SE514027C2 - Bredbandig antennanordning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 l (TI _..\ ¿\ (I) \4 Problemen avseende bandbredd och utrymmeskrav löses med en bredbandig antennanordning enligt ingressen till krav àstadkomms enligt föreliggande uppfinning genom kännetecknen i _ krav l. Man erhàller härvid en helixstruktur som är resonant vid tvà frekvenser, vilka beror av respektive spolars längd och vilkas skillnad beror av skillnaden i spolarnas längder.

Problemen avseende skärmning av de korta helixantennerna löses genom kombination med exempelvis en rak trádantenn.

Ytterligare, fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningen anges i underkraven. Exempelvis kan man pà liknande sätt även åstadkomma en helixstruktur som är resonant vid fler än tvà frekvenser genom att kombinera tre eller flera spolar.

Det kan även vara problematiskt och krävas mycket hög tillverkningsprecision att uppnà en väldefinierad inbördes kapacitans/induktans mellan spolarna då dessa monteras nära varandra. För att underlätta detta kan spolarna exempelvis tvinnas samman innan de lindas till sin slutliga spiralform.

Tvà föredragna utföringsformer av uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisningar till bifogade ritningar, där Fig. 1 visar en vy av en första utföringsform av uppfinningen i vilken ingår bl.a. en första helixantenn ingjuten i en hylsa försedd med ett fäste, en andra helixantenn, ett antennspröt innehållande en rak tràdantenn och den andra helixantennen; Fig. 2a visar en vy av en andra utföringsform av uppfinningen i vilken ingår bl.a. en första helixantenn och andra helixantenn ingjuten i en hylsa försedd med ett fäste, ett antennspröt innehållande en rak trádantenn; Fig. 2b visar detaljer av den i fig. 2a visade andra utföringsformen; 4508C; 1996-02-2" 10 15 20 25 30 35 (_)'1 ca ra \4 ”i L:- Fig. 3 visar ett kopplingsschema som beskriver en elektrisk funktion hos helixantennerna enligt den i fig. 1 visade första utföringsformen; Fig. 4 visar ett kopplingsschema som beskriver en elektrisk funktion hos helixantennerna enligt den i fig. 2a och 2b visade andra utföringsformen.

Fig. 5 visar med tre kurvor i ett diagram bandbredden hos en konventionell helixantenn, hos en helixstruktur enligt uppfinningen och hos en rak trådantenn.

Den i fig. 1 visade antennanordningen består av tre huvudkomponenter. För det första en första helixantenn som utgörs av en första spole 107 koaxiellt ingjuten i en ihålig väsentligen cylindrisk isolerande hylsa 106 av plastmaterial e.d. Spolens 107 ena ände är kopplad till en ledande hylsa 108, vilken är fäst i den isolerande hylsans 106 ena ände. Den ledande hylsan 108 åstadkommer spolens 107 elektriska koppling till en bärbar utrustningen, exempelvis en handportabel telefon (ej visad), och utgör antennanordningens fäste för utvändigt montage på den bärbara utrustningen.

För det andra en andra helixantenn som utgörs av en andra spole 103, vilken har en annan, företrädesvis kortare, längd än den första spolen 107, och för det tredje en rak trådantenn 105.

Den andra spolen 103 är anordnad koaxiellt i en isolerad övre del 104 av ett antennspröt 102 överst försett med en knopp 101.

Antennsprötets nedre del innehåller den raka trådantennen 105, och hela antennsprötet 102 är axiellt utdragbart och inskjutbart anordnat genom den isolerande hylsan 106, den första spolen 107 och den ledande hylsan 108.

I den isolerande hylsans 106 andra ände är ett isolerande rör 109 fäst, vilket således i monterat tillstànd befinner sig inuti den bärbara utrustningen och i vilket antennsprötet 102 befinner sig i inskjutet läge. Företrädesvis begränsas 4508C: l996-O2-f 10 15 20 25 30 35 antennsprötets axiella rörelse av knoppen 101 och en (ej visat) ansats i antennsprötets 102 nedre ände.

I antennsprötets 102 inskjutna läge befinner sig den raka trådantennen väsentligen under den ledande hylsan 108 och väsentligen inaktivt. De båda spolarna 107, 103 befinner sig koaxiellt med varandra i väsentligen samma axiella läge. Härvid kopplas dessa kapacitivt/induktivt till varandra enligt det i fig. 3 visade kopplingsschemat. Resultatet är en antennfunktion som är väsentligt bredbandigare än antennfunktionen hos varje spole 107, 103 för sig.

I antennsprötets 102 utdragna läge befinner sig den raka trådantennen 105 väsentligen ovanför den ledande hylsan 108, varvid den raka trådantennen 105 direkt eller via den första spolen 107 är kopplad till den bärbara utrustningen och utgör den huvudsakliga antennfunktionen.

Helixantennernas och den raka trâdantennens 105 elektriska inkoppling till kretsar i den bärbara utrustningen kan ske galvaniskt och/eller kapacitivt/induktivt i någon kombination, varvid omkoppling mellan olika kombinationer sker genom utdragning respektive inskjutning av antennsprötet 102. Det är tänkbart att anordna ett omkopplingsorgan härför i anslutning till den ledande hylsan 108, vilket omkopplingsorgan skulle samverka med företrädesvis delar av de i antennsprötet 102 befintliga antennerna 103, 105.

Den i fig. 2a visade antennanordningen består av två huvudkomponenter. För det första en första helixantenn respektive en andra helixantenn som utgörs av en första spole 207 respektive en andra spole 203 koaxiellt ingjutna i en ihålig väsentligen cylindrisk isolerande hylsa 206 av plastmaterial e.d. Respektive spoles 207, 203 ena ände är kopplad till en ledande hylsa 208, vilken är fäst i den isolerande hylsans 206 ena ände. Den ledande hylsan 208 åstadkommer spolarnas 207, 203 elektriska koppling till en bärbar utrustningen, exempelvis en handportabel telefon (ej 4508:: w°~' 10 15 20 25 30 35 0217 ' :aïlš- visad), och utgör antennanordningens fäste för utvändigt montage på den bärbara utrustningen. Den första spolen 207 och den andra spolen 203 är sammanförda i en gemensam spiralform, vars närmare utformning senare skall beskrivas med hänvisningar till fig. 2b.

För det andra en rak trádantenn 205 som är anordnad i en nedre del av ett antennspröt 202. Vidare har antennsprötet 202 en isolerad övre del 204 och är överst försett med en knopp 201.

Hela antennsprötet 202 är axiellt utdragbart och inskjutbart anordnat genom den isolerande hylsan 206, den första spolen 207, den andra spolen 203 och den ledande hylsan 208.

I den isolerande hylsans 206 andra ände är ett isolerande rör 209 fäst, vilket således i monterat tillstånd befinner sig inuti den bärbara utrustningen och i vilket antennsprötet 202 befinner sig i inskjutet läge. Företrädesvis begränsas antennsprötets axiella rörelse av knoppen 201 och en (ej visat) ansats i antennsprötets 202 nedre ände.

I antennsprötets 202 inskjutna läge befinner sig den raka trádantennen väsentligen under den ledande hylsan 208 och väsentligen inaktivt. De båda spolarna 207, 203, i vars centrum den övre isolerande delen 204 befinner sig, är härvid aktiva och kopplade till den bärbara utrustningen enligt det i fig. 4 visade kopplingsschemat. Resultatet är en antennfunktion som är väsentligt bredbandigare än antennfunktionen hos varje spole 207, 203 för sig.

I antennsprötets 202 utdragna läge befinner sig den raka trádantennen 205 väsentligen ovanför den ledande hylsan 208, varvid den raka trádantennen 205 direkt eller via spolarna 207, 203 är kopplad till den bärbara utrustningen och utgör den huvudsakliga antennfunktionen.

Helixantennernas och den raka tràdantennens 205 elektriska inkoppling till kretsar i den bärbara utrustningen kan ske galvaniskt och/eller kapacitivt/induktivt i någon kombination, asoec; '=°= 10 15 20 25 30 35 ' 514 027 varvid omkoppling mellan olika kombinationer sker genom utdragning respektive inskjutning av antennsprötet 202. Det är tänkbart att anordna ett omkopplingsorgan härför i anslutning till den ledande hylsan 208, vilket omkopplingsorgan skulle samverka med företrädesvis delar av den i antennsprötet 202 befintliga den raka trådantennen 205.

En variant av den ovan beskrivna utföringsformen består i att antennsprötet utelämnats och helixantennerna därmed utgör den enda antennfunktionen.

I fig. 2b visas i detalj den isolerande hylsan 206, den ledande hylsan 208 och de båda helixantennernas spolar 207, 203. Härav framgår ett lämpligt sätt att anordna den första spolen 207 och den andra spolen 203 i en gemensam spiralform med en något mindre diameter än den isolerande hylsan 206. De båda spolarna 207, 203 består härvid av två olika långa isolerade trådar, exempelvis av den typ som vanligen används vid transformatorer.

Tråden till den första spolen 207 och tråden till den andra spolen 203 har härvid först sammantvinnats längs den kortare trädens hela längd. Därefter har trådarna lindats till den gemensamma spiralformen. Genom sammantvinningen erhålls en väldefinierad kapacitiv/induktiv koppling mellan trådarna. Som en följd av detta behöver inte heller lindningen göras med samma precision som om trådarna lindas parallellt i den gemensamma spiralformen, Härigenom underlättas tillverkningen väsentligt.

Det i fig. 3 visade kopplingsschemat avser en elektrisk modell för den första utföringsformens antennfunktion i antennsprötets inskjutna läge, varvid den första respektive den andra spolen beskrivs av en första grupp 307 respektive en andra grupp 303 med vardera tre seriekopplade induktanser. Kapacitansen mellan den första och den andra spolen visas med i respektive induktansers hopkopplingspunkter parallellt inkopplade två kapacitanser 310. En ände av den första gruppen 307 är direkt 4508C: 1996-02-"" 10 15 20 25 ' 514 027 och en ände av den andra gruppen 303 är via en kapacitans 311 parallellkopplade till kretsarna 312 i den bärbara utrustningen.

Det i fig. 4 visade kopplingsschemat avser en elektrisk modell för den andra utföringsformens antennfunktion i antennsprötets inskjutna läge alternativt utan antennspröt, varvid den första respektive den andra spolen beskrivs av en första grupp 407 respektive en andra grupp 403 med vardera tre seriekopplade induktanser. Kapacitansen mellan den första och den andra spolen visas med i respektive induktansers hopkopplingspunkter parallellt inkopplade två kapacitanser 410. En ände av vardera gruppen 407, 403 är direkt parallellkopplade till kretsarna 412 i den bärbara utrustningen.

Diagrammet i fig. 5 visar det principiella utseendet av stående-våg-förhållandet som funktion av frekvensen för olika antennanordningar. En kurva 517 som beskriver en konventionell helixantenn har ett smalt lokalt minimum, vilket motsvarar en liten bandbredd. En kurva 519 som beskriver en rak trådantenn har ett brett lokalt minimum, vilket motsvarar en stor bandbredd. En kurva 518 som beskriver en helixstruktur enligt uppfinningen har två skilda lokala minima belägna intill varandra, vilket motsvarar en stor total bandbredd. Markerade frekvensområden 515, 516 återger sändnings- och mottagningsband för vid ett bredbandigt telefonsystem, t.ex. JDC. Båda dessa frekvensområden 515, 516 omfattas härvid av bandbredden hos helixstrukturen enligt uppfinningen. 45096,' 1996-02-2

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Bredbandig antennanordning till utrustning i ett hölje för sändning och/eller mottagning av radiosignaler, vilken antennanordning består av en första helixantenn som utgörs av en första spole och en andra helixantenn som utgörs av en andra spole, vilka spolar har olika länger, vilket ger helixantennerna skilda resonansfrekvenser, varvid den första spolen och den andra spolen är galvaniskt åtskilda utom eventuellt i respektive spoles ena ände och är anordnade koaxiellt, så att de vid väsentligen samma axiella läge i samverkan bildar en antenn med väsentligt större bandbredd än var och en av helixantennerna för sig, k ä n n e t e c k - n a d av att en ståndarantenn (l05; 205) är anordnad förskjutbar genom åtminstone den ena (107) av de koaxiellt anordnade spolarna (103, 107; 203, 207) att intaga dels ett utskjutet första läge, som är utanför höljet och har en ledande del (l05; 205) som därvid är frilagd från båda spolarna, dels ett i höljet inskjutet andra läge, där den ledande delen (105: 205) även är frilagd från båda spolarna'(l03, 107; 203, 207), varvid den ledande delen (l05; 205) och helixantennerna (103, 107; 203, 207) är sammankopplingsbara i någon kombination.

2. Bredbandig antennanordning enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d av att den första spolen (207) och den andra spolen (203) är förlagda intill varandra så att deras geometri väsentligen överensstämmer utom längs ett avsnitt som väsentligen motsvarar skillnaden mellan spolarnas längder, varvid stàndarantennen (205) är förskjutbara genom båda spolarna.

3. Bredbandig antennanordning enligt krav 2, k ä n n e - t e c k n a d av att den första spolen (207) och den andra spolen (203) är sammantvinnade (fig. 26) utom längs det avsnitt som väsentligen motsvarar skillnaden mellan spolarnas längder. 45097: É9°o<-02-" 10 15 20 25 ' 514- 027 9

4. Bredbandig antennanordning enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone en av den första spolen och den andra spolen har ett isolerade ytskikt.

5. Bredbandig antennanordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att en matningspunkt för den första spolen och en matningspunkt för den andra spolen är galvaniskt eller kapacitivt sammankopplade.

6. Bredbandig antennanordning enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att den andra spolen (103) är anordnad inuti en övre isolerande del (104) av ett antennspröt (102), vilket även innehåller den raka tràdantennen (105) och är koaxiellt och skjutbart anordnat inuti den första spolen (107), varvid den andra spolen (103) är belägen inuti den första spolen (107) då antennsprötet (102) är i nedskjutet läge.

7. Bredbandig antennanordning enligt krav 7, k ä n n e - t e c k n a d antennsprötets (102) förflyttning väsentligen kan skiljas av att den andra spolen (103) genom elektromagnetiskt från den första spolen (107).

8. Bredbandig antennanordning enligt krav 7, k ä n n e - t e c k n a d av att den första spolens (107) matningspunkt, den andra spolens (103) matningspunkt och den raka trådantennen (205) galvaniskt eller kapacitivt/induktivt sammankopplas i någon kombination genom antennsprötets (202) skjutning. 4S08C: 1996-027-27