RU2084058C1 - Portable radio communication device - Google Patents

Portable radio communication device Download PDF

Info

Publication number
RU2084058C1
RU2084058C1 RU93047174A RU93047174A RU2084058C1 RU 2084058 C1 RU2084058 C1 RU 2084058C1 RU 93047174 A RU93047174 A RU 93047174A RU 93047174 A RU93047174 A RU 93047174A RU 2084058 C1 RU2084058 C1 RU 2084058C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
conductor
conductors
transceiver
radio communication
approximately equal
Prior art date
Application number
RU93047174A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93047174A (en
Inventor
Е.В. Бондарев
Е.С. Попов
Original Assignee
Омский научно-исследовательский институт приборостроения
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 Омский научно-исследовательский институт приборостроения filed Critical Омский научно-исследовательский институт приборостроения
Priority to RU93047174A priority Critical patent/RU2084058C1/en
Publication of RU93047174A publication Critical patent/RU93047174A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2084058C1 publication Critical patent/RU2084058C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Support Of Aerials (AREA)

Abstract

FIELD: radio communication. SUBSTANCE: invention is related to portable radio communication devices kept predominantly in pocket if user, to transceivers of system of personal call (pagers). Proposed portable radio communication device has transceiver board with output formed by high- and low-potential conductors placed inside dielectric case and radiator manufactured in the form of two parallel conductors of saw-tooth shape with electromagnetic coupling between them. One of them has electric length approximately equal to half of working length of wave and is open on both ends. Second one has electric length approximately equal to quarter of working length of wave. One end of first conductor is located near one of ends of second conductor. High-potential conductor of output of transceiver is connected to it. Second end of second conductor is positioned close to middle of first conductor. Both conductors lie in one plane perpendicular to surface of board of transceiver and surface of user's body. Proposed device differs by new structural make of radiator in the form two parallel conductors of saw-tooth shape with electromagnetic coupling between them. EFFECT: increased reliability of radio communication, 1!5 fold reduced power consumption. 3 dwg

Description

Изобретение относится к портативным устройствам для радиосвязи, преимущественно для работы в кармане пользователя, и может быть использовано для приемопередатчиков систем персонального вызова (пейджеров). The invention relates to portable devices for radio communications, mainly for use in a user's pocket, and can be used for transceivers of personal call systems (pagers).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является портативное устройство для радиосвязи, размещаемое в кармане пользователя, включающее установленные внутри диэлектрического корпуса плату приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками, и излучатель, выполненный в виде плоской печатной рамочной антенны, концы которой замкнуты конденсатором, при этом один из концов соединен с низкопотенциальной "земляной" шиной приемопередатчика, а другой с его высокопотенциальным выходом. The closest in technical essence to the claimed one is a portable device for radio communication, placed in the user's pocket, including a transceiver board installed inside the dielectric housing, having an output formed by high and low potential conductors, and an emitter made in the form of a flat printed frame antenna, the ends of which are closed a capacitor, while one of the ends is connected to a low-potential "ground" bus of the transceiver, and the other to its high-potential output.

Недостаток известного устройства низкая эффективность обусловлена тем, что рамочная антенна обладает существенными собственными реактивными полями, что снижает поля излучения. A disadvantage of the known device is low efficiency due to the fact that the loop antenna has significant intrinsic reactive fields, which reduces the radiation field.

Задачей изобретения является повышение эффективности устройства. The objective of the invention is to increase the efficiency of the device.

Поставленная задача достигается тем, что в портативном устройстве для радиосвязи, преимущественно для работы в кармане пользователя, включающем установленные внутри диэлектрического корпуса плату приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками, излучатель и регулировочный элемент, излучатель выполнен в виде двух параллельных проводников пилообразной формы с электромагнитной связью между ними, один из которых имеет электрическую длину, примерно равную половине рабочей длины волны, и разомкнут с обеих концов, второй примерно равную четверти рабочей длины волны; один из концов первого проводника размещен вблизи одного из концов второго, к последнему подключен высокопотенциальный проводник выхода приемопередатчика, второй конец второго проводника размещен вблизи середины первого проводника, при этом оба проводника лежат в одной плоскости, перпендикулярной поверхности платы приемопередатчика и поверхности тела пользователя. The problem is achieved in that in a portable device for radio communication, mainly for working in a user's pocket, including a transceiver board installed inside the dielectric housing, having an output formed by high and low potential conductors, a radiator and an adjustment element, the radiator is made in the form of two parallel sawtooth conductors forms with electromagnetic coupling between them, one of which has an electric length of approximately equal to half the working wavelength, and is open ut at both ends, the second approximately equal to a quarter of the working wavelength; one of the ends of the first conductor is located near one of the ends of the second, a high-potential transceiver output conductor is connected to the last, the second end of the second conductor is located near the middle of the first conductor, both conductors lying in the same plane perpendicular to the surface of the transceiver board and the surface of the user's body.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается новым конструктивным исполнением излучателя в виде двух параллельных проводников пилообразной формы с электромагнитной связью между ними, конструктивными размерами проводников, один из которых имеет электрическую длину, примерно равную половине рабочей длины волны, и разомкнут с обеих концов, а второй примерно равную четверти рабочей длины волны; их новым взаимным размещением один из концов первого проводника размещен вблизи одного из концов второго, к последнему подключен высокопотенциальный проводник выхода приемопередатчика, второй конец второго проводника размещен вблизи середины первого проводника, и расположением обоих проводников в одной плоскости, которая, в свою очередь, должна быть перпендикулярна поверхности платы приемопередатчика и поверхности тела пользователя. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнительный анализ заявленного устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями показывает, что известны портативные устройства для радиосвязи и работы в кармане пользователя, включающие установленные внутри металлического корпуса плату приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками, и излучатель, выполненный в виде четвертьволновой спирали, один из концов которой разомкнут, а другой соединен с высокопотенциальным выходом приемопередатчика. Однако это устройство обладает низкой эффективностью, что обусловлено тем, что на процесс излучения оказывает существенное влияние корпус приемопередатчика и тело пользователя, что сильно уменьшает добротность антенны и поля излучения. Comparative analysis with the prototype shows that the claimed device is characterized by a new design of the emitter in the form of two parallel sawtooth conductors with electromagnetic coupling between them, the structural dimensions of the conductors, one of which has an electric length of approximately equal to half the operating wavelength, and is open at both ends and the second is approximately equal to a quarter of the working wavelength; by their new mutual arrangement, one of the ends of the first conductor is placed near one of the ends of the second, the high-potential output transceiver is connected to the last, the second end of the second conductor is located near the middle of the first conductor, and the location of both conductors in one plane, which, in turn, should be perpendicular to the surface of the transceiver board and the surface of the user's body. Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty." A comparative analysis of the claimed device not only with the prototype, but also with other technical solutions shows that portable devices for radio communication and work in the user's pocket are known, including a transceiver board installed inside the metal case with an output formed by high and low potential conductors, and an emitter, made in the form of a quarter-wave spiral, one of the ends of which is open, and the other is connected to the high-potential output of the transceiver. However, this device has low efficiency, due to the fact that the radiation process is significantly affected by the transceiver body and the user's body, which greatly reduces the quality factor of the antenna and radiation field.

Существенными отличиями обладают такие признаки заявленного технического решения, как исполнение излучателя в виде двух параллельных проводников пилообразной формы с электромагнитной связью между ними, один из которых имеет электрическую длину, примерно равную половине рабочей длины волны, и разомкнут с обеих концов, второй примерно равную четверти рабочей длины волны; их взаимное размещение один из концов первого проводника размещен вблизи одного из концов второго, подключение к внешним цепям: к одному из концов второго проводника подключен высокопотенциальный проводник выхода приемопередатчика, второй конец второго проводника размещен вблизи середины первого проводника, и расположение обоих проводников в одной плоскости, которая, в свою очередь, перпендикулярна поверхности платы приемопередатчика и поверхности тела пользователя. Цель изобретения достигается лишь при совокупном наличии всех существенных признаков. Significant differences are possessed by such features of the claimed technical solution as the execution of the emitter in the form of two parallel sawtooth conductors with electromagnetic coupling between them, one of which has an electric length of approximately equal to half the operating wavelength, and open at both ends, the second approximately equal to a quarter of the working wavelengths; their mutual placement one of the ends of the first conductor is placed near one of the ends of the second, connected to external circuits: a high-potential output transceiver is connected to one of the ends of the second conductor, the second end of the second conductor is located near the middle of the first conductor, and the location of both conductors in one plane, which, in turn, is perpendicular to the surface of the transceiver board and the surface of the user's body. The purpose of the invention is achieved only with the combined presence of all the essential features.

На фиг.1 изображен эскиз устройства-прототипа; на фиг.2 заявленное устройство; на фиг.3 экспериментально полученные характеристики макетов портативного устройства для радиосвязи, реализованного в соответствии с заявленным техническим решением, и устройства прототипа. Figure 1 shows a sketch of a prototype device; figure 2 of the claimed device; figure 3 experimentally obtained characteristics of the layouts of a portable device for radio communications, implemented in accordance with the claimed technical solution, and the prototype device.

Прототип содержит установленные внутри диэлектрического корпуса 1 плату 2 приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками 3, 4 соответственно, и излучатель 5, выполненный в виде плоской печатной рамочной антенны, концы которой замкнуты конденсатором 6, при этом один из концов рамки соединен с низкопотенциальным 4 проводником приемопередатчика, а другой с его высокопотенциальным 3 проводником. The prototype comprises a transceiver board 2 installed inside the dielectric housing 1, having an output formed by high and low potential conductors 3, 4, respectively, and an emitter 5 made in the form of a flat printed frame antenna, the ends of which are closed by a capacitor 6, while one of the ends of the frame is connected with a low potential 4 conductor of the transceiver, and the other with its high potential 3 conductor.

Заявленное устройство включает установленные внутри диэлектрического корпуса 7 плату 8 приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками 9, 10 соответственно, и излучатель, выполненный в виде двух параллельных проводников 11, 12 пилообразной формы с электромагнитной связью между ними, один из которых 11 имеет электрическую длину, примерно равную половине рабочей длины волны, и разомкнут с обеих концов, второй 12 примерно равную четверти рабочей длины волны; один из концов первого проводника размещен вблизи одного из концов второго, к последнему подключен высокопотенциальный проводник 9 выхода приемопередатчика, второй конец второго проводника размещен вблизи середины первого проводника, при этом оба проводника лежат в одной плоскости 13, перпендикулярной поверхности платы 8 приемопередатчика и поверхности 14 тела пользователя. The claimed device includes a transceiver board 8 installed inside the dielectric housing 7, having an output formed by high and low potential conductors 9, 10, respectively, and an emitter made in the form of two parallel conductors 11, 12 of a sawtooth shape with electromagnetic coupling between them, one of which 11 has an electric length of approximately equal to half the operating wavelength, and is open at both ends, the second 12 approximately equal to a quarter of the operating wavelength; one of the ends of the first conductor is located near one of the ends of the second, a high-potential transceiver output conductor 9 is connected to the last, the second end of the second conductor is located near the middle of the first conductor, both conductors lying in the same plane 13, perpendicular to the surface of the transceiver board 8 and the body surface 14 user.

Работу заявленного устройства рассмотрим в передающем режиме. Необходимый для передачи сигнал образуется на выходе платы 8 приемопередатчика в виде напряжения между высоко- и низкопотенциальными проводниками 9, 10 и поступает на вход второго 12 проводника излучателя 11, 12, длина которого около четверти рабочей длины волны. Проводник 12 имеет электромагнитную связь с проводником 11, длина которого около половины рабочей длины волны. Проводник 11 разомкнут, поэтому токи на его концах минимальны, и он подобен полуволновому излучателю. Для того чтобы в процессе излучения связь между платой 8 приемопередатчика и излучателем 11, 12 была минимальна, оба проводника излучателя имеют пилообразную форму и размещены в плоскости, перпендикулярной плате 8. Аналогичным образом выбирается взаимное расположение плоскости излучателя и поверхности 14 тела пользователя. При этом плата 8 и поверхность 14 тела принимают минимальное участие в процессе излучения, что позволяет достичь его высокой эффективности. The operation of the claimed device will be considered in the transmitting mode. The signal required for transmission is generated at the output of the transceiver board 8 in the form of a voltage between the high and low potential conductors 9, 10 and enters the input of the second 12 conductor of the emitter 11, 12, the length of which is about a quarter of the operating wavelength. The conductor 12 is in electromagnetic communication with the conductor 11, the length of which is about half the operating wavelength. The conductor 11 is open, so the currents at its ends are minimal, and it is similar to a half-wave emitter. In order to minimize the connection between the transceiver board 8 and the emitter 11, 12, both emitter conductors are sawtooth and placed in a plane perpendicular to the board 8. The relative position of the emitter plane and the surface 14 of the user's body is similarly selected. In this case, the board 8 and the surface 14 of the body take minimal participation in the radiation process, which allows to achieve its high efficiency.

В соответствии с изложенными соображениями были разработаны и изготовлены макеты двух разновидностей портативных устройств (пейджеров) для радиосвязи на частоте 450 МГц. Каждое из устройств содержало диэлектрический корпус размером 20х120х50 мм, внутри которого на печатной плате параллельной широкой стороне размещался генератор и элементы питания. Излучатели монтировались на плате размером 20х120 мм, расположенной по узкой стороне корпуса перпендикулярно плате с генератором. Устройства размещались в нагрудном кармане пользователя подобно пачке сигарет. При этом плоскость излучателя размещается перпендикулярно поверхности тела оператора. Измерения проводились в режиме излучения. In accordance with the above considerations, models of two varieties of portable devices (pagers) for radio communication at a frequency of 450 MHz were developed and manufactured. Each of the devices contained a dielectric housing 20x120x50 mm in size, inside of which a generator and batteries were placed on a printed circuit board parallel to the wide side. The emitters were mounted on a board with a size of 20x120 mm, located on the narrow side of the case perpendicular to the board with the generator. Devices were placed in the user's breast pocket like a pack of cigarettes. In this case, the emitter plane is perpendicular to the surface of the operator’s body. The measurements were carried out in the radiation mode.

Одно из этих устройств имело излучатель, выполненный по настоящему описанию, образованный двумя параллельными проводниками пилообразной формы: высота пилы 15 мм, шаг 15 мм, с зазором между проводниками около 1 мм, один из проводников имеет электрическую длину примерно равную половине рабочей длины волны 450 МГц и разомкнут с обеих концов, а второй примерно равную четверти рабочей длины волны. One of these devices had an emitter made according to the present description, formed by two parallel sawtooth conductors: saw height 15 mm, pitch 15 mm, with a gap between the conductors of about 1 mm, one of the conductors has an electric length of approximately equal to half the operating wavelength of 450 MHz and open at both ends, and the second approximately equal to a quarter of the working wavelength.

Другое устройство (прототип) с излучателем в виде плоской рамки из печатного проводника с размерами 15х110 мм, концы которой замкнуты конденсатором, при этом один из концов соединен с "земляной" шиной, а другой с потенциальным выводом платы приемопередатчика. Another device (prototype) with a radiator in the form of a flat frame of a printed conductor with dimensions of 15x110 mm, the ends of which are closed by a capacitor, while one of the ends is connected to the ground bus, and the other to the potential output of the transceiver board.

В результате экспериментального исследования получены следующие результаты, приведенные на фиг.3:
полоса рабочих частот заявленного устройства по уровню КСВ напряжения 2,5 432 460 МГц (28 МГц);
полоса рабочих частот устройства-прототипа по уровню КСВ напряжения 2,5 438 465 МГц (28 МГц);
форма ДН (фиг.3, а, б) обоих устройств сильно искажена из-за влияния тела оператора: неравномерность ДН заявленного устройства по вертикальной поляризации в секторе углов азимута 0-360o составляет величину 0,16, неравномерность ДН по горизонтальной поляризации 0,04, при этом минимумы ДН смещены относительно друг друга, но оба ориентированы в направлении тела оператора, неравномерность ДН устройства-прототипа по вертикальной поляризации в секторе углов азимута 0-360o составляет величину 0,16, неравномерность ДН по горизонтальной поляризации 0,11.As a result of an experimental study, the following results are obtained, shown in figure 3:
the operating frequency band of the claimed device in terms of voltage SWR 2.5 432 460 MHz (28 MHz);
operating frequency band of the prototype device in terms of voltage SWR 2.5 438 465 MHz (28 MHz);
the shape of the pattern (Fig. 3, a, b) of both devices is greatly distorted due to the influence of the operator’s body: the unevenness of the pattern of the claimed device in vertical polarization in the sector of azimuth angles of 0-360 o is 0.16, the pattern of the pattern in horizontal polarization is 0, 04, while the minima of the pattern are offset relative to each other, but both are oriented in the direction of the operator’s body, the unevenness of the pattern of the prototype device in vertical polarization in the sector of azimuth angles of 0-360 o is 0.16, and the pattern of pattern in the horizontal polarization is 0.11.

Заявленное устройство имеет более широкий главный лепесток ДН по вертикальной поляризации, а при горизонтальной поляризации имеет больший задний лепесток ДН. На характеристики обоих устройств существенное влияние оказывает тело оператора уровни сигнала в направлении тела оператора в 5 - 20 раз ниже, чем в противоположном направлении. The claimed device has a wider main lobe of the DN in vertical polarization, and with horizontal polarization has a larger back lobe of the DN. The characteristics of both devices are significantly affected by the operator’s body; signal levels in the direction of the operator’s body are 5–20 times lower than in the opposite direction.

Эффективность заявленного устройства составляет следующие величины по отношению к четвертьволновому штырю: по вертикальной поляризации 0,09, по горизонтальной поляризации 0,59. The effectiveness of the claimed device is the following values with respect to the quarter-wave pin: vertical polarization of 0.09, horizontal polarization of 0.59.

Эффективность устройства-прототипа составляет следующие величины по отношению к четвертьволновому штырю: по вертикальной поляризации 0,04, по горизонтальной поляризации 0,27. The effectiveness of the prototype device is as follows with respect to the quarter-wave pin: vertical polarization 0.04, horizontal polarization 0.27.

Таким образом, при прочих равных параметрах заявленное устройство имеет эффективность примерно в два раза более высокую, чем устройство-прототип. Thus, with other things being equal, the claimed device has an efficiency of about two times higher than the prototype device.

Claims (1)

Портативное устройство для радиосвязи, преимущественно для работы в кармане пользователя, включающее установленные внутри диэлектрического корпуса плату приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками, излучатель и регулировочный элемент, отличающееся тем, что излучатель выполнен в виде двух параллельных проводников пилообразной формы с электромагнитной связью между ними, один из которых имеет электрическую длину, примерно равную половине рабочей длины волны, и разомкнут с обоих концов, второй примерно равную четверти рабочей длины волны, один из концов первого проводника размещен вблизи одного из концов второго, к последнему подключен высокопотенциальный проводник выхода приемопередатчика, второй конец второго проводника размещен вблизи середины первого проводника, при этом оба проводника лежат в одной плоскости, перпендикулярной поверхности платы приемопередатчика и поверхности тела пользователя. A portable device for radio communication, mainly for working in the user's pocket, including a transceiver board installed inside the dielectric housing, having an output formed by high and low potential conductors, an emitter and an adjustment element, characterized in that the emitter is made in the form of two parallel sawtooth conductors with electromagnetic the connection between them, one of which has an electric length of approximately equal to half the working wavelength, and is open at both ends, second a swarm approximately equal to a quarter of the working wavelength, one of the ends of the first conductor is located near one of the ends of the second, a high-potential output transceiver is connected to the last, the second end of the second conductor is located near the middle of the first conductor, both conductors lying in the same plane perpendicular to the surface of the board transceiver and body surface of the user.
RU93047174A 1993-10-08 1993-10-08 Portable radio communication device RU2084058C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93047174A RU2084058C1 (en) 1993-10-08 1993-10-08 Portable radio communication device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93047174A RU2084058C1 (en) 1993-10-08 1993-10-08 Portable radio communication device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93047174A RU93047174A (en) 1996-02-27
RU2084058C1 true RU2084058C1 (en) 1997-07-10

Family

ID=20148067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93047174A RU2084058C1 (en) 1993-10-08 1993-10-08 Portable radio communication device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2084058C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Small antenna, Fujmoto K. et al., Repr. ed Letchworth, New Jork ets: Res. Stud. Press: John Wiley and Sons, 1988. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI630759B (en) Antenna structure and wireless communication device using the same
US6111545A (en) Antenna
CN110676575B (en) Miniaturized high-gain dual-frequency WIFI antenna
JPH0221164B2 (en)
TWI628856B (en) Wireless communication system and wearable electronic device comprising the same
JP2005312062A (en) Small antenna
US6762724B2 (en) Build-in antenna for a mobile communication terminal
US20030218573A1 (en) Surface mounted type chip antenna for improving signal interfix and mobile communication apparatus using the same
US6456248B2 (en) Antenna device and portable wireless communication apparatus
Awan et al. Band enhancement of a compact flexible antenna for wlan, wi-fi and c-band applications
JPH1168453A (en) Composite antenna
US6788254B2 (en) Wideband internal antenna with zigzag-shaped conductive line
RU2084058C1 (en) Portable radio communication device
CN108432048A (en) A kind of slot antenna and terminal
CN109802225A (en) A kind of micro-strip filter antenna
US20220320740A1 (en) Electronic device and antenna feeding module
Zaidi et al. Multi-mode frequency reconfigurable conformal antenna for modern electronic systems
TWI753595B (en) Communication module and wearable device having the same
CN109193130B (en) Small ultra-wideband dual-beam antenna
Kumar et al. DESIGN OF A TEXTILE ANTENNA WITH ARTIFICIAL MAGNETIC CONDUCTOR FOR ULTRA-WIDE BAND WIRELESS BODY AREA NETWORK APPLICATIONS
KR100406284B1 (en) Mini-Antenna for International Mobile Telecommunication-2000 Terminal Equipment for Bulk Type Dielectric
CN111370865B (en) Feed network and corresponding terminal
KR100365733B1 (en) Planar H-slot Antenna
CN114122683B (en) Antenna system and electronic device
CN218472282U (en) Small-size WIFI dual-frenquency antenna module