FI120119B - Antennirakenne - Google Patents

Antennirakenne Download PDF

Info

Publication number
FI120119B
FI120119B FI20075004A FI20075004A FI120119B FI 120119 B FI120119 B FI 120119B FI 20075004 A FI20075004 A FI 20075004A FI 20075004 A FI20075004 A FI 20075004A FI 120119 B FI120119 B FI 120119B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
radiator
antenna structure
structure according
antenna
point
Prior art date
Application number
FI20075004A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20075004A (fi
FI20075004A0 (fi
Inventor
Heikki Korva
Original Assignee
Pulse Finland Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pulse Finland Oy filed Critical Pulse Finland Oy
Priority to FI20075004A priority Critical patent/FI120119B/fi
Publication of FI20075004A0 publication Critical patent/FI20075004A0/fi
Priority to PCT/FI2007/050714 priority patent/WO2008081077A1/en
Publication of FI20075004A publication Critical patent/FI20075004A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI120119B publication Critical patent/FI120119B/fi

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/22—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of a single substantially straight conductive element
    • H01Q19/26—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of a single substantially straight conductive element the primary active element being end-fed and elongated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/30—Combinations of separate antenna units operating in different wavebands and connected to a common feeder system
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/10—Resonant antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/328—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors between a radiating element and ground
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/335—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors at the feed, e.g. for impedance matching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Description

i
Antennirakenne
Keksintö koskee erityisesti pienikokoisiin radiolaitteisiin tarkoitettua laitteen sisäistä monikaistaista antennirakennetta.
Kannettavien radiolaitteiden antennien suunnittelussa käytettävissä oleva tila on 5 tärkeä tekijä. Ilman kokorajoitusta hyvälaatuinen antenni on suhteellisen helppo tehdä. Kannettavissa laitteissa antenni kuitenkin sijoitetaan mieluiten laitteen kuorien sisälle, jolloin laitteiden koon pienetessä antennillekin liikenevä tila on käynyt aina pienemmäksi. Tämä merkitsee suunnittelun vaativuuden nousua. Tähän vaikuttaa myös se, että antennin tulee usein toimia kahdella tai useammalla erillisellä 10 taajuuskaistalla.
Pienikokoisen laitteen sisälle menevä, ominaisuuksiltaan tyydyttävä antenni saadaan käytännössä helpoimmin tasorakenteena: Antenniin kuuluu säteilevä taso ja tämän kanssa samansuuntainen maataso. Nämä tasot yhdistetään tavallisesti sovituksen vuoksi toisiinsa oikosulkujohtimella, jolloin syntyy PIFA-tyyppinen (Planar 15 Inverted F-Antenna) rakenne. Kuitenkin vähennettäessä säteilevän tason ja maa-tason etäisyyttä tämän optimaalisesta arvosta PIFAn ominaisuudet, kuten kaistanleveys, heikkenevät. Tämä merkitsee ongelmaa nykyään yleisissä suhteellisen niteissä radiolaitteissa. Lisäksi laitteiden pieneneminen on merkinnyt myös niiden maatason pienenemistä. Tällöin PIFAn suorituskyky huononee antenniresonanssien .:.20 heiketessä ja maatason omien, hyödyttömille taajuuksille osuvien resonanssien .*···. vuoksi. Kaksikaistaisissa matkaviestinantenneissa haitat ilmenevät suurempina • · alemmalla toimintakaistalla, joka sijaitsee 0,9 GHz:n alueella.
• · • · · • · : Radiolaitteen litteyden aiheuttamaa ongelmaa voidaan vähentää tekemällä antenni :***·· monopolirakenteiseksi. Kuvassa 1 on esimerkki tällaisesta laitteen sisäisestä mo-25 nopoliantennista. Piirroksessa näkyy radiolaitteen piirilevy PCB ja antennin kaksi säteilevää elementtiä 120,130. Piirilevyn pinta on suurimmalta osin johtavaa maa-tasoa GND. Säteilevä elementti 120 on pääsäteilijä. Se sijaitsee piirilevyn päädys- • · . sä levyn yläpuolelta katsottuna lähes kokonaan sen ulkopuolella, joten maataso jää säteilijän sivuun. Pääsäteilijä 120 jakautuu syöttöpisteestään FP katsottuna • » » *·|·* 30 kahteen eri pituiseen haaraan 121, 122 kahden erillisen toimintakaistan muodos-tamiseksi. Pääsäteilijä haaroineen on suurimmaksi osaksi tasossa, joka on yhden-suuntainen piirilevyn PCB kanssa. Pitemmän haaran 121 pidentämiseksi ja sätei-lykuvion muokkaamiseksi sen ulommassa päässä on piirilevyn geometrista tasoa kohti suuntautuva osuus, minkä vuoksi antennilla on tietty korkeus. Tämä korkeus 35 jää kuitenkin pienemmäksi kuin radiolaitteen muiden osien yhdessä vaatima kor- 2 keus. Syöttöpisteen FP läheltä voi olla kytkettynä maahan induktiivinen komponentti antennin sovituksen parantamiseksi. Toinen säteilevä elementti 130 on pa-rasiittinen elementti. Se on kytketty elementin toisessa päässä olevasta maapis-teestä GP maatasoon GND. Maapiste GP ja mainittu syöttöpiste ovat yläpuolelta 5 katsottuna vierekkäin lähellä piirilevyn erästä nurkkaa. Parasiittielementti 130 lähtee maapisteestä pääelementin alkuosan suuntaisesti, tässä esimerkissä vähän alemmassa tasossa kuin pääelementti, ja kääntyy sitten pääelementin alle.
Antennin alempi toimintakaista perustuu pääelementin pitemmän haaran 121 resonanssiin ja ylempi toimintakaista sekä pääelementin lyhyemmän haaran 122 et-10 tä parasiittielementin 130 resonanssiin. Kahden jälkimmäisen resonanssin taajuudet ovat erisuuret, mutta kuitenkin lähellä toisiaan niin, että saadaan yhtenäinen ja suhteellisen leveä ylempi toimintakaista.
Edellä kuvatunlaiset monopoliantennit voittavat suorituskyvyssä samankokoiseen tilaan tehdyn PIFAn. Haittana kuitenkin on, että alempi toimintakaista jää suhteelli-15 sen kapeaksi, jolloin se helposti siirtyy vähän sivuun suunnitellulta alueelta esimerkiksi ulkopuolisten johtavien materiaalien vaikutuksesta. Radiolaitteen maatason koko on eräs alemman toimintakaistan leveyteen vaikuttava tekijä; jos maatason koko poikkeaa optimista, kaistanleveys pienenee edelleen. Lisäksi haittana on, että pääelementin resonanssit vaikuttavat heikentävästi toisiinsa, mikä merkit-20 see huononnusta antennin hyötysuhteeseen ja myös kaistanleveyksiin.
• · · .’···. Keksinnön tarkoituksena on vähentää mainittuja, tekniikan tasoon liittyviä haittoja.
• · y.'. Keksinnön mukaiselle antennirakenteelle on tunnusomaista, mitä on esitetty itse-näisessä patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on • · · : esitetty muissa patenttivaatimuksissa.
• · • · · 25 Keksinnön perusajatus on seuraava: Antennin säteilevään rakenteeseen kuuluu lähes ilmaeristeinen ensimmäinen monopolisäteilijä ja keraamisubstraatilla oleva toinen monopolisäteilijä. Edellinen resonoi antennin alemmalla toimintakaistalla ja .···. jälkimmäinen ylemmällä toimintakaistalla. Antennirakenteeseen kuuluu olennaisena osana myös sovituspiiri, jolla toteutetaan sovitusten lisäksi toinen resonanssi • · · 30 ensimmäiselle säteilijälle. Keraamisubstraatti ja sovituspiiri sijoitetaan ensimmäistä säteilijää tukevalle muovirungolle tai tähän kiinnitetylle pienelle apulevylle niin, että muodostuu integroitu antennimoduuli. Rakenteessa voi olla lisäksi säteilevä para- : siittielementti ylemmän toimintakaistan leventämiseksi.
• · 3
Keksinnön etuna on, että pienikokoiselle antennille saadaan suhteellisen leveä alempi toimintakaista. Tämä johtuu keksinnön mukaisen sovituspiirin avulla syntyvästä alemman toimintakaistan säteilijän kaksoisresonanssista. Lisäksi keksinnön etuna on, että alemman ja ylemmän toimintakaistan säteilijöille voidaan käyttää 5 yhteistä syöttöpistettä. Tämä johtuu siitä, että keksinnön mukainen sovituspiiri toimii samalla suotimena, joka parantaa säteilijöiden välistä erotusta. Edelleen keksinnön etuna on, että radiolaitteen maatason koon vaikutus alemman toimintakaistan leveyteen on selvästi vähäisempi kuin tunnetuissa monopoliantenneissa. Edelleen keksinnön etuna on, että koko antennirakenne voidaan testata itsenäisenä 10 moduulina, jolloin testausta ei enää tarvita, kun moduuli on asennettu radiolaitteeseen.
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää esimerkkiä tunnetusta sisäisestä monopoliantennista, 15 kuva 2 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta antennirakenteesta, kuva 3a esittää kuvan 2 mukaista antennirakennetta ylhäältä päin, kuva 3b esittää kuvan 2 mukaista antennirakennetta sivulta päin, kuva 4 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisen antennirakenteen sovituspiiristä, kuva 5 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisen antennirakenteen kaistaominai-20 suuksistaja • · · kuva 6 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisen antennirakenteen hyötysuhteesta.
• · • · · • · · • · · ·
Kuva 1 selostettiin jo tekniikan tason kuvauksen yhteydessä.
• · · • · • · '** Kuvassa 2 on esimerkki keksinnön mukaisesta antennirakenteesta. Kuva 2 on perspektiivipiirros, josta ilmenee vain antennin mekaaninen yleisrakenne. Siinä • · · 25 näkyy radiolaitteen piirilevy PCB, jonka yläpinta on suureksi osaksi johtavaa maa- • · ’···* tasoa GND. Antennirakenne sijaitsee piirilevyn päädyssä tämän ulkopuolella. Sä- :teilevään rakenteeseen kuuluu kaksi monopolisäteilijää. Ensimmäinen säteilijä 221 :***: on liuskamainen johde-elementti dielektrisen tukirungon 205 pinnalla. Runko 205 ··· ./ on kiinnitetty piirilevyn PCB päätyyn, ja siinä on tässä esimerkissä pystysuuntai- *. . 30 nen, ylhäältä katsottuna kaareva osuus, joka noudattaa radiolaitteen, johon anten-*· ni on tarkoitettu, päädyn muotoa. Ensimmäinen säteilijä 221 on kiinnitetty rungon kaarevan osuuden ulkopinnalle. Kaareva osuus on suhteellisen ohut, ja rungon 4 materiaali on valittu niin, että ensimmäinen säteilijä on lähes ilmaeristeinen. Toinen säteilijä 222 on keraamisubstraatin johdepäällystettä. Keraamisubstraatti 210 on tässä pitkulainen suorakulmainen kappale, joka sijaitsee piirilevyn PCB päädyn suuntaisesti ylhäältä katsottuna ensimmäisen säteilijän 221 ja piirilevyn välissä. 5 Runkoon 205 kuuluu sen kaarevasta osuudesta piirilevyyn päin oleva vaakasuuntainen osuus. Keraamisubstraatti 210 johdepäällysteineen on kiinnitetty joko suoraan rungon vaakasuuntaisen osuuden eli "pohjan" päälle tai pienelle dielektriselle apulevylie, joka taas on kiinnitetty kyseisen pohjan päälle. Antennirakenteen osat muodostavat integroidun antennimoduulin 200, joka voidaan testata erikseen ja 10 asentaa sitten radiolaitteeseen.
Keksinnön mukaisella antennirakenteella on ainakin kaksi erillistä toimintakaistaa. Käytetään kahdesta toimintakaistasta nimityksiä alempi ja ylempi toimintakaista. Kuvassa 2 ensimmäinen säteilijä 221 resonoi alemmalla toimintakaistalla ja toinen säteilijä 222 ylemmällä toimintakaistalla. Säteilijöillä on radiolaitteen antenniporttiin 15 kytkettävä yhteinen syöttöpiste FP, joka on tässä esimerkissä antennirakenteen piirilevyn PCB päälle yltävällä ulokkeella. Antennin sähköistä rakennetta kuvataan tarkemmin seuraavassa.
Kuvassa 3a on esimerkki kuvan 2 mukaisesta antennirakenteesta päältä päin nähtynä ja kuvassa 3b piirilevyn PCB puolelta, sen tasalta nähtynä. Kuvassa 3a nä-20 kyy antennirakenteen tukirunko 205, dielektrinen apulevy 215 tukirungon "pohjan" päällä, keraamisubstraatti 210 apulevyn päällä, ensimmäinen säteilijä 221 rungon • · · · .···. ulkopinnalla, toinen säteilijä 222 substraatin 210 yläpinnalla ja apulevyllä sijaitseva .···. antennin sovituspiiri. Sovituspiiri kuuluu olennaisena osana keksinnön mukaiseen • · '.”1' antennirakenteeseen. Siihen kuuluvat kapasitiiviset elimet C1 ja C2 sekä induktii- !:;: 25 viset elimet L1 ja L2, jotka kaikki ovat tässä esimerkissä diskreettejä palakom-• · ponentteja. Niiden kytkentä ilmenee kuvasta 4. Toinen säteilijä 222 on syöttöpääs- • » *···* sään huomattavasti kapeampi kuin muulta osaltaan. Kyseinen kapea osuus lisää induktanssia säteilijän syöttöpiiriin, ja se voidaan katsoa kuuluvaksi antennin sovi- » · v.; tuspiiriin.
··· • · • · *·.* 30 Ensimmäisellä ja toisella säteilijällä on yhteinen maattopiste G1 ja yhteinen syöt-• · · töpiste FP, joka on antennirakenteessa kytketty galvaanisesti toisen säteilijän 222 syöttökohtaan F2. Ensimmäinen säteilijä saa syöttönsä sovituspiirin kautta syöttö-·*·.. kohtaansa F1. Maattopiste G1 ja syöttöpiste FP sijaitsevat apulevyn 215 ulokkeel- .·. i la, joka ulottuu radiolaitteen piirilevyn PCB päälle. Maattopiste G1 on kytketty apu- 35 levyn läpiviennin kautta radiolaitteen maatasoon GND, ja syöttöpiste FP on kytketty apulevyn läpiviennin kautta radiolaitteen antenniporttiin.
5
Lisäksi esimerkkirakenteeseen kuuluu kuvassa 3a näkyvä parasiittinen säteilijä 230, joka on johdeliuska apulevyn 215 pinnalla substraatin 210 ja rungon 205 ulomman, kaarevan osuuden välissä. Parasiittisäteilijä 230 on kytketty toisesta päästään maatasoon GND apulevyllä olevan toisen maattopisteen G2 kautta. Pa-5 rasiittisäteilijän resonanssitaajuus järjestetään antennin ylemmälle toimintakaistalle tämän leventämiseksi.
Kuvassa 3b näkyvät sovituspiirin komponentit, kuten kondensaattori C2, apulevylle 215 asennettuina. Lisäksi näkyy yksityiskohtana substraatin 210 sivupinnalla oleva johdeliuska, joka yhdistää toisen säteilijän 222 substraatin alla olevaan syöttökoh-10 taansa F2.
Kuvassa 4 on piirikaaviona esimerkki keksinnön mukaisen antennirakenteen sovi-tuspiiristä. Sovituspiiri 240 vastaa rakenteeltaan ja merkinnöiltään kuvan 3a esittämää rakennetta. Säteilijöille yhteisen syöttöpisteen FP ja maattopisteen G1 välissä on ensimmäinen kondensaattori C1. Syöttöpiste on kytketty toiselle säteilijälle 222 induk-15 tanssin L' kautta, joka vastaa edellä mainitun, keraamisubstraatin johdepäällystee-seen kuuluvan kapean johdeliuskan induktanssia. Induktanssin L' alapäähän voidaan kuvitella toisen säteilijän syöttökohta kuvassa 4. Syöttöpisteeseen FP on kytketty myös sarjaresonanssipiiri, jossa on syöttöpisteestä lähdettäessä ensin toinen kondensaattori C2 ja sitten toinen kela L2. Saijaresonanssipiirin toinen pää on kytketty 20 ensimmäisen kelan L1 kautta maattopisteeseen G1 ja suoraan ensimmäiseen säteili-jään 221.
• · · ·
Ensimmäinen kela L1 on siis ensimmäisen säteilijän syöttökohdan ja maattopisteen välissä, ja sillä sovitetaan ensimmäisen säteilijän impedanssia. Toisen säteilijän im- ··· : pedanssia taas sovitetaan ensimmäisellä kondensaattorilla C1.
··· · ·· • · : ” 25 Sovituspiiriin sisältyvän sarjaresonanssipiirin C2, L2 vaikutuksesta ensimmäisellä säteilijällä 221 on yhden perusresonanssin sijasta kaksoisresonanssi. Näiden resonanssien taajuudet voidaan järjestää sopivan lähelle toisiaan niin, että alem- • · masta toimintakaistasta tulee suhteellisen leveä.
··· **··* Sovituspiiri muodostaa lisäksi samalla kaistanpäästösuotimen toisen säteilijän 30 syöttökohdan ja maattopisteen G1 edustaman ensimmäisen portin ja ensimmäisen • :**·; säteilijän syöttökohdan ja maattopisteen G1 edustaman toisen portin välille. An- • · · .· . tennin alempi toimintakaista on suotimen päästökaistalla, ja vaimennus ensimmäi- « · · *;//· sestä portista toiseen porttiin on merkittävän suuri ylemmän toimintakaistan taa- *···: juuksilla. Tämä merkitsee säteilijöiden välisen erotuksen paranemista niin, että sä- 35 teilijöille voidaan käyttää antennirakenteessa yhteistä syöttöpistettä FP.
6
Kuvassa 5 on esimerkki keksinnön mukaisen antennirakenteen kaistaominai-suuksista. Kuvaaja näyttää heijastuskertoimen S11 muuttumisen taajuuden funktiona. Se on mitattu antennirakenteesta, jossa keraamisubstraatin mitat ovat 18x3x1,5 mm3 ja koko antennimoduuiin mitat 40x8x6 mm3 leveysmitan 8 mm kos-5 kiessa moduulin ulkoreunan etäisyyttä maatason reunasta. Käytetyn substraatin suhteellinen dielektrisyyskerroin on 35. Mitä pienempi on heijastuskerroin, sitä paremmin antenni on sovitettu ja sitä paremmin se toimii säteilijänä ja säteilyn vastaanottajana. Jos rajataajuuden kriteerinä käytetään esimerkiksi heijastuskertoimen arvoa -5 dB, antennin alempi toiminta kaista on noin 810-1030 MHz kaistan-10 leveyden ollessa siis noin 220 MHz (24%). Alempi toimintakaista kattaa reilusti kuvaan merkityn taajuusalueen W1, jonka sisälle jää sekä amerikkalaisen GSM-järjestelmän (Global System for Mobile telecommunications) taajuusalue 824-894 MHz että eurooppalaisen EGSM-järjestelmän (Extended GSM) taajuusalue 880-960 MHz. Alemman toimintakaistan huomattavan suureen leveyteen on päästy sil-15 lä, että kyseiselle taajuusalueelle on järjestetty keksinnön mukaisen sovituspiirin avulla kaksi resonanssia r1 ja r2 siten, että ne eivät pahasti häiritse toisiaan. Ensimmäinen resonanssi r1 ja toinen resonanssi r2 ovat ensimmäisen säteilijän 221 ja sovituspiirin, erityisesti sen resonanssipiirin, yhdessä muodostaman kokonaisuuden resonansseja.
20 Antennin ylempi toimintakaista on em. kriteerillä noin 1,70-2,17 GHz kaistanleveyden ollessa siis noin 470 MHz (24%). Ylempi toimintakaista kattaa kuvaan merkityn taajuusalueen W2, jonka sisälle jää GSM1800-järjestelmän taajuusalue O 1710-1880 MHz, GSM1900-järjestelmän taajuusalue 1850-1990 MHz sekä VVCDMA-jäijestelmän (Wideband Code Division Multiple Access) taajuusalue • 25 1920-2170 MHz. Myös ylempi toimintakaista perustuu kahteen resonanssiin r3, ··· · r4. Alempi näistä eli kolmas resonanssi r3 on keraamisubstraatilla olevan toisen !···. säteilijän 222 resonanssi, ja neljäs resonanssi r4 on parasiittisäteilijän 230 resonanssi.
• · v.; Kuvassa 6 on esimerkki keksinnön mukaisen antennirakenteen hyötysuhteesta.
• · « 30 Kuvaaja näyttää hyötysuhteen muuttumisen taajuuden funktiona antennin ollessa . j\ vapaassa tilassa. Alemmalla toimintakaistalla hyötysuhde vaihtelee arvojen -3,8 .···. dB ja -2,5 dB välillä. Ylemmällä toimintakaistalla hyötysuhde vaihtelee arvojen -3,7 • - · T dB ja -2,7 dB välillä. Toimintakaistoina pidetään tässä edellä mainittuja taajuusalu- : 1·· eitä W1 ja W2. Eräs hyötysuhteeseen vaikuttava tekijä on radiolaitteen maatason ·.1·· 35 koko. Edellä olevat tulokset on saatu maatason ollessa 40x100 mm2.
7
Etuliitteet "vaaka-", "pysty-", "ala-" ja "ylä-" sekä määre "ylhäältäpäin" viittaavat tässä selostuksessa ja patenttivaatimuksissa antennirakenteen asentoon, jossa radiolaitteen piirilevy ja antennirakenteen rungon pohja ovat vaakatasossa ja ke-raamisubstraatti on pohjan yläpuolella. Laitteen käyttöasento voi luonnollisesti olla 5 mikä tahansa.
Edellä on kuvattu erästä keksinnön mukaista antennirakennetta. Rakenteen osien muodot ja sijoitus voivat luonnollisesti poiketa kuvissa esitetyistä. Esimerkiksi pa-rasiittisäteilijä voi sijaita myös dielektrisen rungon pinnalla. Apulevy voi jäädä pois, jolloin substraatti ja sovituspiiri ovat suoraan rungon pohjan päällä. Sovituspiirissä 10 sekä kapasitiivinen elin C1 että C2 voidaan toteuttaa myös pelkillä lähekkäisillä johdeliuskoilla dielektriseliä alustapinnalla. Niin ikään ainakin induktiivisista elimistä pienempi L1 voidaan toteuttaa myös pelkällä kapealla johdeliuskalla dielektriseliä alustapinnalla. Diskreetin kelan kanssa voi olla sarjassa pienen induktanssin omaava liuska, jota käytetään virityselimenä työstämällä sitä testausvaiheessa 15 esimerkiksi laserilla. Toista säteilijää sovittava kapea johdeliuska, joka kuvien 3a ja 3b esimerkissä on substraatin pinnalla, voi olla pääosaltaan myös mainitulla apu-levyllä. Keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa eri tavoin itsenäisen patenttivaatimuksen 1 asettamissa rajoissa.
M» ···· ··· • · '· · ··» ··· • · • · ··· t · • · · .· · · ··· · ·· • · • ·· ··· • · • · • · · • · • · · • · · • · • M • · • · ··· • · · • · ♦ ··· ··· ♦ · • · ··· ·· • · ♦ ·· 1 · • · · • ·· • ·

Claims (11)

8
1. Antennirakenne radiolaitteen sisäisen antennin toteuttamiseksi, jolla on alempi ja ylempi toimintakaista, joka antennirakenne käsittää monopolityyppiset alemmalla toimintakaistalla resonoivan ensimmäisen säteilijän (221) ja ylemmällä 5 toimintakaistalla resonoivan toisen säteilijän (222) sekä sovituskomponentteja säteilijöiden impedanssin sovittamiseksi, tunnettu siitä, että siihen kuuluu keraa-misubstraatti (210), jonka johdepäällystettä toinen säteilijä (222) on, ensimmäisen säteilijän (221) ollessa dieiektrisellä rungolla (205) tuettu, lähes ilmaeristeinen johde-elementti, mainituilla säteilijöillä on radiolaitteen maatasoon (GND) kytkettävä 10 yhteinen maattopiste (G1) ja yhteinen syöttöpiste (FP), joka on kytketty galvaani-sesti toisen säteilijän syöttökohtaan (F2), ja sovituskomponentit muodostavat sovi-tuspiirin (240), joka käsittää ensimmäisen induktiivisen elimen (L1) kytkettynä maattopisteen ja ensimmäisen säteilijän syöttökohdan (F1) väliin ensimmäisen säteilijän sovittamiseksi, ensimmäisen kapasitiivisen elimen (C1) kytkettynä yhteisen 15 syöttöpisteen (FP) ja maattopisteen (G1) väliin toisen säteilijän sovittamiseksi sekä sarjaresonanssipiirin kytkettynä ensimmäisen säteilijän syöttökohdan (F1) ja toisen säteilijän syöttökohdan (F2) väliin toisen resonanssin toteuttamiseksi ensimmäiselle säteilijälle alemman toimintakaistan leventämistä varten ja samalla kaistanpääs-tösuotimen muodostamiseksi toisen säteilijän syöttökohdan (F2) ja maattopisteen 20 (G1) edustaman portin ja ensimmäisen säteilijän syöttökohdan (F1) ja maattopis- teen edustaman portin väliin säteilijöiden välisen erotuksen parantamista varten.
• · · · ·* 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että se kä- sittää lisäksi toisesta päästään maatasoon kytketyn parasiittisäteilijän (230), jonka • resonanssitaajuus on ylemmällä toimintakaistalla tämän leventämiseksi. • · · · • · • · : *' 25
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että mainittu • · · ’ ’ *···* resonanssipiiri käsittää kapasitiivisen elimen (C2) ja induktiivisen elimen (L2) sar jaan kytkettynä. 9 9 • · 9 • 9 9 .···.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että maini- 9 9 tuista kapasitiivisista elimistä (C1, C2) ja induktiivisista elimistä (L1, L2) ainakin v : 30 yksi on diskreetti palakomponentti. 9 9 9 9 · 9 9 9 9 9 .· .
5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että maini- 9 9 9 tuista kapasitiivisista elimistä (C1, C2) ainakin toinen on toteutettu dieiektrisellä 9 9 *···’ alustalla olevilla johdeliuskoilla. 9
6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että mainituista induktiivisista elimistä (L1, L2) ainakin toinen on toteutettu dielektrisellä alustalla olevalla johdeliuskalla.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että ensim-5 mäinen säteilijä (221) on johdeliuska mainitun rungon (205) ulkopinnalla, joka joh- deliuska on leveyssuunnassaan olennaisen pystysuora eli kohtisuora maatasoon nähden.
8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi mainittuun runkoon (205) tuetun dielektrisen apulevyn (215), ja ke- 10 raamisubstraatti (210), sovituspiiri (240) ja mainitut syöttöpiste (FP) ja maattopiste (G 1) sijaitsevat tällä apulevyllä.
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että toinen säteilijä (222) on syöttöpäässään huomattavasti kapeampi kuin muulta osaltaan induktanssin (!_') lisäämiseksi toisen säteilijän syöttöpiiriin toisen säteilijän sovituk- 15 sen edelleen parantamiseksi.
10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että mainitulla apulevyllä (215) on lisäksi parasiittisäteilijä (230) ja erillinen toinen maattopiste (G2), jonka kautta parasiittisäteilijän toinen pää on kytketty maatasoon (GND).
11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennirakenne, tunnettu siitä, että se 20 muodostaa integroidun antennimoduulin (200). • · · • · • · ·’" Patentkrav • · · • · · • ·· · • · • ·
FI20075004A 2007-01-04 2007-01-04 Antennirakenne FI120119B (fi)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075004A FI120119B (fi) 2007-01-04 2007-01-04 Antennirakenne
PCT/FI2007/050714 WO2008081077A1 (en) 2007-01-04 2007-12-20 Antenna structure

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075004 2007-01-04
FI20075004A FI120119B (fi) 2007-01-04 2007-01-04 Antennirakenne

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20075004A0 FI20075004A0 (fi) 2007-01-04
FI20075004A FI20075004A (fi) 2008-07-05
FI120119B true FI120119B (fi) 2009-06-30

Family

ID=37745697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20075004A FI120119B (fi) 2007-01-04 2007-01-04 Antennirakenne

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI120119B (fi)
WO (1) WO2008081077A1 (fi)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20095441A (fi) * 2009-04-22 2010-10-23 Pulse Finland Oy Sisäinen monopoliantenni
FI20096320A0 (fi) * 2009-12-14 2009-12-14 Pulse Finland Oy Monikaistainen antennirakenne
CN102170039A (zh) * 2010-02-28 2011-08-31 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 移动电视内置天线系统
JP2012074790A (ja) 2010-09-28 2012-04-12 Casio Comput Co Ltd フィルタ内蔵アンテナ及び電子機器
TWI573322B (zh) * 2012-06-15 2017-03-01 群邁通訊股份有限公司 天線組件及具有該天線組件之無線通訊裝置
JP6027872B2 (ja) * 2012-12-04 2016-11-16 株式会社フジクラ 逆ｆアンテナ
US10044110B2 (en) 2013-07-01 2018-08-07 Qualcomm Incorporated Antennas with shared grounding structure
CN104466433A (zh) * 2014-12-08 2015-03-25 马瑞利汽车电子(广州)有限公司 一种车载射频接收天线装置
CN109390693B (zh) * 2017-08-05 2021-12-07 深圳富泰宏精密工业有限公司 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置
GB2571279B (en) 2018-02-21 2022-03-09 Pet Tech Limited Antenna arrangement and associated method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004336250A (ja) * 2003-05-02 2004-11-25 Taiyo Yuden Co Ltd アンテナ整合回路、アンテナ整合回路を有する移動体通信装置、アンテナ整合回路を有する誘電体アンテナ
KR101007529B1 (ko) * 2003-12-25 2011-01-14 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 안테나 장치 및 통신기기
JP4301034B2 (ja) * 2004-02-26 2009-07-22 パナソニック株式会社 アンテナが搭載された無線装置
US7242364B2 (en) * 2005-09-29 2007-07-10 Nokia Corporation Dual-resonant antenna

Also Published As

Publication number Publication date
FI20075004A (fi) 2008-07-05
FI20075004A0 (fi) 2007-01-04
WO2008081077A1 (en) 2008-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI120119B (fi) Antennirakenne
FI115173B (fi) Taitettavan radiolaitteen antenni
FI120606B (fi) Sisäinen monikaista-antenni
EP1396906B1 (en) Tunable multiband planar antenna
US7629931B2 (en) Antenna having a plurality of resonant frequencies
US8629813B2 (en) Adjustable multi-band antenna and methods
US7352326B2 (en) Multiband planar antenna
US7099690B2 (en) Adjustable multi-band antenna
FI121520B (fi) Sisäinen monopoliantenni
US6963308B2 (en) Multiband antenna
FI118749B (fi) Rakoantenni
EP1791213A1 (en) Multiband antenna component
US20130038494A1 (en) Adjustable antenna apparatus and methods
US20120256800A1 (en) Multiband antenna structure and methods
KR20070095378A (ko) 평탄한 스트립 요소들을 가진 내부 다중 대역 안테나
WO2010125240A1 (en) Antenna combination
FI120120B (fi) Dielektrinen antenni
JP5586933B2 (ja) アンテナ装置及びこれを備える無線通信装置
Ramachandran et al. Reconfigurable small antenna for mobile phone using MEMS tunable capacitor
SE541063C2 (en) Ground plane independent antenna

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 120119

Country of ref document: FI