SE508365C2 - Radiotelefon med hög antenneffektivitet - Google Patents

Description

W B 20 25 30 508 365 strömmar i och/eller på mobiltelefonens chassi. Eftersom detta har ledande egenskaper - chassit tillverkas av prak- tiska skäl av metall eller metalliserad plast - ger sådana chassiströmmar i sig upphov till elektromagnetiska fält, varvid antenneffektiviteten reduceras pga ovan beskrivna växelverkan med användaren.

En hög antenneffektivítet är önskvärd inte bara pga förbättrad kommunikationskvalitet, t ex i form av förhöjt signal/brusförhållande, utan även eftersom detta möjliggör lägre effektförbrukning och därigenom lång samtalstid samt låg värmeutveckling. En tidigare känd åtgärd i syfte att förbättra antenneffektiviteten är att maximera avståndet mellan antennen och användarens huvud. Ett sådant exempel visas i JP-A-7212822 och i EP-A-O 689 297, där antennen är anordnad på ovansidan av mobiltelefonens ena långsida, medan högtalare och mikrofon är anordnade på den andra långsidan. Telefonen är således avsedd att hållas med ett sådant grepp, att den högtalar- och mikrofonförsedda lång- sidan anligger mot användarens huvud, medan den antenn- försedda motsatta långsidan befinner sig, relativt sett, långt borta från användaren.

Det är vidare känt att förse mobiltelefonen med organ med förmåga att avskärma, absorbera eller reflektera elekt- romagnetisk strålning. Sådana organ kan anordnas längs den sida av antennen, som vetter mot användaren, och även på eller inuti telefonchassit. Exempel pà tidigare kända ra- diotelefoner av detta slag visas i US-A-5 493 704, US-A- 5 335 366, WO-95/31048 samt JP-A-7123463.

Uppfinningen Huvudsyftet med föreliggande uppfinning är att erbju- da en radiotelefon med hög antenneffektivitet genom mins- kade elektriska energiförluster samt minimerad växelverkan mellan antenn och användare, utan att för den sakens skull 10 15 20 25 30 508 365 inskränka möjligheterna att realisera radiotelefonen med kompakt format och kommunikationsmässigt lämplig antenn.

Ett vidare syfte med vissa utföringsformer av upp- finningen är att erbjuda en kompakt radiotelefon med stort utrymme för display och knappsats.

Huvuduppgiften ovan löses med hjälp av en radiotele- fon, företrädesvis för cellulär mobiltelefoni, innefattande ett apparathölje och åtminstone en antenn, vilken är monte- rad på eller i anslutning till apparathöljet för verkstäl- lande av radiotelefonens trådlösa kommunikation genom ut- sändning och mottagning av radiofrekventa elektromagnetiska vågor i visst vàglängdsintervall, där ett strömreducerande organ är monterat vid apparathöljet mellan antennen och den sida av radiotelefonen, som vid normalt bruk anligger mot en mänsklig användare, varvid det strömreducerande organet är anordnat att reducera eller eliminera i och/eller på apparathöljet förekommande elektriska strömmar mellan antennen och nämnda sida av radiotelefonen.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen anges i efterföljande underkrav. Översiktlig beskrivning av ritningarna Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritningar, pá vilka FIG 1 är en schematisk frontalvy av en portabel ra- diotelefon av konventionellt utförande, FIG 2 är en sidovy av den kända radiotelefonen i FIG 1.

FIG 3 schematiskt illustrerar användandet av radio- telefonen enligt FIG 1 och 2, FIG 4 är en schematisk frontalvy av en portabel ra- diotelefon enligt en föredragen utföringsform av uppfin- ningen, FIG 5 är en sidovy av radiotelefonen enligt FIG 4, 10 15 20 25 30 508 365 FIG 6 är en perspektivvy av en övre del av radiotele- fonen enligt FIG 4 och 5, FIG 7 schematiskt visar ett strömreducerande organ, som är anordnat i radiotelefonen enligt uppfinningen, samt FIG 8 schematiskt illustrerar användandet av radio- telefonen enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Med hänvisning till FIG 1-3 skall inledningsvis dis- kuteras de problem och nackdelar, som enligt ovan är för- bundna med användandet av en typisk radiotelefon av konven- tionellt utförande. Den kända radiotelefonen innefattar ett apparathölje 10, en antenn 11, ett batteri 12, en högtalare eller hörtelefon 14, en mikrofon 15, en display 16 samt en knappsats 17. Antennen 11, som är monterad pà radiotelefo- nens ovansida, kan vara en kvartsvàgantenn och därigenom ha fördelen av ett kompakt format. Såväl högtalaren 14 som mikrofonen 15 är monterade på radiotelefonens framsida 13, vilket begränsar det för knappsatsen 17 och - i synnerhet - displayen 16 tillgängliga utrymmet.

Radiotelefonen är enligt FIG 3 avsedd att utnyttjas av en användare 1 för trådlös kommunikation med omvärlden.

Vid pågående samtal ligger radiotelefonens framsida 13 an mot användarens huvud. På grund av det ovan beskrivna ut- förandet är således avståndet d mellan antennen 11 och hu- vudet 1 så litet, att signaldegraderingen ej är försumbar utan tvärtom påtaglig. I praktiken kan avståndet d vara så kort som omkring 10 mm. I de fall antennen 11 är av kvarts- vågtyp, som enligt ovan alstras i chassit. förstärks problematiken pga de elektriska strömmar, I FIG 4 visas en frontalvy av en radiotelefon enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen. FIG 5 visar radiotelefonen i sidovy, och FIG 6 är en vy i perspektiv av en övre del av radiotelefonen. Radiotelefonen innefattar ett apparathölje 20, på vars ovansida en antenn 21 är an- 10 15 20 25 30 35 508 365 ordnad. Antennen 21 är av i sig känt utförande, företrädes- vis av kvartsvàgtyp, och är belägen i närheten av en första làngsida av apparathöljet 20. Apparathöljet består av lämp- ligt material, såsom metall eller metalliserad plast, och dess uppgift är bl a att skydda radiotelefonens interna komponenter mot yttre påverkan, att åstadkomma ett grepp- vänligt ”handtag” för användaren samt att fungera som ett chassi för övriga komponenter. Radiotelefonen innefattar vidare en display 26 och en knappsats 27, vilka är av i och för sig kända utföranden samt vilka är anordnade på radio- telefonens framsida. Ett batteri 22 är anordnat i den bakre delen av radiotelefonen, delst streckning i FIG 5. vilket indikeras schematiskt me- Till skillnad från det ovan beskrivna konventionella utförandet är enligt den föredragna utföringsformen såväl högtalaren 24 som mikrofonen 25 anordnade vid en andra làngsida 23 av radiotelefonen. Denna andra làngsida 23 är belägen mitt emot den första långsidan, vid vilken antennen 21 är anordnad. Mikrofonen 25 är monterad längst ut på ett från radiotelefonen utfällbart spröt 28. Genom detta arran- gemang uppnås enligt FIG 8 ett avsevärt större avstånd d mellan antennen 21 och användaren 1, då denne under samtal håller radiotelefonen mot sitt huvud. Arrangemanget har den ytterligare fördelen, att det medger större utrymme för framför allt displayen 26. Displayen 26 kan göras åtmins- tone dubbelt så stor som displayen 16 i den konventionella telefonen enligt FIG 1-3, vilket har stora fördelar i fråga om användarvänlighet. Förutom möjlighet till flera och/ /eller längre textrader - eller större teckenstorlek - öpp- nas möjligheten till en grafisk display snarare än en rent teckenbaserad.

Det viktigaste särdraget hos föreliggande uppfinning är dock, att ett strömreducerande organ har anordnats vid apparathöljet 20 mellan antennen 21 och nämnda andra sida 23 av radiotelefonen. Syftet med detta organ är att reduce- 10 15 20 25 30 35 508 365 ra eller eliminera i apparathöljet förekommande chassi- strömmar för att därigenom minimera de elektriska energi- förlusterna. Sådana chassiströmmar är annars vanligt före- kommande, inte minst om antennen har kvartsvåglängd. Enligt den föredragna utföringsformen av uppfinningen utgörs detta strömreducerande organ av en kvartsvågplatta, som innefat- tar ett element 30 av metall eller annat elektriskt ledande material med närmast L-formig tvärsektion (se FIG 4 och 7).

En spalt är bildad mellan den övre delen av elementet 30 och underliggande delar av apparathöljet 20.

Kvartsvágplattan illustreras schematiskt i FIG 7.

Plattan har den egenskapen, att den fungerar som ett band- spärrfilter för en elektrisk ström i inom ett visst frek- vensintervall. Om längden E av kvartsvàgplattan motsvarar en fjärdedel av våglängden vid aktuell bärfrekvens hos den av antennen utsända signalen, uppstår ett stående-vågfeno- men i kvartsvàgplattan, när denna genomlöps av en från kvartsvågantennen härstammande elektrisk ström. Pga den stående vågen blir impedansen närmast oändligt hög, varvid strömmen stryps mer eller mindre fullständigt. Detta il- lustreras schematiskt i ett strömprofildiagram i den övre delen av FIG 7, varur det framgår, hur strömstyrkan i blir svagare och svagare längs kvartsvågplattans längdutsträck- ning, för att närmast helt upphöra i bortre änden (i figu- ren: högra änden) av kvartsvàgplattan.

Ett mobiltelefonisystem såsom GSM utnyttjar bärfrek- venser kring 900 MHz, vilket motsvarar en kvartsvåglängd på drygt 8 cm. Att ha en 8 cm lång kvartsvågplatta anordnad på eller i apparathöljet till en modern radiotelefon vore dock klart olämpligt, eftersom detta allvarligt skulle inverka på möjligheterna till ett kompakt apparatutförande. Enligt uppfinningens föredragna utföringsform är därför ett di- elektriskt element 31 anordnat i den spalt, som är bildad mellan metallelementets 30 övre del och underliggande delar av apparathöljet. Det dielektriska elementet 31 har en re- 10 15 20 25 30 508 565 lativ dielektricitetskonstant ar, och som överstiger 1, härigenom kan längden I av metallelementet 30 minskas ra- dikalt med bibehållen strömreduceringseffekt i det aktuella vàglängdsintervallet. Den nödvändiga längden K minskar nämligen med en faktor Û/Jgj enligt formeln Ä/ É=ïfi, där Ä är våglängden vid aktuell bärfrekvens. 81' Enligt den föredragna utföringsformen har det di- elektriska elementet 31 en relativ dielektricitetskonstant 8, = 10, vilket ger É ~ 2,6 cm.

Det strömreducerande organet 30, 31 kan vara anordnat ovanpå apparathöljet 20, såsom indikeras i figurerna, eller vara ingjutet i detsamma.

Enligt den föredragna utföringsformen har ytterligare åtgärder vidtagits för reducering av onödiga elektriska chassiströmmar. Således är radiotelefonens làngsida 23 (som vid normal användning av radiotelefonen vetter eller ligger an mot användarens 1 kind) belagd med ett skikt 32 av ett material, som förmår reducera sådana chassiströmmar.

Före- trädesvis utnyttjas ett kompositmaterial av typen ECCO- SORBQ, vilket är kommersiellt tillgängligt från Grace (Grace N.V.), 2260 Westerlo, Belgien. Materialfamiljens egenskaper är i Electronic Materials Nijverheidsstraat 7, sig kända i många mikrovágstillämpningar, varför de inte beskrivs närmare här. I stället för i form av ett utvändigt skikt 32 kan vidare det strömreducerande materialet ovan vara integrerat i chassiplastmaterialet.

Enligt den ovan beskrivna föredragna utföringsformen, 31, b) placerandet av högtalaren 24 och mikrofonen 25 vid en som inbegriper a) ett chassiströmreducerande organ 30, làngsida 23 av radiotelefonen samt c) ett skikt 32 av strömreducerande material pà nämnda làngsida, erhålls sammanfattningsvis en radiotelefon med maximalt avstånd d mellan antennen 21 och användaren l samt med minimala 508 365 elektriska energiförluster. Av detta följer fördelar såsom bättre antenneffektivitet, högre signal/brusförhållande samt lägre batteriförbrukning. Arrangemanget har de ytter- ligare fördelarna av förbättrade kommunikationsegenskaper (minimerad växelverkan mellan antennen och användaren) samt förhöjd användarvänlighet (utrymme för stor och informativ display).

Uppfinningen har i det föregående beskrivits i form av en föredragen utföringsform. Denna beskrivning har il- lustrerande men inte begränsande syften. Tvärtom kan upp- finningen realiseras på flera sätt inom ramen för uppfin- ningens skyddsomràde, så som detta definieras av bifogade självständiga patentkrav.

Claims (7)

10 H 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Radiotelefon, företrädesvis för cellulär mobil- (20) vilken är monterad på eller i anslutning telefoni, innefattande ett apparathölje och åtminstone (21), till apparathöljet för verkställande av radiotelefonens en antenn trådlösa kommunikation genom utsändning och mottagning av radiofrekventa elektromagnetiska vågor i visst váglängds- k ä n n e t e c k n a d av (30, 31), vilket har ledande såväl som dielektriska egenskaper, vilket är mon- (20) (21) av radiotelefonen, som vid normalt bruk anligger (1), reducera eller eliminera i och/eller pà apparathöljet (21) intervall, ett strömreducerande organ terat vid apparathöljet mellan antennen och den (23) mot en mänsklig användare sida samt vilket är anordnat att (20) förekommande elektriska strömmar mellan antennen och nämnda sida (23) av radiotelefonen.

2. Radiotelefon enligt krav 1, av att det strömreducerande (30, 31). k ä n n e t e c k n a d organet utgörs av en kvartsvàgplatta

3. Radiotelefon enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att kvartsvàgplattan (30) tvärsektion, varvid en spalt är bildad mellan metallelemen- tets (30) (20). innefattar ett metallelement med väsentligen L-formig övre del och underliggande delar av apparathöljet

4. Radiotelefon enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d (31). av ett i spalten anordnat dielektriskt element

5. Radiotelefon enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d (30) relativa dielektricitetskonstant g_är så valda, att av att längden Ü av metall- elementet (31) och värdet pà det dielektriska elementets 5 10 H 508 365 10 Ä, 4 IE4;-, JF, där Ä är en våglängd inom nämnda vàglängdsintervall.

6. Radiotelefon enligt något av ovanstående krav, (1) tande sidan (23) är belagd med ett skikt (32) av ett mate- k ä n n e t e c k n a d av att den mot användaren vet- rial med förmåga att reducera i och/eller på apparathöljet förekommande elektriska strömmar.

7. Radiotelefon enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d av: en högtalare (24) och en mik- rofon (25), vilka är anordnade vid en första làngsida (23) av radiotelefonen; vilken är anordnad vid en antenn (21), en motsatt andra làngsida, vid en ovansida eller vid en undersida av radiotelefonen; samt en display (26) och en knappsats (27), vilka är anordnade vid en annan sida - företrädesvis en framsida - än ovannämnda övriga sidor av radiotelefonen.