FI81927C

FI81927C - Antenn foer radiotelefon.

Info

Publication number: FI81927C
Application number: FI884945A
Authority: FI
Inventors: Timo Saarnimo
Original assignee: Nokia Mobira Oy
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1988-10-26
Publication date: 1990-12-10
Also published as: FI884945A0; EP0366393A3; EP0366393A2; FI81927B; FI884945A

Description

1 81927

Radiopuhelimen antenni

Esillä oleva keksintö kohdistuu pienikokoiseen radiopuhelin-antenniin, joka käsittää kaksi välimatkan päässä toisistaan olevaa, yhdensuuntaista levyä, joiden välissä on eriste.

Keksinnön tehtävänä on saada aikaan pienikokoinen radiopuhelimen antenni , jonka sovitus ant ennin syöt tojohtoon on useam-piasteinen ja laajakaistainen ja joka sovitus on mahdollisimman kompak t i.

Radiopuhelimien yhteydessä on tunnettu ns. PIFA-antenni (Planar Inverted F-Antenna), josta eräät käyttävät nimitystä re-eonaattoriantenni. PIFA-antenni koostuu kahdesta yhdensuuntaisesta johtavasta levystä, jotka on yhdistetty toisiinsa sopivan levyisellä johtimella niin, että levyjen välinen kapasitanssi on resonanssissa tämän johtimen induktanssin kanssa. Antennin syöttöjohto tuodaan sopivalta etäisyydeltä mainitusta johtimesta toisen levyn läpi vastakkaiseen levyyn. Antenni sovitetaan syöttöjohtimeen valitsemalla sopiva syöt-töjohtimen ja levyjä yhdistävän johtimen välinen välimatka. Tämä välimatka määrää eyöttöimpedanssin.

. Edellä esitetyn tunnetun PIFA-antennin käytännön toteutuksen vaikeus on edellä esitetyn mukaisesti se, että antennielement-ti on saatava halutulla taajuudella sisäisesti resonanssiin, jonka määräävät siis levyjen kapasitanssi ja niitä yhdistävän johtimen induktanssi. Mikäli antennielementin koko on rajoitettu radiopuhelimen muista mitoista johtuen, voi pyrkimys saavuttaa resonanssi tietyllä taajuudellla johtaa siihen, että levyjä yhdistävän johtimen pituus tai leveys voi tulla epä-käytännölliseksi.

2 81927

Toinen PIFA-antennin haitta on ee, että levyjen ja niitä yhdistävän johtimen muodostaman antennielementin resonanesipiiri on yksiasteinen ja tämän takia se on luonteeltaan kapeakaistainen .

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada antenni, joka poistaa PIFA-antennin yhteydessä esiintyvät haitat ja että samalla säilyy antennin pieni koko. Tämä saavutetaan pääasiassa siten, että ensimmäinen levy on sähköä johtava levy ja toinen levy on eristelevy, jonka toisella, ensimmäiseen levyyn nähden vastakkaisella pinnalla on oleellisesti yhtenäinen meta 11ikerros, joka toimii maatasona ja toiselle, ensimmäiseen levyyn päin olevalle pinnalle on sijoitettu sovi-tuspiiri siten, että se sovittaa antenni-impedanssin radiopuhelimen antennin syöttöjohdon impedanssiin.

Keksinnön mukaisesti poistetaan siten PIFA-antennin levyjä yhdistävä johdin, jolloin antennielementin ei tarvitse olla resonanssissa ja korvataan toinen antennilevyistä piirilevyllä, johon voidaan sijoittaa useampiasteinen ja siten laajakaistainen sovituspiiri.

Keksintöä selitetään tarkemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa kuvio 1 esittää tunnetun PIFA-antennin rakennekuvaa kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen antennin rakennekuvaa kuvio 3 esittää erästä sovituspiirin kaaviokuvaa

Kuviossa 1 on esitetty tunnetun tekniikan mukainen PIFA-antennin rakenne. Antenni käsittää kaksi johtavaa levyä 1 ja 2, joiden välissä on eristekerros 3. Eristekerroksen paksuus on 1Θ. Johtavat levyt 1 ja 2 on yhdistetty toisiinsa johtimella 4, jonka leveys on lj. Antennille syötetään signaali pitkin syöttöjohtona toimivaa koaksiaalikaapelia 5, joka kulkee toisen levyn 2 ja eristekerroksen 3 lävitse ja on kytketty johtavaan levyyn 1. Syöttöjohdon 5 ja levyjä yhdistävän li 3 81927 johdon välimatka on 1. Tätä välimatkaa muuttamalla voidaan valita haluttu eyöttöimpedaneei.

Keksinnön mukaisessa antennissa on kuvan 1 mukaisesta anten-nirakenteesta poistettu levyjä yhdistävä johdin 4. Toinen johtavista antenni1evyistä on korvattu ohuella lasikuitupii-rilevyllä 22, jonka levyjen 21 ja 22 välisestä eristeestä poispäin oleva pinta on päällystetty metallilla. Tämä pinta, joka on alaspäin kuviossa 2, toimii maatasona. On huomattava, että tämä pinta voi olla myös ylöspäin, eli levyn 21 suuntaan. Levyn 22 siihen pintaan, joka on levyjen 21 ja 22 väliseen eristeeseen 23 eli sähköä johtavaan levyyn 21 päin, on sijoitettu sovituspiiri S palakomponentteineen (chip) ja mikrojoh-toliuskoineen. Sovituspiiri S on edullisesti kaksiasteinen, mutta voidaan käyttää myös useampiasteisia sovituspiirejä, Sovituspiiristä S viedään signaali antennilevylle 21 liuska-johtimen 24 kautta. Antenni levyjen välisen eristeen 23 on tarkoitus tukea levyjä 21 ja 22 ja pitää ne sopivan välimatkan päässä toisistaan. Eristeenä on käytetty ns. hunajakennopape-ria, joka on fenolihartai1la kyllästettyä aramidikuitupaperia puristettuna hunajakennon muotoon. Myös muita sopivia eristeitä voidaan käyttää. Piirilevyllä 22 on myös liitin L, josta antenni kytketään radiopuhelimen radio-osiin.

Levyllä 22 oleva sovituspiiri voidaan tehdä esim. kuvion 3 mukaisesti. Siinä antennin eyöttöimpedaneei on sovitettu 50 ohmiin kaksiasteisella kaistanpäästötyyppieellä sovituepii-rillä, joka muodostuu kahdesta kapasitanssista Cl ja C2 sekä reaktansseista W^L^ , ^1 Ja ^2 ova*· vastaavien mikro- liuskojen leveyksiä, eivätkä viittaa taajuuksiin. Antennilevyn sähköinen vast inkytkentä käsittää rinnankytketyt vastuksen R ja kapasitanssin C ja niiden kanssa sarjassa induktanssin L. Vapaassa tilassa mitattiin rakennetun koekappaleen kaistanleveydeksi puhelimen runkoon kytkettynä Θ60 - 990 MHz seisovan aallon suhteella SAS < 2.

4 81927

Antennin etäisyys radiopuhelimen johtavaan runkoon vaikuttaa antennin sovitukseen, jolloin rungon muuttuessa olennaisesti on myös sovituspiiri suunniteltava uudelleen. Kuvan 3 mukainen sovituspiiri on lähinnä esimerkin luonteinen. Sovituspiiri ja antennin muovikotelo sekä radiopuhelimen kotelon muovi-materiaalit aiheuttavat jonkin verran signaalin vaimennusta.

Keksinnön mukaisella antennin sovituksella saadaan useampias-teinen ja siten laajakaistaisempi sovitus kuin PIFA-anten-nilla, kun antennin ulkomitat ovat samat. Lisäksi sovitus on kompakti, sillä sovituspiiri sijaitsee antennin sisällä. Esimerkkinä voidaan mainita, että antenni soveltuu kaistanleveytensä puolesta samanaikaisesti 900 MHz NMT-verkkoon ja E-TACS-verkkoon, kun antennin koko on 52 x 30 x 7,5 mm.

Keksinnön mukaisella antennilla on myös se lisäetu, että pidettäessä puhelinta kädessä sovitus paranee ja käyttökelpoinen taajuusalue kasvaa, joten antenni ei ole kovin herkkä ympäristön vaikutukselle.

Keksinnön kohteena oleva antenni voidaan toteuttaa myös siten, että integroidaan antenni radiopuhelimen kotelon sisään radio-osien yhteyteen niin, ettei tarvita erillistä antenni 1iitintä. Tällöin sovituspiiri voidaan sijoittaa radio-osien piirilevylle. Tällainen integrointi on edullinen, koska se on yksinkertainen ja antennielementin ja radiopuhelimen rungon välissä ei ole häviöllistä muovimateriaalia. Lisäksi radiopuhelimen muotoilu helpottuu ulkopuolisten osien vähentyessä.

li

Claims

1. Radiopuhelimen antenni, joka käsittää vastakkaiset, välimatkan päässä toisistaan olevat yhdensuuntaiset levyt <21, 22), joiden välissä on edullisesti eristemateriaa1ikerros <23>, jolloin ensimmäinen levy <21> on sähköä johtava levy ja toinen levy <22) on eristelevy, jonka toisella, ensimmäiseen levyyn nähden vastakkaisella pinnalla on oleellisesti yhtenäinen maatasona toimiva metallikerros, tunnettu siitä, että toisen levyn <22> ensimmäistä levyä <21) kohti olevalle pinnalle on sijoitettu sovituspiiri <S) siten, että se sovittaa antenni-impedanssin radiopuhelimen antennin syöttöjohdon impedanssiin .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen radiopuhelimen antenni, tunnettu siitä, että sovituspiiri <S) on kytketty ensimmäiseen, sähköä johtavaan levyyn <21) 1iuskajohdolla <24).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen radiopuhelimen antenni, tunnettu siitä, että sovituspiiri <S) on toteutettu eril-liskomponentein.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen radiopuhelimen antenni, tunnettu siitä, että sovituspiiri <S> on kaksi- tai useam-piasteinen.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen radiopuhelimen antenni, tunnettu siitä, että toisella levyllä <22> on liitin antennin liittämiseksi antennin syöttöjohtoon.

5 81927 Pat ent tivaat iroukeet

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen radiopuhelimen antenni, tunnettu siitä, että toinen levy (22) on lasikuituinen piirilevy.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen radiopuhelimen antenni, tunnettu siitä, että antenni on integroitu radiopuhelimen I kotelon sisään. 6 81927

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen radiopuhelimen antenni, tunnettu eiitä, että sovituapiiri (S) on radiopuhelimen ra-dio-oean piirilevyllä.