NO300349B1 - Antenneenhet for bærbart radioapparat - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en antenneenhet omfattende en kappe som opptar et radioapparatlegeme som omfatter en mottaks-sende-krets, et antenneelement som er forlengbart montert i kappen og er koplet til radioapparatlegemet via en impedanstilpassingskrets, et ledende antenne-bortstuingsrør som tilveiebringer bortstuing for antenneelementet, delvis isolert, når antenneelementet er bortstuet i kappen, og en forbindelsesanordning for forbindelse av et bestemt sted på antennebortstuingsrøret med et referansepotensial.

En antenneenhet av ovennevnte type er eksempelvis kjent fra US-patent nr. 4 890 114. Dette patent viser et antenneelement for en bærbar radiotelefon hvor antenneelementet er i en driftstilstand også når radiotelefonen ikke benyttes. I denne kjente anordning opprettholdes antennens matepunkt elektrisk tilkoplet til den ledende del også når telefonapparatet ikke benyttes. På grunn av denne enkle tilkopling frembringes et tap på grunn av mistilpasning, slik at følsomheten er tilnærmet 40 til 60 % av følsomheten ved normal bruk.

Tegningenes fig. 1 viser et snittriss av en tidligere kjent antenneenhet for et bærbart radioapparat, som vist i f.eks. den utlagte japanske patentsøknad nr. 42148/86. På denne figur betegner tallet 1 en radioapparatkappe, tallet 2 betegner en teleskopisk piskantenne som er montert i radioapparatets kappe 1, tallet 3 betegner en liten antenne som er bygget inn i radioapparatets kappe 1, tallet 4 betegner en høyfrekvensbryter for omkopling mellom piskantennen 2 og den lille antenne 3, og tallet 5 betegner en kontaktomkoplingsspak for høyfrekvens-bryteren 4. Spaken 5 åpnes utover ved kraften fra en fjær når piskantennen trekkes ut, idet den kopler en bryterkontakt 4a til en mottaks-sendekrets 6 som vist på fig. 2, og også kopler en bryterkontakt 4b til mottaks-sendekretsen 6 når piskantennen 2 skyves inn i radioapparatets kappe 1. Mottaks-sendekretsen 6 omkoples således fra piskantennen 2 til den lille antenne 3 eller omvendt ved hjelp av høyfrekvensbryteren 4.

I det følgende skal virkemåten av dette radioapparat beskrives. For kommunikasjon med en fjerntliggende stasjon eller et sted hvor mottakingsforholdene er dårlige, trekkes piskantennen 2 ut av radioapparatets kappe 1 til den tilstand som er vist på fig. 2(a). Kontaktomkoplingsspaken 5 blir fri for å kople piskantennen 2 til mottaks-sendekretsen 6 via høyfrekvens-bryterens 4 kontakt 4a, og muliggjør dermed god kommunikasjon via piskantennen 2. For kortdistansekommunikasjon, eller under venting etter fullførelse av kommunikasjon, skyves piskantennen 2 inn i radioapparatets kappe 1, slik at den er bortstuet i den stilling som er vist med en stiplet linje på fig. 1. Som vist på fig. 2(b), innpresses kontaktomkoplingsspaken 5 i dette tilfelle av den således lagrede piskantenne 2, slik at den forbinder den innebygde, lille antenne 3 med mottaks-sendekretsen 6 via høyfrekvensbryterens 4 kontakt 4b. Kommunikasjon skjer således via den innebygde, lille antenne, hvilket muliggjør mottaking av et nødkallesignal og tilstrekkelig kommunikasjon med en kortdis-tanse-radiostasjon på et sted hvor det er høy radiofeltstyrke.

Da den tidligere kjente antenneenhet for et bærbart radioapparat har den ovenfor beskrevne sammensetning, er det nødvendig å sørge for plass for montering av den lille antenne 3 i radioapparatets kappe 1. Tilveiebringelsen av denne plass vil imidlertid være en hindring for miniatyrisering av radioapparatet. Den kjente teknikk har dessuten det problem at anvendelsen av den lille antenne 3 og høyfrekvensbryteren 4 er kostbar, og påliteligheten vil avta ved en økning i antallet av anvendelser av høyfrekvensbryteren.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en antenneenhet som er i stand til å fungere som antenne uten å benytte en liten antenne og en høyfrekvensbryter, og som har et antenneelement med en impedans som er den samme i antenneelementets forlengede tilstand og i dets forkortede tilstand, slik at mistilpasning unngås.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt en antenneenhet av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at lengden av et parti av antenneelementet som er forlenget ut av kappen og virker som et strålingselement, lengden av et parti av antenneelementet som er bortstuet i kappen og virker som et strålingselement, og lengden av et parti av antenneelementet som er bortstuet i antenne-bortstuingsrøret, er slik relatert at strålingselementets impedans betraktet fra en antennematedel i den tilstand hvor antenneelementet er forlenget ut av kappen, er lik strålingselementets impedans betraktet fra antennematedelen i den tilstand

hvor antenneelementet er bortstuet i kappen.

I antenneenheten ifølge oppfinnelsen oppnås impedanstilpassing mellom den del av antenneelementet som ikke er bortstuet i det ledende bortstuingsrør, og radioapparatlegemet, og senkning av antenneeffektiviteten hindres på grunn av impedanstilpassingen. Som en konsekvens virker antenneenheten tilfredsstillende når antenneelementet er forlenget ut av kappen, og også når det er bortstuet i denne.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et sideriss i snitt av den tidligere kjente antenneenhet som er omtalt ovenfor, fig. 2 viser snittriss for forklaring av funksjonen av antenneenhetens høyfrekvens-bryter, fig. 3 er et gjennomskåret sideriss som viser en første utførelse av antenneenheten ifølge oppfinnelsen med antennen uttrukket, fig. 4 er et gj ennomskåret sideriss som viser antenneenheten på fig. 1 med antennen bortstuet i kappen, fig. 5 er et gjennomskåret sideriss som viser nærmere den første utførelse av antenneenheten ifølge oppfinnelsen, fig. 6 er et Smith-diagram som viser antenneimpedanskarakteristikken for den første utførelse av antenneenheten ifølge oppfinnelsen, fig. 7 er et gjennomskåret sideriss som viser en andre utførelse av antenneenheten ifølge oppfinnelsen, fig. 8 er et gjennomskåret sideriss som viser en tredje utførelse av antenneenheten ifølge oppfinnelsen, og fig. 9 er et gjennomskåret sideriss som viser en fjerde utførelse av antenneenheten ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3-5 viser en første utførelse av antenneenheten ifølge oppfinnelsen. På fig. 3 er antenneenheten vist å omfatte en plastkappe 7 for radioapparatet, et stangformet antenneelement 8 som benyttes som piskantenne med en lengde Lx og som kan forlenges ut av og skyves inn i plastkappen, en antennematedel

9 i kontakt med antenneelementet 8, og et radioapparatlegeme 10 omfattende en mottaks-sendekrets som rommes i plastkappen og er innesluttet i en metallkappe, slik som beskrevet senere. Det er videre vist en impedanstilpassingskrets 11 som er anordnet mellom radioapparatlegemet 10 og antennematedelen 9, og et antenne-bortstuingsrør 12 som er fremstilt av metall for bortstuing av antenneelementet 8, og som er jordet via radioapparatlegemets 10 metallkappe. Fig. 4 viser et gj ennomskåret sideriss av antenneenheten med antenneelementet 8 på fig. 3 bortstuet i kappen 7.

Fig. 5 er et gjennomskåret sideriss som viser antenneenheten på fig. 4 mer detaljert. Som vist er en elastisk ledende del 8a beliggende i den øvre del av antenneelementet 8. En plasthette 8b dekker den elektrisk ledende del 8a, og en plaststopper 8c dekker den nedre del av antenneelementet 8. En antennematedel 9a er anordnet i plastkappen 7, og en elastisk del 9b forbinder antennematedelen 9a med antenneelementet 8. Det er videre anordnet en tilpassingskrets-mateklemme lia, en kondensator 11b, en spole lic, en metallkappe 10a som dekker radioapparatlegemet 10, og en stubbavstemmingsf jær 10b som likner en bøyd plate og som utgjør en anordning for forbindelse av metallkappen 10a med antennebortstuingsrøret 12.

I det følgende skal virkemåten av denne antenneenhet forklares. I den tilstand som er vist på fig. 3, ved en endring i antenneelementets 8 lengde Llf varierer impedansen betraktet fra antennematedelen 9 slik som grovt vist med en stiplet linje a på fig. 6. For eksempel, når lengde Lx velges med en verdi fra k/ 4 til A/2 (hvor k er radiofrekvensbølgelengden), vil impedansen komme nær punktet A (området nær punktet A er for korthets skyld representert ved punktet A). Dersom imidlertid partiet med lengde L2 tas ut, i den tilstand som er vist på fig. 4, idet det bortses fra den lengde' L3 av antenneelementet 8 som er dekket av antennebortstuingsrøret 12, kommer verdien av impedansen, slik som betraktet fra antennematedelen 9, i nærheten av punktet B på fig. 6 når lengde L2 på ca. k/ 10 velges.

Det er her etablert en forbindelse mellom Lx og L2 som setter motstandskomponenten av impedansen i den tilstand som er vist på fig. 3, lik motstandskomponenten av impedansen med partiet med lengden L3 ignorert i den tilstand som er vist på fig. 4. Dette betyr at begge motstandskomponenter av disse impedanser kan gjøres like når Lx og L2 velges på riktig måte. Når imidlertid den øvre del av antennebortstuingsrøret 12 kontakter metallkappen 10a via stubbavstemmingsf jæren 10b, dannes stubbkretsen av partiet med lengde L3 av antenneelementet og antennebortstuingsrøret 12 når antennen er bortstuet i kappen. Når antenneelementet 8 og antennebortstuingsrøret 12 er isolert av plaststopperen 8c, dannes en åpen stubb. I denne tilstand, når L3 varieres, varierer impedansen med bare lengden L2 av antenneelementet 8 som er vist i punkt B, på linjen b som angir motstandskomponenten på fig. 6. Dette betyr at når lengden L3 velges på riktig måte, endres impedansen fra verdien i punktet B til impedansen i punktet A.

Slik som ovenfor beskrevet, er det teoretisk mulig å innstille, på verdien i punktet A på fig. 6, både antenneimpedansen som betraktet fra antennematedelen 9 med antenneelementet 8 trukket ut som vist på fig. 3, og impedansen som betraktet fra antennematedelen 9 med antenneelementet 8 bortstuet som vist på fig. 4. I denne tilstand er impedansen av radioapparatlegemets 10 matedel og antenneimpedansen tilpasset til hverandre ved hjelp av impedanstilpassingskretsen 11. Følgelig kan effekten mates på effektiv måte, uten noe tap forårsaket av mistilpasning, ved hjelp av én impedanstilpassingskrets 11 både når antennen er i en forlenget stilling og når den er i en bortstuet stilling.

På fig. 5 benyttes den elastiske del 9b til alltid å opprettholde elektrisk kontinuitet mellom det teleskopiske antenneelement 8 og antennematedelen 9. Impedanstilpassingskretsen 11 består av tilpassingskrets-mateklemmen lia, kondensatoren 11b og spolen lic. Antennebortstuingsrøret 12 er dannet av et metallrør. Plaststopperen 8c som er anordnet ved antenneelementets 8 nedre ende, er dannet av en isolator for både å holde antenneelementet 8 i sentrum av røret 12 og for å tilveiebringe isolasjon mellom antennebortstuingsrøret 12 og antenneelementet 8 når dette er i den bortstuede stilling.

I det ovenfor beskrevne eksempel benyttes et metallrør som antennebortstuingsrør 12, men et plastrør 12a som på den ytre overflate er dekket av et ledende belegg 12b, som vist i den andre utførelse på fig. 7, kan benyttes. I dette tilfelle er anordningen lett av vekt sammenliknet med den som benytter metallrøret, og dessuten er det unødvendig å benytte plaststopperen 8c for tilveiebringelse av isolasjon mellom antenneelementet 8 og antennebortstuingsrøret 12 som er vist på fig. 5. Videre kan antennebortstuingsrøret 12 av metall være belagt på innerveg-gen med en isolerende maling. Også i dette tilfelle blir bruken av plaststopperen 8c unødvendig.

I de første og andre utførelser er stubbavstemmingsfjæ-ren 10b montert i kontakt med det øvre endeparti av antennebort-stuingsrøret 12, men i den tredje utførelse, som er vist på fig.

8, er det vist en annen kontakttilstand mellom disse deler. Dette betyr at stubbavstemmingsf j æren 10c kan være montert i en stilling noe under den øvre ende som vist på fig. 8, for det formål å sikre optimal impedanstilpassing når antennen er i den bortstuede stilling. Videre kan det benyttes en glidbar stubbavstemmingsf j ær 10c, som vist med en pil. Videre, når omkostnings-reduksjon har forrang, kan røret 12 være loddet direkte til radioapparatlegemet 10, idet det ikke benyttes noen elastisk plate, såsom fjæren 10c.

I hver av de utførelser som er beskrevet foran, er impedanstilpassingskretsen 11 vist å benytte en kondensator 11b og en spole lic. Imidlertid kan en impedanstilpassingskrets 11 med hvilken som helst valgfri kretsutforming anvendes i overens-stemmelse med impedansen av radioapparatets matedel. Videre kan impedanstilpassingskretsen 11 installeres inne i radioapparatlegemets metallkappe 10a.

Fig. 9 er et gjennomskåret sideriss som viser en fjerde utførelse av antenneenheten ifølge oppfinnelsen. I dette tilfelle benyttes ikke antennematedelen 9a, men en bøyd, plateliknende, elastisk del 9c er festet direkte til plastkappen 7 og er i elektrisk kontakt med antenneelementet 8, og muliggjør dermed en reduksjon av apparatets pris og vekt.

Ifølge den ovenfor beskrevne antenneenhet, i hvilken impedans stubben er dannet av en del av antenneelementet i den bortstuede stilling og antennebortstuingsrøret, og den andre del av antenneelementet arbeider som strålingselement, er det unødvendig å tilveiebringe en uavhengig, innebygd antenne, og bare et eneste antenneelement virker på tilfredsstillende måte som antenne, uten hensyn til dens posisjon, dvs. både når den er bortstuet og når den er forlenget.

Claims (9)

1. Antenneenhet omfattende en kappe (7) som opptar et radioapparatlegeme (10) som omfatter en mottaks-sende-krets, et antenneelement (8) som er f orlengbart montert i kappen (7) og er koplet til radioapparatlegemet (10) via en impedanstilpassingskrets (11), et ledende antenne-bortstuingsrør (12) som tilveiebringer bortstuing for antenneelementet (8), delvis isolert, når antenneelementet (8) er bortstuet i kappen (7), og en forbindelsesanordning (10b, 10c) for forbindelse av et bestemt sted på antennebortstuingsrøret (12) med et referansepotensial, KARAKTERISERT VED at lengden (Lx) av et parti av antenneelementet (8) som er forlenget ut av kappen (7) og virker som et strålingselement, lengden (L2) av et parti av antenneelementet (8) som er bortstuet i kappen (7) og virker som et strålingselement, og lengden (L3) av et parti av antenneelementet (8) som er bortstuet i anntennebortstuingsrøret (12), er slik relatert at strålingselementets impedans betraktet fra en antennematedel (9a) i den tilstand hvor antenneelementet ( 8 ) er forlenget ut av kappen (7 ), er lik strålingselementets impedans betraktet fra antennematedelen (9a) i den tilstand hvor antenneelementet (8) er bortstuet i kappen (7).

2. Antenneenhet ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at antenneelementet (8) er forbundet med radioapparatlegemsdelen (10) via impedanstilpassingskretsen (11) og antennematedelen (9a).

3. Antenneenhet ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at en del av antenneelementet som er bortstuet i antenne-bortstuingsrøret (12), og antennebortstuingsrøret (12) utgjør en stubbkrets når antenneelementet (8) er bortstuet i kappen (7), at den andre del av antenneelementet som ikke er bortstuet i antennebortstuingsrøret, mates med effekt via den nevnte antennematedel (9a), idet den virker som et strålingselement, og at antenneelementet, når det er forlenget fra kappen, mates med effekt via antennematedelen (9a), idet det som helhet virker som et strålingselement.

4. Antenneenhet ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at antenneelementet (8) er forbundet med tilpassingskretsen ved hjelp av en bøyd, plateliknende, elastisk del (9c) som har elastisitet på siden av antenneelementet (8).

5. Antenneenhet ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at en ikke-ledende stopper (8c) som dekker antenneelementets (8) bunnende, sikrer isolasjon mellom antenneelementet (8) og antennebortstuingsrøret (12).

6. Antenneenhet ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at forbindelsesanordningen (10b, 10c) er forsynt med en bøyd, plateliknende, elastisk del som er innskutt mellom en yttervegg av antennebortstuingsrøret (12) og en yttervegg av radioapparatlegemet, og er i kontakt med begge de nevnte yttervegger.

7. Antenneenhet ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at den plateliknende, elastiske del er anordnet bevegelig i antenneelementets bevegelsesretning mellom antennebortstuingsrørets yttervegg og radioapparatlegemets yttervegg.

8. Antenneenhet ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det ledende antennebortstuingsrør har en ledende yttervegg og en isolert innervegg.

9. Antenneenhet ifølge krav 8, KARAKTERISERT VED at antennebortstuingsrøret er et plastrør som på den ytre overflate er belagt med en ledende maling.