti osa (770) ensisijaisesti kaiutintoimintoa varten tehtyä laitetta (700), johon radiolaite on tarkoitettu asetettavaksi.
10. 10 Patentkrav