SE514486C2 - Antennanordning och telekommunikationsapparat inkluderande en sådan anordning - Google Patents

Description

25 30 5{4'Ås6 2 miniatyriserat format. Vidare kan denna lösning inte till- handahålla ideal funktion för överföring av RF-signaler. Vid en lösning enligt teknikens ståndpunkt utgörs en patchantenn av en metallplatta, med metallplättungor som sträcker sig i rät vinkel från patchen. Varje tunga är emellertid böjd för att tillhandahålla en yttre kontaktdel, vilken med sin raka ände kan appliceras med en viss fjäderkraft mot ett kontakt- element. Huvudproblemen med denna lösning är: okontrollerad resistans, dålig RF-funktion på grund av odefinierad kontakt- position och odefinierad elektrisk längd på elementen som för- binder antennelementen.

Samanfattning av uppfinningen Det är ett ändamål med denna uppfinning att åstadkomma en antennanordning enligt ovan, vilken tillhandahåller en lösning pà ovan nämnda problem.

Detta ändamål uppnås vid en antennanordning enligt ovan genom särdragen i den kännetecknande delen av kravet 1.

Pà detta sätt tillförsäkras den önskade elektriska kontakten för att mata signaler mellan antennen och kretsarna i den mobila telefonen med enkla och säkra medel.

Konstruktionen hos kontaktorganen gör det möjligt att erhålla rymdmässigt precis kontakt med låg resistans även på miniaty- riserade kontaktdynor associerade med kretsarna, eftersom det är möjligt att styra pinnarna med stor noggrannhet. Varierande toleranser med avseende på flera av de associerade delarna är mer tolerabla, eftersom konstruktionen med stela pinnar, vilka emellertid måste produceras till en korrekt definierad längd, och med väl definierade kontaktpunkter, ger efterstràvad RF- funktion även om vissa variationer existerar, vilket resulte- rar i ett reducerat antal kassationer i produktionen. Vidare, antalet element som utgör antennanordningen är reducerat och 23607.se.doc; 00-09-25 10 15 20 25 30 '5140486 3 det enkla sättet att montera resulterar i en ekonomisk lös- ning. Pinnarna är sålunda stela och fjädrar endast som ett resultat av fjädringen av den eftergivliga delen. Den fria änden av pinnen tillhandahåller en definierad punkt, vilken företrädesvis är något rundad, inom rimliga gränser är här den exakta geometrin av mindre betydelse. En pinne med en definie- rad punkt och förspänd genom eftergivligheten av den eftergiv- liga delen resulterar i goda kontaktbetingelser. Jämför emel- lertid med teknikens ståndpunkt som nämns ovan, där den fria änden av tungan år en rak kant, resulterande i en odefinierad kontaktpunkt, med okontrollerat eller högt kontaktmotstånd.

Genom tillhandahållande av ett fjädrande pinnelement för mat- ning och ett för jordning tillhandahålls likadana goda för- bindningar enligt ovan för bàda dessa ändamål. Jordning resul- terar i impedansmatchning av antennelementet.

Det år i hög grad föredraget att pinnelementet eller - elementen är direkt fastsatta vid ett metallark, som utgör antennen eller antennerna. Denna dubbla funktionen hos metallarket förenklar produktion och minskar sammansättningskostnader genom minskningen av antalet ingående element. En annan fördel är tillhandahållandet av antennfunktionen med minimala utrymmesbehov.

Nitning av pinnelementen vid den eftergivliga delen garanterar god elektrisk kontakt och effektiv fastsåttning. Normalt finns inget behov av ytterligare ytbehandling om en pinne nitas vid den eftergivliga delen eftersom pinnen kan vara optimerad med avseende på material, ytbehandling etc. Nitning kan utföras genom att en änddel av varje pinne med reducerad storlek till- stukas för att utgöra niten på sagda del. Minimal kontakt- resistans erhålls också vid denna del, vilket år mycket vik- tigt med avseende på sådana antenner. 23607.Se.d0C; 00-09-25 lO 15 20 25 30 514 486 4 Pinnen kan vara integrerad med den eftergivliga delen, vilket här betyder att pinnen är framställd i ett stycke därmed, utan några kontaktorgan såsom nitar eller lod. Denna lösning är emellertid inte en optimal lösning, eftersom den förutsätter en kostsam uppsättning verktyg och specifik framställning för anpassning till olika applikationer. Vidare, åtminstone delvis ytbehandling av pinnen är i praktiken nödvändig för att uppnå en acceptabel elektrisk kontakt med t ex en kontaktdyna.

Det föredras att pinnelementen är inrättade på eftergivliga tungor, vilka är del av samma element som antennelementet eller antennelementen_ Detta gör det enkelt att kontrollera eftergivligheten för att erhålla det önskade trycket och den önskade rörelselängden för pinnarna. Trycket bestäms enkelt genom dimensionering av tungorna och val av ett material, som har den korrekta elasticiteten eller eftergivligheten. När tungorna är framställda från en metallplatta som också omfat- tar antennelementet (antennelementen) kan valet av plåttjock- lek vara i enlighet med önskad eftergivlighet. Plàttjockleken är av mindre betydelse med avseende på antennfunktion, men i områden där strömmar flyter i antennelementet är det viktigt att ha material med god konduktivitet.

Anordningen är också utmärkt för dual- eller multibandanten- ner, i synnerhet genom att de två antennerna, som arbetar i olika band, är framställda från en gemensam metallplattestruk- tur, t ex genom stansning eller klippning, erhålls enkel fram- ställning.

Genom att forma antennelementet eller -elementen för att över- ensstämma med höljet till mobiltelefonen, kan anordningen användas i minimaliserade telefoner.

I enlighet med en ytterligare aspekt av uppfinningen inklude- rar anordningen en stödkropp inkluderande styrorgan för pinn- 23607.se.doc; 00-09-25 lO 15 20 25 5 elementen. En sådan stödkropp kan vara en enda detalj av plastmaterial inkluderande styrkanaler för pinnelementen.

Tillhandahàllandet av en sådan stödkropp ger en förbättrad funktion eftersom styrorganet kan utformas för att korrekt styra pinnelementen på till och med en miniatyriserad kontakt- dyna, och ändå tillåta den önskade fjädringsrörelsen. Genom att göra kanalerna avsmalnande förenklas monteringen.

Stödstrukturen för antennanordningen kan också vara tillhanda- hàllen i chassit till själva mobiltelefonen, sålunda tillhan- dahållande en mer förenklad framställning och sammansättning och förbättrad ekonomi.

Beskrivning av ritningarna Ytterligare fördelar uppnås genom sârdragen enligt de andra beroende kraven och kommer att framgå fràn följande beskriv- ning av utföringsformer givna såsom exempel, med referens till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig 1 visar i en sektion, en antennanordning i ett driftläge inuti en mobiltelefon, Fig 2 visar en antennanordning enligt en andra utföringsform, Fig 3 visar en antennanordning enligt en tredje utföringsform, Fig 4 visar en antennanordning enligt en fjärde utföringsform, Fig 5 visar en antennanordning enligt en femte utföringsform, Fig 6 visar en antennanordning enligt en sjätte utföringsform, Fig 7 visar en första alternativ pinnkonfiguration, och Fig 8 visar en andra alternativ pinnkonfiguration.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen 23607. se.doc; 00-09-25 lO 15 20 25 30 5140 486 6 Antennanordningen 1 i fig 1 inkluderar ett antennelement 2, vilket är positionerat pá insidan av orienteringskanter hos en stödkropp 3. Stödkroppen är inrättad à ena sidan för att stöda och positionera antennelementet och pinnelementen 5 (se nedan) och à andra sidan att tillhandahålla fastsättning pà en struk- turdel (ej visad) hos mobiltelefonen. För detta ändamål är stödkroppen 3 och sagda strukturdel försedda med anpassade positioneringsorgan av i och för sig känt slag (ej visade).

Antennelementet 2 är i detta fall framställt av en metall- platta och är integrerad med eftergivliga tungor 4, var och en tillhandahållande fjäderverkan, och var och en vid sin fria ände uppbàrande ett pinnelement 5. Varje pinne 5 är fäst vid ett häl (ej visat) vid den yttre delen av varje tunga (vid 6).

Varje pinnelement har också en spetsad fri ände 7, och vid montering av antennanordningen i chassit till mobiltelefonen kommer varje pinne 5 att kontakta en kontaktdyna 8, vilken är associerad med mobiltelefonens kretsar. Stödkroppen 3 inklude- rar styrorgan 10 för pinnelementen 5 för att tillförsàkra att pinnelementen 5 säkert kontaktar också en mycket liten kon- taktdyna 8. Ett kretskort betecknas med 9. Styrorganen 10 om- fattar styrkanaler ll, vilka i detta fall är avsmalnande mot de undre ändarna i ändamål att underlätta placering av antenn- elementet på stödkroppen 3. Den avsmalnande konfigurationen förenklar sålunda insättning av de raka pinnelementen och reducerar friktion, eftersom kontakt uppnås väsentligen endast vid den undre delarna av varje kanal. Den avsmalnande konfigu- rationen medger ocksà en viss rörelse i sidled av den övre delen av pinnelementet när pinnelementen 5 fjädrar pà grund av tungornas eftergivlighet. Denna konfiguration ger också en liten men betydelsefull rörelse i sidled av de spetsade ändarna 7 vid kontaktdynorna 8, tillförsäkrande viss relativ 23607.S&.dOC; 00-09-25 lO l5 20 25 30 « ' ', K - _ n: \ _ - Ä I l- <1 \ f . ._ ,, ;. \< = \ 1. i i « < ; 4 C 'f ~- \- (~ l\íf*\§~ 7 rörelse mellan dessa element för att förbättra den elektriska kontakten.

I fig 2 inkluderar antennelementet en singelbandantenn 2 med L-formigt antennelement och rakt utsträckta, eftergivliga tungor 4, var och en uppbärande pinnelement, varav ett 5' är för signalmatning och det andra för jordningsförbindning S”.

Också i fig 1 är ett av pinnelementen en signalmatningspinne, under det att det andra är en jordningspinne.

I fig 3 är antennanordningen försedd med två antennelement 2' och 2", varigenom en dual-band antenn bildas.

I fig 4 är anordningen inrättad för fastsättning av pinnele- menten på en eftergivlig del 13, som är integrerad med antenn- elementet. I detta fall är egenskaperna hos delen 13, vad avser elasticitet etc, vald så att tungorna kan utelämnas.

I fig 5 tillämpas principen med uppfinningen när ett annat slag av antenn används. I detta fallet är pinnelementen arran- gerade pà en bärarplatta 14, vilken i sin tur uppbär ett antennelement (ej visat) inuti höljet 15. Elementet kan vara en helixantenn eller någon annan lämplig antenn. I detta och liknande fall kan den eftergivliga delen, såsom en eftergivlig tunga, vara inrättad utsträckande från en metallplatta, vilken i sin tur uppbär ett antennelement av helixtyp eller av något annat slag.

Uppfinningen kan modifieras inom ramen för kraven. Det år möj- ligt att forma antennelementen olika och även att tillhanda- hålla kretsar såsom en matchningskrets, t ex i närheten av tungan eller tungorna. Det är också möjligt att utforma tung- orna och att använda längden av pinnelementen för att matcha antennfunktionen pà ett enkelt sätt. I synnerhet är det möj- ligt att forma pinnelementen för impendansmatchningsändamàl, t 23607.se.doc; 00-09-25 10 l5 20 25 30 514 A436 8 ex genom att ha en tvärsektion som avviker från en cirkel eller ha olika tvärsektion pà pinnelementen och också genom att välja pinnlängd. Se t ex fig 8, där pinnarna visas med X- formig tvärsektion. Det är också möjligt att impedansmatcha genom val av avståndet mellan intilliggande pinnar och/eller tungor.

Andra signaler än RF-signaler kan kopplas över pinnarna, t ex signaler till en högtalar, vilken kan vara monterad pà antenn- elementet.

Fler än tvà pinnar kan vara fästa vid antennelementen i god- tyckliga positioner, t ex för att erhàlla optimerad signal- överföring för olika RF-band genom matning över olika pinnar för olika band.

Nitning eller liknande fastsättning vid förbindningspunkten mellan pinnelementet och tungorna föredras, eftersom direkt metallisk kontakt garanteras. Ingen lödning är behövlig. Genom användning av separata pinnelement är det möjligt att enkelt optimera karaktäristika à ena sidan hos pinnelementen och à andra sidan hos antennelementen. Pinnelementen framställs enkelt och kan t ex göras för att ge optimal kontakt och làg kontaktresistans och/eller konduktivitet. De kan t ex vara guld- eller nickelpalladiumlegeringpläterade, under det att antennelementet kan vara av koppar eller en kopparlegering utan ytbehandling.

Antennanordningen enligt uppfinningen är särskilt fördelaktig för användning vid interna antenner, dvs antenner inrättade inuti höljet till en mobiltelefon. Eftersom sådana antenner är känsliga för hur de är placerade inuti höljet och för dålig kontakt, tillhandahåller uppfinningen en säker lösning pà problem förbundna med sådana interna antenner. 23607.se.doc; 00-09-25 lO 15 20 25 514 486 9 Uppfinningen medger flexibilitet med en möjlighet att anpassa till ett modulärt system, enkelt medgivande önskade variatio- ner, vad avser framställning och (enkelhet vid) sammansätt- ning. Antennanordningen enligt uppfinningen kan sålunda enkelt monteras i telefonen under sammansättningen, genom att helt enkelt placera den pà telefonchassit. Pressverkan kan t ex tillhandahållas genom att en del av telefonhöljet utövar en hållande kraft på valda delar av anordningen, under det att det lämnar den eftergivliga delen fri för fjädringsrörelse.

Om endast ett pinnelement tillhandahålls på anordningen, se som exempel fig 6, t ex för jordningsändamål, kan signalmat- ningen till och från antennelementet t ex tillhandahållas genom kapacitiv koppling.

Pinnelementet kan vara integrerat med strukturen som utgör den eftergivlig delen, se fig 7. För det ändamålet kan pinnen 5 vara framställd som en böjd metallplattedel, som sträcker sig från den eftergivliga delen 4 och t ex en del utgörande antennelementet eller bàrarstrukturen. Som indikerats ovan vidlådes emellertid denna lösning av vissa betydande nackde- lar.

Pinnen är företrädesvis förbunden med den eftergivliga delen, väsentligen vinkelrätt därmed när denna del är bildad från ett metallark. Det är viktigt att den fria änden av pinnen är punktformig, såsom diskuteras ovan, för att tillhandahålla en liten kontaktyta och säker förbindning.

Antennelementen kan vara utformade för att vara anpassade till formen av telefonhöljet för att minimera det upptagna utrym- met. För detta ändamàl kan antennelementen vara formade med krökt konfiguration. 23607 . Se.d0C,' 00-09-25

Claims (21)

10 15 20 25 '514 486 10 Patentkrav

1. En antennanordning (l) för montering i en mobil telekommu- nikationsapparat (12) omfattande åtminstone ett antennelement (2) för sändning och/eller mottagning av RF-signaler, och åt- minstone ett kontaktorgan för att elektriskt kontaktera varje antennelement med kretsar hos sagda utrustning, kännetecknad av att varje kontaktorgan är ett kontaktpinnelement (5), som sträcker sig väsentligen i en första riktning och har en punktformad fri ände (7), och att varje pinnelement (5) är in- rättat pà en eftergivlig del (4;l3) av eller i förbindelse med antennelementet (2) för att medge längsgående fjädring av varje pinnelement (5) väsentligen i sagda första riktning.

2. Anordning enligt krav 1, varvid två pinnelement (5) är tillhandahållna, ett första för signaltransmission och ett andra för jordning.

3. En anordning enligt krav l eller 2, varvid varje antenn- element (5) är bildat fràn ett metallark och varje pinnelement är fastsatt (6) vid arket.

4. En anordning enligt något av kraven 1-3, varvid åtmin- stone ett pinnelement (5) är nitat vid sagda eftergivliga del (4;l3).

5. En anordning enligt nàgot av kraven 1-4, varvid àtmin- stone ett pinnelement (5) är integrerat med sagda eftergivliga del (4).

6. En anordning enligt något av kraven 1-5, varvid den eftergivliga delen är en eftergivlig tunga (4). 23607.se.doc; 00-09-25 10 15 20 25 544 0486 i ll

7. En anordning enligt något av föregående krav, varvid två antennelement (2',2”), vilka drivs i olika frekvenser, år tillhandahållna.

8. En anordning enligt något av föregående krav, varvid for- men av varje antennelement är väsentligen i enlighet med någon form från gruppen bestående av: U, L, V, I, F, G, meander och helix.

9. En anordning enligt något av föregående krav, varvid varje pinnelement (5) år ytbehandlat för att erhålla god kon- duktivitet, såsom guld- eller nickel-palladiumplåterat.

10. En anordning enligt något av föregående krav, varvid varje antennelement år format för att överensstämma med ett hölje till en telekommunikationsapparat.

11. En anordning enligt något av föregående krav, varvid de fysiska dimensionerna hos varje eftergivlig del och/eller varje pinnelement år valda för impedansmatchningsåndamål.

12. En anordning enligt något av föregående krav, varvid av- ståndet mellan pinnarna år valt för impedansmatchningsändamål.

13. En anordning enligt något av föregående krav, varvid en elektronisk kretsanordning såsom ett matchningsorgan år inklu- derad.

14. En anordning enligt något av föregående krav, varvid en stödkropp (3) är inkluderad, omfattande organ för att stödja antennelementet, styrorgan (10) för att styra varje pinn- element i den första, fjädrande, riktningen, och organ för fastsättning och positionering i en telekommunikationsapparat.

15. En anordning enligt krav 14, varvid varje styrorgan till- handahåller en koniskt avsmalnande styrkanal (11). 23607.Se.dOC; 00-09-25 10 15 514 486 12

16. En anordning enligt krav 14 eller 15, varvid stödkroppen (3) är framställd av ett syntetmaterial.

17. En telekommunikationsapparat inkluderande en anordning enligt något av kraven 1-16.

18. En telekommunikationsapparat enligt krav 17, inkluderande ett kretskort med en kontaktdyna (8) för kontakt med varje pinnelement (5).

19. En telekommunikationsapparat inkluderande en anordning enligt något av kraven 1-13, varvid apparaten är försedd med en stödstruktur för sagda anordning.

20. En telekommunikationsapparat enligt krav 19 med en del inkluderande styrorgan för att styra varje pinnelement i den första, fjädrande, riktningen.

21. En telekommunikationsapparat enligt krav 19 eller 20, inkluderande ett kretskort med organ för att utöva kontakt med varje pinnelement. 23607.se.d.oc; 00-09-25