SE508297C2 - Elektronikenhet för trådlös signalöverföring - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 508 297 2 utrymmesbesparande och innebär goda prestanda genom att uppfinningen löser gränssnittsproblem.mellan antenndel och elektronikdel.

Nämnda ändamål uppnås medelst en elektronikenhet enligt föreliggande uppfinning. Denna utmärkes av en uppbygg- nadsteknik med substratlager som är indelat i tre samman- hängande partier, nämligen ett första parti som ingår i elektronikdelen, ett andra parti som bildar substrat i antenndelen och ett tredje parti sonx uppbär transmis- sionsledningarna. Substratet sträcker sig sammanhängande mellan de tre partierna och är utfört i ett böjligt material och är i det tredje partiet böjt till en enkel- krökt form. Dennas konvexa yta uppbär strålningselement vilkas lober genom den böjda ytan är riktade i skilda rikt- ningar.

Genom uppbyggnadstekniken enligt uppfinningen erhålles en integrerad enhet med en och samma uppbyggnadsteknik och utan övergângsorgan såsom lödningar eller kontaktdon.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar på vilka fig. 1 och 2 visar olika perspektivvyer av elek- tronikenheten i ett utföringsexempel, fig. 3 visar en utbredd vy av elektronikenhe- ten, fig. 4 visar en sidovy av den utbredda elek- tronikenheten och 10 15 20 25 30 35 508 297_ 3 fig. 5 visar ett tvärsnitt genom antenndelen i elektronikenheten och fig. 6 visar schematiskt uppbyggnadstekniken hos antenndelen.

Som bäst framgår av fig. 1 och 2 består antennenheten enligt uppfinningen av en elektronikdel l, en antenndel 2 och en transmissionsledningsdel 3 med transmissionsledning- ar 3' vilka bildar gränssnittet mellan elektronikdelen och antenndelen. Enligt uppfinningen uppbygges såväl elek- tronikdelen 1 som antenndelen 2 och transmissionslednings- delen 3 av samma uppbyggnadsteknik nämligen mikrostriptek- nik med en bärare som enligt uppfinningen är ett substrat som är gemensamt för såväl elektronikdelen 1 som antennde- len 2 och transmissionsledningsdelen 3. Antenndelen 2 är av typ konform sektorantenn med ett flertal runt en cylinder 4 jämnt fördelade antennelement 5, 6, 7, 8, 9, 10, se även fig. 5. Antennen är av' typ s.k. flersektorantenn, dvs antennelementen är så placerade att de tillsammans har en riktverkan i flera, i det visade exemplet alla, riktningar betraktat i ett plan vinkelrätt mot den bildade cylinderns längdaxel 11.

Elektronikdelen 1 uppbäres i det visade exemplet förutom av ett substrat 12, som i. anslutning till elektronikdelen företrädesvis är plant, även av en massiv bärare 13 av metall, som bildar en basdel i elektronikenheten. Elek- tronikenheten är med fördel utformad med en ytterkontur som i sin helhet har cylinderform, varför basdelen är utformad med ett sidoparti 14 med en cylindrisk mantelyta som övergår i en cylindrisk bottenplatta 15, på vars undersida kontaktdon kan vara. anbragta för anslutning av elektronik- delen till andra enheter ingående i exempelvis en bassta- tion.eller mikrovågslänk för exempelvis telekommunikationer såsom. mobiltelfonkommunikation, datakommunikation, vid- 10 15 20 25 30 35 508 297 4 eokommunikation eller annan signalöverföring. Substratet i elektronikdelen 1 kan bilda bärare för analog/digital elek- tronik såson\ytmonterad.elektronik, mikrostripledningar och dylikt. I nämnda elektronik kan ytterligare laminat ingå.

I det visade exemplet ingår en, via en ej visad styrled- ning, elektroniskt styrd switch 18 för inkoppling av en eller flera av antennelementen 5-10 enligt vissa valda villkor för sändning respektive mottagning i valda an- tennsektorer på ett i och för sig känt sätt via respektive transmissionsledning 3.

Med hänvisning till fig. 4,5 och 6 skall fortsättningsvis uppbyggnadstekniken enligt uppfinningen närmare beskrivas.

Som ovan angivits uppbäres elektronikdelen 1, antenndelen 2 och transmissionsledningsdelen 3 med de förbindande transmissionsledningarna 3' på ett sammanhängande gemen- samt, böjligt substrat 12 och är utfört i exempelvis en polymer, t ex tetrafluoretylen. I laminatet ingår även ett jordplan 21 över substratets hela yta på dess ena sida och transmissionsledningarna 3' i form av mikrostripledare på dess andra sida. I antenndelen är anordnade sektioner 24 av ett andra substrat, närmare bestämt en sektion för varje antennelement 5. Dessa substratsektioner 24 är anordnade med inbördes mellanrum och uppbär på sin utsida antennele- menten 5-10, exempelvis s k patchar i form av kopparlager, som kan uppvisa en lämplig form, t ex rektangulär eller cirkulär form. Antennelementen kan vara grupperade i grupper omfattande ett eller flera antennelement. Genom den böjda ytan är grupperna riktade i olika riktningar.

Såsom framgår av fig. 3 är utgângsämnet för det gemensamma substratet för såväl elektronikdelen 1 som antenndelen 2 och transmissionsledningsdelen 3 ett plant substratämne som i det visade exemplet är huvudsakligen T-formigt där en del av stapeln bildar ett första parti 22 av substratet vilket bildar bärare för elektronikdelen och tvärstycket bildar 10 15 20 25 30 35 508 297 5 ett andra parti 23 av substratet, vilket bildar bärare för antenndelen 2 och ett gränssnitt nællan det första och andra partiet bildar ett tredje parti 20 av substratet, vilket bildar bärare för transmissionsledningsdelen 3. An- tenndelens 2 slutliga form erhålles genom böjning av tvär- stycket 23, d v s det andra partiet med tillhörande jordplan och eventuella övriga lager, i det visade exemplet böjning till en form som har huvuddrag av cylindrisk form.

Genom en viss reducerad elasticitet i sektionerna 24 av det andra substratet erhålls i praktiken en viss förstyvning av dessa partier i förhållande till bildade mellanrum 25 mellan sektionerna. Även om fig.5 för enkelhets skull visar rena cirkelbåglinjer kan formen i praktiken i viss mån bli en månghörning som ger i det närmaste plana antennelement 5-16. Tvärstycket 23 i utgångsämnet dimensioneras för att i huvudsak de båda ytterkanterna 26, 27 möts för att bilda en sluten konvex mantelyta med en vald diameter. Jordplanet 21 böjs tillsammans med substratet 12 för att i likhet med substratet ges en enkelkrökt form. För enkelhets skull visas jordplanet i fig. 5 som en tjock runtlöpande cirkel- båglinje.

Ett och samma substratlager 12 bildar således en samman- hängande bärare för såväl elektronikdelen 1 som antenndelen och de mellan dessa delar sig sträckande transmis- sionsledningarna 3' i transmissionsledningsdelen 3.

Jordplanet 21 kan liksom substratet 20 anses bestå av tre sammanhängande partier i form av ett elektriskt ledande skikt som sträcker sig över såväl elektronikdelen 1 som an- tenndelen 2 och transmissionsledningsdelen 3. Denna bildar vilket sionsledningarna sträcker sig från elektronikdelen 1 och in det ovannämnda gränssnittet, genom transmis- i antenndelen 2, närmare bestämt en ledning ända till en vald punkt åtminstone fram till området för varje apertur 35. 10 15 20 25 30 35 508 297 6 Som framgår av fig. 5 uppvisar antenndelen 2 en stomme 28 av metall med i det visade exemplet sex radiellt sig sträckande väggar 29, 30 som sträcker sig från ett centrum som sammanfaller med symmetriaxeln 11. Stommen 28 avgränsar genom sin uppbyggnad en kammare 31 bakom varje antennele- ment 5-10. Dessa kammare 31 undertrycker bakåtriktad och sidoriktad strålning från såväl antennelement som transmis- sionsledningar 3 'vilket minskar' problenx med inteferens mellan de strålande komponenterna. Kamrarna bildar även kavitetersomçåverkarantennelementetsimpedansanpassning.

Stommen 28 har radiellt utåt vända ändytor 32 mot vilka substratet 20 erhåller stöd med sin insida. Det böjda substratlagret kan fästas mot ändytorna, exempelvis medelst skruvar genom hål 17, se fig. 5.

Radiellt utanför antennelementen 5-10 är anordnat ett hölje 33, som är rörformigt och lämpligen cylindriskt och är utfört på känt sätt i ett material med låg dämpning av elektromagnetiska vågor. Höljet 33 bildar radom och dessutom ett mekaniskt yttre stöd och skydd för antennde- lens till konvex form böjda substratparti 23, som i det fall det har elastiska egenskaper därigenom inneslutes till den förutbestämda formen i samverkan med den från insidan verkande stommen 28. Radomen 33 sträcker sig i längdaxelns 11 riktning åtminstone så att den täcker substratpartiets 23 höjd. Radomen kan med fördel uppvisa en sluten ändvägg ovanför antenndelen 2 och även omsluta elektronikdelen 1 och transmissionsledningsdelen 3, vilket dock ej visas.

Fig. 6 visar den ovan nämnda substratuppbyggnaden med det första substratet 12, varav framgår att jordplanet 21 uppvisar i och för sig kända tvärställda slitsformiga öppningar 35, s k aperturer, vilka.bildar strålningselement för att överföralnikrovågsenergin från transmissionsledarna 3 till antennelementen 5, vilka i sin tur vid sändning 10 15 20 508 297t 7 strålar i riktning utåt i en vald sektor. Vid mottagning går mikrovågsstrålningen i motsatt riktning.

Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsexempel, utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis kan an- tennelementen 5-10 ha annan form eller ingå med ett större eller mindre antal. Vidare kan varje antennelement utvidgas till en grupp av strålningselement i samma riktning, exempelvis för att förändra lobformen i ett plan parallellt med cylinderaxeln 11. Vidare är patcharna och därmed det andra substratet 24 ej någon nödvändig förutsättning för uppfinningens genomförande. I princip kan såväl stommen 28 som radom 33 uteslutas.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 sos 297 PATE NTKRAV 2

1. Elektronikenhet för trådlös signalöverföring in- nefattande en antenndel (2), en elektronikdel (1) som är uppbyggd på ett laminat med åtminstone ett substratlager av ett dielektriskt material, och en transmissionsledningsdel (3) med transmissionsledningar (3') som förbinder elek- tronikdelen (1) med antenndelen (2), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda substrat- lager (20) är utfört i ett böjligt material och att substratlagret bildar en sammanhängande enhet, som består av ett första parti (22) som uppbär nämnda elektronikdel (1), ett andra parti (23) som uppbär nämnda antenndel (2) och ett tredje parti (20) som uppbär nämnda transmis- sionsledningsdel (3) och att nämnda andra parti av sub- stratet är böjt till en enkelkrökt form, vars konvexa yta uppbär grupper omfattande minst ett antennelement (5-10) vardera, vilka grupper genom den böjda ytan är riktade i skilda riktningar.

2. Elektronikenhet enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att antenndelen (2) bildar en utåt sluten yta.

3. Elektronikenhet enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att antenndelen (2) uppvisar cylindrisk huvudform.

4. Elektronikenhet enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att antennelementen (5- 10) är grupperade runt nämnda konvexa yta så att deras lober är runtomtäckande.

5. Elektronikenhet enligt något av föregående patent- 10 15 20 25 30 508 297 9 krav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att antennele- menten (5-10) och transmissionsledningarna (3') är uppbygg- da av mikrostripteknik.

6. Elektronikenhet enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda substrat (12) uppbär ett jordplan (21) som sammanhängande sträcker sig över såväl elektronikdelen (1) som transmissionsdelen (3) och antenndelen (2).

7. Elektronikenhet enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att antenndelen (2) uppvisar aperturer (35) i jordplanet (21).

8. Elektronikenhet enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att antenndelen (2) uppvisar utanför aperturerna (35) belägna antennelement (5- 10) i form av mikrostripelement på ett andra substratlager (24).

9. Elektronikenhet enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att det andra partiet (23) av nämnda substratlager (12) är böjt runt en metall- stomme (28) med radiellt riktade skiljeväggar (29, 30).

10. Elektronikenhet enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att åtminstone det andra partiet (23) av nämnda substratlager (12) med antennelement (5-10) är omslutet av en i huvudsak cylind- risk radom (33) som utgör såväl mekaniskt stöd som skydd för antenndelen (2).