FR2679086A1 - Sending (transmission) and receiving apparatus with antenna - Google Patents
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Abstract
Description
APPAREIL D'EMISSION ET DE RECEPTION A ANTENNE
L'invention concerne les appareils d'émission et de réception par voie hertzienne dont le boîtier porte un microphone et un écouteur placés de façon à se trouver respectivement à proximité de la bouche et d'une oreille en position d'utilisation normale et contient des circuits électroniques actifs d'émission-réception à fréquence radio-électrique. Elle trouve une application particulièrement importante, bien que non exclusive, dans les téléphones dits "sans fil" comprenant un combiné prévu pour être tenu à la main, constituant un appareil d'émission et de réception, dont la liaison avec un socle contenant les organes de connexion avec le réseau s'effectue par voie hertzienne.ANTENNA TRANSMITTING AND RECEIVING APPARATUS
The invention relates to radio transmission and reception apparatuses the housing of which carries a microphone and an earpiece placed so as to be respectively close to the mouth and an ear in the position of normal use and contains active electronic radio frequency transmission-reception circuits. It finds a particularly important, although not exclusive, application in so-called "cordless" telephones comprising a handset intended to be held in the hand, constituting a transmitting and receiving apparatus, the connection of which with a base containing the organs of connection with the network is done by hertzian way.
Seuls quelques appareils actuels du type ci-dessus défini comprennent une antenne cadre incorporée au boitier. Only a few current devices of the type defined above include a loop antenna incorporated in the case.
La plupart ont une antenne fouet ou télescopique qui est en saillie vers le haut dans la position normale d'utilisation de l'appareil. Ce choix provient de raisons multiples. Pour des fréquences allant jusqu'à 500 MHz environ, la longueur de l'antenne est telle qu'il est difficile de la loger dans un boitier de taille acceptable. Une antenne logée dans le boitier est proche des circuits électroniques actifs, de sorte que l'antenne capte des signaux parasites générés par ces circuits et que le rayonnement de l'antenne, lors de l'émission, risque de perturber le fonctionnement des circuits du boîtier. Enfin, la disposition de l'antenne en saillie vers le haut permet d'accroitre la portée, surtout pour des fréquences élevées.Most have a whip or telescopic antenna that projects upward in the normal operating position of the device. This choice comes from multiple reasons. For frequencies up to approximately 500 MHz, the length of the antenna is such that it is difficult to accommodate it in a case of acceptable size. An antenna housed in the box is close to the active electronic circuits, so that the antenna picks up parasitic signals generated by these circuits and that the radiation of the antenna, during transmission, risks disturbing the operation of the circuits of the housing. Finally, the upwardly projecting antenna arrangement increases the range, especially for high frequencies.
L'invention trouve son origine dans plusieurs constatations. Dans beaucoup d'applications, la recherche d'une portée importante est inutile et quelquefois même on souhaite éviter une portée excessive : c'est par exemple le cas d'appareils utilisés à l'intérieur d'un bâtiment ou en zone urbaine. L'antenne étant placée du côté de l'écouteur, elle peut se trouver à quelques centimètres à peine d'une branche de lunette métallique lorsque l'écouteur est plaqué contre l'oreille. Cette proximité modifie fortement le diagramme de rayonnement de l'antenne. Enfin, si l'appareil a une puissance d'émission significative, la présence de l'antenne à proximité de l'écouteur et au-dessus met le cerveau et les yeux de l'utilisateur dans une zone de champ radio-électrique élevé. The invention has its origin in several observations. In many applications, the search for a large range is useless and sometimes even one wishes to avoid an excessive range: this is for example the case of devices used inside a building or in urban areas. The antenna being placed on the side of the earpiece, it can be just a few centimeters from a branch of metal bezel when the earpiece is pressed against the ear. This proximity greatly modifies the radiation pattern of the antenna. Finally, if the device has significant transmitting power, the presence of the antenna near the earpiece and above puts the user's brain and eyes in an area of high radio field.
La présente invention vise à écarter ces problèmes, ce qui implique de surmonter le préjugé, ancré à l'heure actuelle, qu'il faut placer l'antenne en saillie vers le haut. Elle propose un appareil dont l'antenne est placée de façon à faire saillie vers le bas à partir du boitier en position d'utilisation normale de l'appareil. The present invention aims to overcome these problems, which involves overcoming the prejudice, anchored at present, that the antenna must be projecting upwards. It offers a device the antenna of which is placed so as to project downwards from the housing in the position of normal use of the device.
Dans ces conditions, que l'antenne soit proche de la bouche ou nettement en saillie vers le bas, elle est toujours séparée de tout élément métallique. Under these conditions, whether the antenna is close to the mouth or clearly projecting downwards, it is always separated from any metallic element.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, l'antenne est du type fouet ; elle peut alors être par exemple montée sur une rotule permettant de la ramener le long du boitier en position de stockage ; elle peut aussi être télescopique et escamotée dans le boîtier pendant les périodes où l'appareil est inutilisé. Dans un autre mode de réalisation, l'antenne est au moins partiellement contenue dans un volet pivotant, basculant ou coulissant vers le bas de sa position de repos (occupée en dehors des périodes d'utilisation de l'appareil) à sa position d'utilisation normale. In a first embodiment of the invention, the antenna is of the whip type; it can then be, for example, mounted on a ball joint allowing it to be brought back along the casing to the storage position; it can also be telescopic and retracted into the housing during periods when the device is unused. In another embodiment, the antenna is at least partially contained in a pivoting, tilting or sliding shutter from its rest position (occupied outside the periods of use of the device) to its position of normal use.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la figure 1 est un schéma de principe montrant une disposition possible d'antenne fouet sur un boîtier de combiné, suivant un mode particulier de réalisation de l'invention ;
- la figure 1A montre une variante de détail du combiné de la figure 1
- les figures 2, 3 et 4 montrent schématiquement, en perspective, des variantes de réalisation.The invention will be better understood on reading the following description of particular embodiments, given by way of nonlimiting examples. The description refers to the accompanying drawings, in which
- Figure 1 is a block diagram showing a possible arrangement of whip antenna on a handset housing, according to a particular embodiment of the invention;
- Figure 1A shows a variant detail of the handset of Figure 1
- Figures 2, 3 and 4 show schematically, in perspective, alternative embodiments.
- les figures 5A, 5B et 5C montrent schématiquement des formes possibles d'antennes symétriques utilisables dans des volets du genre montré en figures 2, 3 et 4. FIGS. 5A, 5B and 5C schematically show possible forms of symmetrical antennas usable in shutters of the kind shown in FIGS. 2, 3 and 4.
- les figures 6A et 6B montrent schématiquement des formes d'antennes dissymétriques également utilisables dans un volet du genre montré en figures 2, 3 ou 4. FIGS. 6A and 6B schematically show forms of asymmetrical antennas also usable in a shutter of the kind shown in FIGS. 2, 3 or 4.
- la figure 7 montre un schéma électrique de principe représentatif d'un montage possible d'antennes. - Figure 7 shows an electrical diagram of principle representative of a possible mounting of antennas.
Le combiné de radio-téléphone montré en figure 1 comporte un boîtier rigide 10 dans lequel sont placés un microphone 12, un écouteur 14 et les circuits électroniques habituels d'émission et de réception permettant de moduler une porteuse d'émission vers les circuits contenus dans le socle 16 et de démoduler les signaux reçus d'une porteuse émise par le socle. Le boîtier 10 porte une antenne accordée 18, reliée mécaniquement au boîtier 10 par une rotule 20 placée à proximité du microphone, de façon que l'antenne puisse être déplacée entre une position d'utilisation où elle fait saillie vers le bas (en traits pleins sur la figure 1) et une position de repos où elle est relevée le long du boitier (en tirets). En général, on cherchera à donner à l'antenne 18 et au boîtier une longueur sensiblement du même ordre pour des raisons d'encombrement. Une longueur d'une quinzaine de centimètres est appropriée pour une fréquence de porteuse comprise entre 200 et 1 000 MHz. L'antenne est reliée aux circuits électroniques par des conducteurs souples, non représentés. The radio telephone handset shown in FIG. 1 comprises a rigid housing 10 in which are placed a microphone 12, an earpiece 14 and the usual electronic transmission and reception circuits making it possible to modulate a transmission carrier towards the circuits contained in the base 16 and demodulating the signals received from a carrier transmitted by the base. The housing 10 carries a tuned antenna 18, mechanically connected to the housing 10 by a ball joint 20 placed near the microphone, so that the antenna can be moved between a position of use where it projects downward (in solid lines in Figure 1) and a rest position where it is raised along the housing (in dashes). In general, it will be sought to give the antenna 18 and the housing a length substantially of the same order for reasons of space. A length of about fifteen centimeters is appropriate for a carrier frequency between 200 and 1000 MHz. The antenna is connected to the electronic circuits by flexible conductors, not shown.
Dans une variante de réalisation (figure 1A) l'antenne 18 est fixée au boîtier 10 du socle dans une position immuable, en saillie vers le bas, et entourée d'un manchon 22 en matériau isolant, par exemple en élastomère, ne présentant pas de partie pointue, évitant les risques d'accident et limitant les risques d'accrochage. In an alternative embodiment (FIG. 1A) the antenna 18 is fixed to the housing 10 of the base in an immutable position, projecting downwards, and surrounded by a sleeve 22 made of insulating material, for example elastomer, not having sharp, avoiding the risk of accident and limiting the risk of snagging.
Une autre variante encore de réalisation consiste à prévoir une antenne 18 qui n'est pas pivotante, mais télescopique, pouvant s'escamoter à l'intérieur du boitier pendant les périodes de non-utilisation et être tirée vers le bas en vue de l'utilisation. Cette antenne peut également être prévue pour commander, par son déplacement, une commutation de nature quelconque telle que la mise en marche ou une commutation d'antenne. Yet another alternative embodiment consists in providing an antenna 18 which is not pivotable, but telescopic, which can be retracted inside the housing during periods of non-use and be pulled down for the purpose of use. This antenna can also be provided to control, by its movement, switching of any kind such as switching on or switching of the antenna.
Les fréquences utilisées dépendent de la nature de l'appareil. The frequencies used depend on the nature of the device.
Dans le cas d'un appareil de radiotéléphonie cellulaire type "Pointel", d'un appareil standard européen GSM ou d'un appareil destiné à d'autres réseaux analogiques, la fréquence sera généralement de l'ordre de 900 MHz. La longueur d'onde correspondante est alors de 33 centimètres dans l'air, ce qui conduit à une antenne demi-onde d'environ 16,5 centimètres, compatible avec les boîtiers habituels. In the case of a cellular radio telephone type "Pointel", a European standard GSM device or a device intended for other analog networks, the frequency will generally be of the order of 900 MHz. The corresponding wavelength is then 33 centimeters in the air, which leads to a half-wave antenna of about 16.5 centimeters, compatible with the usual boxes.
Dans le cas d'appareils de radiotéléphonie futurs la fréquence utilisée sera souvent de l'ordre de 1,8 GHz, ce qui se traduit par une longueur moitié de l'antenne adaptée et permet plus facilement d'adopter les variantes de réalisation qui seront maintenant décrites. In the case of future radiotelephony devices, the frequency used will often be of the order of 1.8 GHz, which results in a half length of the antenna adapted and makes it easier to adopt the variant embodiments which will be now described.
Dans la variante de réalisation montrée en figure 2, où les éléments correspondant à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes numéros de référence, un volet basculant 24 est relié au boîtier 10 par une charnière 26. Ce volet peut ainsi être amené dans une position de repos, où il est montré schématiquement en traits mixtes et où il masque le clavier, et une position d'utilisation, où il fait un angle obtus avec le boîtier (en traits pleins). In the alternative embodiment shown in FIG. 2, where the elements corresponding to those of FIG. 1 are designated by the same reference numbers, a tilting flap 24 is connected to the housing 10 by a hinge 26. This flap can thus be brought into a rest position, where it is shown schematically in dashed lines and where it masks the keyboard, and a position of use, where it makes an obtuse angle with the housing (in solid lines).
L'antenne 18 est contenue dans le volet basculant 24. Lors de l'utilisation de l'appareil, elle fait encore saillie vers le bas à partir du boitier 10. Cette antenne peut être réalisée de façon très diverse, par exemple par impression de pistes conductrices sur un substrat isolant diélectrique contenu dans le volet ou constituant le dos de ce dernier, par incrustation ou enrobage de conducteurs, par collage d'un circuit imprimé, encliquetage d'un circuit imprimé, etc.The antenna 18 is contained in the tilting flap 24. When the device is in use, it still projects downwards from the housing 10. This antenna can be produced in a variety of ways, for example by printing conductive tracks on a dielectric insulating substrate contained in the shutter or constituting the back of the latter, by inlaying or coating of conductors, by bonding of a printed circuit, snap-fastening of a printed circuit, etc.
Le volet peut porter d'autres circuits que l'antenne, par exemple un coupleur hybride, un filtre passe-bas, un filtre passe-bande, un commutateur d'antenne, un filtre de multiplexage, etc. La charnière peut comporter des moyens interrupteurs ou commutateurs, permettant de mettre en marche et d'arrêter l'appareil, de commuter les circuits de l'antenne 18 à une autre antenne. La liaison électrique entre les circuits électroniques contenus dans le boitier et l'antenne peut s'effectuer par contact plan sur plan de deux disques fixés l'un au volet, l'autre au boîtier. Le contact glissant présente une capacité parasite évaluable, dont on tiendra compte pour adapter l'impédance de l'antenne à celle des circuits électroniques. Aux fréquences utilisées, la perte de contact galvanique qu peut provoquer l'oxydation des faces en contact des disques n'a qu'un effet négligeable, du fait de la capacité du condensateur constitué par les disques et de la faible distance entre ces disques. The shutter can carry circuits other than the antenna, for example a hybrid coupler, a low-pass filter, a band-pass filter, an antenna switch, a multiplexing filter, etc. The hinge may include switch or switch means, making it possible to start and stop the device, to switch the circuits of the antenna 18 to another antenna. The electrical connection between the electronic circuits contained in the box and the antenna can be made by plane contact on plan of two discs fixed one to the flap, the other to the box. The sliding contact has an evaluable parasitic capacity, which will be taken into account to adapt the antenna impedance to that of the electronic circuits. At the frequencies used, the loss of galvanic contact that can cause the oxidation of the faces in contact with the discs has only a negligible effect, due to the capacity of the capacitor formed by the discs and the short distance between these discs.
Dans le cas illustré sur la figure 3, le boîtier 10 porte un volet 28 qui n'est plus basculant, mais monté pivotant autour d'un axe 30, de façon à être amené en saillie vers le bas, comme indiqué sur la figure 3, ou ramené contre le boîtier, comme indiqué par la flèche f. Comme dans le cas précédent, la liaison entre l'antenne 18 et les circuits contenus dans le boitier s'effectue par des conducteurs souples ou des contacts glissants et le volet peut contenir des composants passifs ou actifs et/ou provoquer, par son déplacement, diverses commutations. In the case illustrated in Figure 3, the housing 10 carries a flap 28 which is no longer tiltable, but mounted to pivot about an axis 30, so as to be brought downwardly projecting, as shown in Figure 3 , or brought back against the housing, as indicated by the arrow f. As in the previous case, the connection between the antenna 18 and the circuits contained in the box takes place by flexible conductors or sliding contacts and the flap can contain passive or active components and / or cause, by its movement, various switches.
La variante de réalisation montrée en figure 4 se différencie de la précédente en ce que le volet 32 n'est plus basculant ou pivotant, mais coulissant le long du boi- tier entre une position d'utilisation où il est montré en figure 4, et une position de repos où il peut, comme dans le cas précédent, masquer le clavier 34 et donner à l'ensemble boitier 10-volet 32 une forme simple, par exemple parallélépipédique, en protégeant le clavier. Dans ce cas, la liaison entre l'antenne et les circuits peut être effectuée par une nappe flexible portant des conducteurs imprimés. The variant embodiment shown in FIG. 4 differs from the previous one in that the flap 32 is no longer tilting or pivoting, but sliding along the housing between a position of use where it is shown in FIG. 4, and a rest position where it can, as in the previous case, hide the keyboard 34 and give the housing unit 10-flap 32 a simple shape, for example parallelepiped, by protecting the keyboard. In this case, the connection between the antenna and the circuits can be carried out by a flexible sheet carrying printed conductors.
Les figures 5A à 6B montrent, à titre d'exemples, des formes d'antennes utilisables sur le volet mobile 18. FIGS. 5A to 6B show, by way of examples, forms of antennas that can be used on the movable flap 18.
Le choix parmi ces formes sera notamment fait en tenant compte de la surface disponible.The choice among these forms will be made in particular taking into account the available surface.
Les figures 5A-5C montrent des antennes symétriques réalisables par des techniques classiques, telles que la photogravure. FIGS. 5A-5C show symmetrical antennas which can be produced by conventional techniques, such as photoengraving.
La figure 5A montre une antenne de type dipôle classique, ayant une longueur égale à X/2, X étant une longueur d'onde proche des longueurs d'onde d'émission et de réception. FIG. 5A shows an antenna of the conventional dipole type, having a length equal to X / 2, X being a wavelength close to the transmission and reception wavelengths.
La figure 5B montre une variante de la figure 5A, constituée par une antenne dite trombone. Lorsque l'espace disponible est réduit, il est possible d'utiliser un trajet sinueux des branches de l'antenne. La figure 5C montre qu'il est possible de limiter l'encombrement 11 à une longueur bien inférieure à la demi-longueur d'onde. Le trajet peut être rendu encore plus sinueux lorsque cela est nécessaire par suite de la faible surface disponible. FIG. 5B shows a variant of FIG. 5A, constituted by a so-called paper clip antenna. When the available space is reduced, it is possible to use a winding path of the antenna branches. FIG. 5C shows that it is possible to limit the bulk 11 to a length much less than the half wavelength. The route can be made even more winding when necessary due to the small area available.
Les figures 6A et 6B montrent les exemples d'antennes dissymétriques. La figure 6B montre en particulier un cas dans lequel on peut réduire l'encombrement longitudinal à une valeur 12 nettement inférieure à X/4. FIGS. 6A and 6B show the examples of asymmetrical antennas. FIG. 6B shows in particular a case in which the longitudinal dimensions can be reduced to a value 12 much less than X / 4.
Le schéma électrique équivalent de l'appareil peut notamment être celui montré en figure 7. Les circuits électroniques d'émission-rFception 36 sont reliés à un transformateur 38 d'adaptation d'impédance par un coaxial 40, ayant par exemple une impédance caractéristique de 50 ohms. Le transformateur 38 assure le passage du montage as symétrique au montage symétrique et peut comporter une impédance de sortie de 200 ohms symétriques, compatibles avec l'utilisation d'une nappe flexible 42 portant des conducteurs imprimés 44. I1 est avantageux d'utiliser une nappe dont la longueur est égale à X/2 ou à un multiple de k/2, pour tenir compte de ce qu'il est plus difficile de garantir l'impédance caractéristique d'une nappe souple que d'un câble coaxial ou en micro-ruban. La nappe flexible est reliée par un circuit passif 46 d'adaptation d'impédance à l'antenne 18. The equivalent electrical diagram of the device can in particular be that shown in FIG. 7. The electronic emission-rFception circuits 36 are connected to a transformer 38 for impedance matching by a coaxial 40, for example having an impedance characteristic of 50 ohms. The transformer 38 ensures the passage from the symmetrical mounting as to the symmetrical mounting and may include an output impedance of 200 ohms symmetrical, compatible with the use of a flexible sheet 42 carrying printed conductors 44. It is advantageous to use a sheet whose length is equal to X / 2 or a multiple of k / 2, to take into account that it is more difficult to guarantee the characteristic impedance of a flexible sheet than of a coaxial or micro cable ribbon. The flexible sheet is connected by a passive circuit 46 of impedance matching to the antenna 18.
Claims (7)
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Family Applications (1)
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